步进电机控制器设计研究（设计成果+说明书+任务书+开通报告）

摘要针对步进电机控制器进行了设计研究，基于输入电机绕组的脉冲个数和脉冲频率可以控制步进电机的机械位移和转速的原理，每一个脉冲信号可使步进电机旋转一个固定的角度，脉冲的频率决定了电机运转的速度。利用protel制图、keil编程和protues模拟仿真等平台，绘制了步进电机控制器的protel原理图，撰写了程序源代码，进行了protues模拟仿真，制作了步进电机控制器电路板，实现了串口下载，步进电机正转、反转、加速、减速和停止等功能。关键词步进电机控制器，protel制图，keil编程，protues模拟仿真AbstractResearchonthedesignofsteppingmotorcontroller,steppingmotormechanicaldisplacementandvelocitycanbecontrolledbytheinputpulsenumberandfrequencyofmotorwinding.Basedonthisprinciple,afixedpointcanberevolvedundereverypulsesignal.Thespeedofmotorrunningisdependedonpulsedfrequency.Proteldrawing,keilprogrammingandprotuessimulationplatformareusedtodrawprotelschematicdiagramofsteppingmotorcontroller,writeproceduresourcecode,makeprotuessimulation,makesteppingmotorcontrollercircuitboards.Theresultsoftestshowthatthefunctionsofserialportdownload,reversing,speedingup,slowingdownandstoppingofsteppingmotorcanberealized.KeywordsSteppingMotorController,Proteldrawings,Keilprogramming,Protuessimulation目录1引言.11.1课题研究背景及研究意义.11.2概述.11.2.1步进电机.11.2.2步进电机分类.21.2.3步进电机技术指标.21.2.4步进电机工作原理.31.3国内外研究与发展现状.41.4本课题研究目标与研究内容.51.5本章小结.52步进电机控制器总体设计.52.1设计目标.52.2元器件选型.62.3本章小结.93步进电机控制器硬件电路设计.93.1ULN2003驱动电路设计.93.2按键控制电路设计.103.3串口下载电路设计.113.4复位和时钟电路设计.113.5本章小结.134步进电机控制器软件程序设计及仿真.134.1系统软件结构设计.134.2功能模块设计.134.3模拟仿真.174.4本章小结.175焊接与调试.17总结与展望.20致谢.21参考文献.221引言1.1课题研究背景及研究意义步进电机是机电一体化的关键产品，单片机驱动步进电机被广泛应用在各种自动化控制系统中。由于步进电机具有控制方便、体积小等特点，所以在数控系统、自动生产线、自动化仪表、绘图机和计算机外围设备中得到广泛应用1。微电子学的迅速发展和微型计算机的普及与应用，为步进电动机的应用开辟了广阔前景，使得以往用硬件电路构成的庞大复杂的控制器得以用软件实现，既降低了硬件成本又提高了控制的灵活性，可靠性及多功能性。步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件。当步进驱动器接收到一个脉冲信号后，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（称为步距角），它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机的速度和加速度，从而达到调速的目的12。步进电机可以作为一种控制用的特种电动机，一般步进电机的精度为步进角的3%-5%，且不积累，利用其没有积累误差的特点，广泛应用于各种开环控制。步进电机的最大优点是不需要反馈控制，另外还有电路简单、容易与微型计算机连接、停止时有保持转矩、维护方便等优点。随着步进电机的运行精度不断提升，控制方式的不断灵活化和多样化，步进电机在伺服系统中作为驱动元件得到了越来越广泛的应用，步进电机控制器的研究为数控系统的智能化控制和提高步进电机控制系统的稳定性提供了途径。1.2概述1.2.1步进电机步进电机是将电脉冲转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点，使得步进电机在速度、位置等控制领域的控制操作非常简单3。虽然步进电机应用广泛，但它并不像普通的直流和交流电机那样在常规状态下使用，它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此，用好步进电机也非易事，它涉及机械、电机、电子及计算机等许多专业知识3。1.2.2步进电机分类根据内部结构的不同，常见的步进电机可以分为永磁式（PM）、反应式（VR）、混合式（HB）等4。永磁式步进电机一般为二相，转矩和体积较小，布局一般为7.5或15。反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步距角一般为1.5，但噪声和振动都很大。混合式步进电机指混合了永磁式和反应式的优点，它分为二相和五相，二相步距角一般为1.8，而五相步距角一般为0.72，这种步进电机的应用最为广泛5。1.2.3步进电机技术指标步进电机的技术指标分为静态指标和动态指标6。（1）步进电机的静态指标相数点击内部的线圈组数。目前常用的有二相、三相、四相和五相步进电机。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，则“相数”将变得没有意义，用户只需要在驱动器上改变细分数，就可以改变步距角。步距角表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机将转动的角度。电机出厂时给出了一个步距角的值，如28BYJ-48型电机的值为5.625，这个步距角可称为“电机固有步距角”，它不一定是电机实际工作时的真正步距角，真正的步距角和驱动器有关。拍数完成一个磁场周期性变化所需脉冲数或导电状态，或指电机转过一个步距角所需脉冲数。以四相电机为例，有四相四拍运行方式，即AB-BC-CD-DA-AB；四相八拍运行方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A。定位转矩电机在不通电状态下，转子自身的锁定力矩（由磁场齿形的谐波以及机械误差造成）。保持转矩步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持力矩。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成了衡量步进电机最重要参数之一。（2）步进电机的动态指标步进角精度步进电机每转过一个步距角的实际值与理论值的误差，用百分比表示：误差/100%。不同运行拍数其值不同，四拍运行时应在5%之内，八拍运行时应在15%以内。失步电机运行时运转的步数不等于理论的步数，称为失步。失调角转子齿轴线偏移定子齿轴线的角度。电机运转必存在失调角，由失调角产生的误差，采用细分驱动是不能解决的。最大空载启动频率电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，在不加负载的情况下，能够直接启动的最大频率。最大空载运行频率电机在某种驱动形式、电压及额定电流下，电机不带负载的最高转速频率。运行矩频特性电机在某种测试条件下，输出力矩与频率关系的曲线称为矩频特性。它是电机诸多动态曲线下最重要的，也是电机选择的根本依据。电机的共振点步进电机均有固定的共振区域，其共振区一般在50r/min80r/min或在180r/min左右。电机驱动电压越高，电机电流越大，负载越轻，电机体积越小，则共振区向上偏移，反之亦然。为使电机输出电矩大、不失步且整个系统的噪声降低，一般工作点均应偏移共振区较多。因此，在使用步进电机时应避开此共振区。1.2.4步进电机工作原理步进电机是一种将电脉冲转换成相应角位移或线性位移的电磁机械装置。它具有快速启、停能力，在电机的负荷不超过它能提供的动态转矩时，可以通过输入脉冲来控制它在一瞬间的启动或停止7。步进电机的步距角和转速之和输入的脉冲频率有关，和环境、气压、振动无关，也不受电网电压的波动和负载变化的影响7。因此，步进电机应用在需要精确定位的场合。步进电机有三线式、五线式和六线式，但其控制方式均相同，但要以脉冲信号电流来驱动。假设每旋转一圈要200个脉冲信号来激励，可以计算出每个励磁信号能使步进电机前进1.8，其旋转角度与脉冲的个数成正比。步进电机的正、反转由励磁脉冲产生的顺序来控制。六线式四相步进电机是比较常见，它有4条励磁信号引线A+，A-，B+，B-，通过控制这4条引线上励磁脉冲产生的时刻，即可控制步进电机的转动7。每出现一个脉冲信号，步进电机只走一步。因此，只要依序不断送出脉冲信号，步进电机就能实现连续转动。1.3国内外研究与发展现状目前在数控生产和经济型定位系统改造及机器人等定位系统的应用领域，有三分之二以上采用的是步进电机作为伺服控制系统的。因此，如何改善电机的控制方法以提高定位系统的定位精度，成为提高系统性能的关键所在8。工业发达的国家都在大力发展精密定位技术，利用它进行产品革新、扩大生产和提高良品率和国际经济竞争力。为了满足定位精度的要求，各国都在研究影响系统精度的因素，以及如何实现固有的精度指标。在精度定位研究方面水平最高的是美国，其LINL国家试验室、Moore、VnionCarbide、PneumoPrecision等公司均在精度定位系统研究与开发方面做出了卓越成效的工作。但是，由于精密和超精密加工的尖端部分代表着最新科学技术的发展，同时与航空、军事、核能等方面联系密切，各国对这部分技术是严格保密的。有关精密加工的高新技术和产品还对中国实行禁运。而发展精密加工技术又是我国的当务之急，因此我们必须依靠自己力量，加速发展自己的精密定位技术。随着微电子技术、大功率电力电子器件及驱动技术的进步，目前发达国家的驱动器已进入恒相电流与细分技术相结合的技术阶段，使步进电机低速运行振荡很小、高速运行时转矩维持不变。在步进电机驱动技术上，一方面由于采用了斩波恒流控制、SPWM（正弦脉宽调制）和细分技术以及最佳升降频控制，大大提高了步进电机运行快速性和运动精度，使步进电机在中、小功率范围内向高速精密化领域渗透；另一方面在电路设计方面，驱动器电路普遍采用单片机加上外围电路，或专用SPWM芯片甚至DSP来产生SPWM波来控制功放电路上开关管的通断，从而控制各相绕组细分电流的大小，功率开关管目前采用的功率场效应管（MOSFET），与早先采用的大功率晶体管（GTR）相比有很多优点；性能更加优越的绝缘栅极晶体管（IGBT）也己应用于高速型及较大功率的步进电机驱动电路中9。因此，当前最有发展前景的当属混合式步进电动机，而混合式电动机又向以下四个方向发展10：发展趋势之一，是继续沿着小型化的方向发展。随着电动机本身应用领域的拓宽以及各类整机的不断小型化，要求与之配套的电动机也必须越来越小，在57、42机座号的电动机应用了多年后，现在其机座号向39、35、30、25方向向下延伸。瑞士ESCAP公司最近还研制出外径仅10mm的步进电动机。发展趋势之二，是改圆形电动机为方形电动机。由于电动机采用方型结构，使得转子有可能设计得比圆形大，因而其力矩体积比将大为提高。同样机座号的电动机，方形的力矩比圆形的将提高3040。发展趋势之三，对电动机进行综合设计。即把转子位置传感器，减速齿轮等和电动机本体综合设计在一起，这样使其能方便地组成一个闭环系统，因而具有更加优越的控制性能。发展趋势之四，向五相和三相电动机方向发展。目前广泛应用的二相和四相电动机，其振动和噪声较大，而五相和三相电动机具有优势性。而就这两种电动机而言，五相电动机的驱动电路比三相电动机精密且复杂，因此三相电动机系统的价格比要比五相电动机更低一些。1.4本课题研究目标与研究内容研究步进电机控制器的设计方法，以实践为基础，掌握硬件电路的设计与开发，不断尝试和创新。设计一个单片机控制步进电机的系统，利用proteus进行模拟仿真，制作硬件电路，包括串口下载电路、电机驱动电路、按键控制电路、复位和时钟电路，编写控制程序，通过按键控制，步进电机能够实现正转、反转、加速、减速和停止等功能。1.5本章小结本章介绍了步进电机的概念、分类、工作原理及主要技术指标，介绍了国内外在步进电机领域的最新研究成果与应用，步进电机控制器系统的研究目标和研究内容以及系统主要的功能模块和功能。2步进电机控制器总体设计2.1设计目标步进电机控制器系统主要由控制芯片STC89C52单片机、电机驱动电路、串口下载电路、按键控制电路、复位和时钟电路等几个单元组成。系统总体设计如图2-1所示。单片机STC89C52驱动器ULN2003步进电机按键控制电路复位与时钟电路串口下载电路图2-1步进电机控制器系统图步进电机控制系统中，单片机作为主控芯片，负责提供脉冲个数及脉冲频率。电机驱动电路主要放大电流，驱动步进电机转动，按键控制电路实现对步进电机的状态进行控制，有正转键、反转键、加速键、减速键和停止键，在按键控制下步进电机实现正转、反转、加速、减速和停止等。2.2元器件选型1、STC89C52单片机STC89C52是低电压、高性能CMOS8位微控制器，与工业89C51产品指令和引脚完全兼容。STC89C52片内含8千字节的可反复擦写的Flash只读程序存储器，256字节的随机存取数据存储器，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，3个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存、振荡器被冻结、单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。功能强大STC89C52单片机适合于许多较为复杂控制应用场合11。STC89C52与其他类型单片机相比，最大的优点是其具有在系统可编程（ISP）特性，ISP的好处是：省去购买通用编程器，单片机在用户系统上即可下载/烧录用户程序，而无须将单片机从已生产好的产品上拆下，再用通用编程器将程序代码烧录进单片机内部。有些程序尚未定型的产品可以以便生产，一边完善，加快了产品进入市场的速度，减小了新产品由于软件缺陷带来的风险。由于可以将程序直接下载进单片机看运行结果故也可以不用仿真器12。STC89C52单片机的引脚分布如图2-2所示。图2-2STC89C52单片机的引脚分布STC89C52单片机的引脚按功能可将它们分为三类：（1）电源和始终引脚。如Vcc、GND、XTAL1、XTAL2。（2）编程控制引脚。如RST、PSEN、ALE/Error!、Error!/Vpp。（3）I/O口引脚。如P0、P1、P2、P3，4组8位I/O口。Vcc、GND单片机电源引脚，接入电压为+5V。XTAL1、XTAL2外接时钟引脚。XTAL1为片内振荡电路的输入端，XTAL2为片内振荡电路的输出端。RST单片机的复位引脚。当输入连续两个机器周期以上高电平时为有效，用来完成单片机的复位初始化操作，复位后程序计数器PC=0000H，即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码，通俗的讲，就是单片机从头开始执行程序。Error!全称是程序存储器允许输出控制端。在读外部程序存储器时Error!低电平有效，以实现外部程序存储单元的读操作，由于现在我们使用的单片机内部已经有足够大的ROM，所以几乎没人再去扩展外部ROM。ALE/Error!在单片机外部扩展RAM时，ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器所存起来，以实现低位地址和数据的隔离。当ALE是高电平时，允许地址锁存信号，当访问外部存储器时，ALE信号负跳变（即由正变负）将P0口上低8位地址信号送入锁存器；当ALE是低电平时，P0口上的内容和锁存器输出一致。Error!/VppError!接高电平时，单片机读取内部程序存储器。Error!接低电平时，单片机直接读取外部（ROM）。因为现在我们用的单片机都有内部ROM，所以在设计电路时此引脚始终接高电平。P0口：P0口是双向8位三态I/O口，每个口可独立控制。P0口内部没有上拉电阻，为高阻状态，所以不能正常地输出高/电平，因此该组I/O口在使用时务必要外接上拉电阻，一般我们选择接入10K的上拉电阻。P1-P3口：P1-P3口是一组内部带有上拉电阻的8位准双向I/O口，每个口可独立操作。P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示：表2-1STC89C52单片机P3口各引脚的第二功能定义标号第二功能说明P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2Error!外部中断0P3.3Error!外部中断1P3.4TO定时器/计数器0外部输入端P3.5T1定时器/计数器1外部输入端P3.6Error!外部数据存储器写脉冲P3.7Error!外部数据存储器读脉冲2、28BYJ-48步进电机本系统采用的是28BYJ-48型步进电机，实物如图2-3所示。图2-3带减速的28BYJ-48型步进电机四相五线28BYJ-48减速步进电机，步进角度为5.625*1/64，减速比1/64。电机线圈由四相组成，即A、B、C、D四相，驱动方式为二相激磁方式。其控制时序逻辑如表2-2所示，主要技术参数如表2-3所示。表2-228BYJ-48步进电机的控制时序逻辑公共端（红）+A（橙）B（黄）C（粉）D（蓝）表2-328BYJ-48步进电机的主要技术参数额定电压DC5V空载牵入频率600Hz相数4相5线空载牵出频率1000Hz减速比1/64牵入转矩34.3mN.m步距角5.625/64自定位转矩34.3mN.m直流电阻2007%25)温升10M(500V)噪声40dB2.3本章小结本章介绍了步进电机控制器系统的总体设计，给出了系统总体设计框图。介绍了本系统主要器件的选型，包括主控制芯片STC89C52的特征及I/O的定义与作用，28BYJ-48步进电机的主要技术参数和对应的控制时序逻辑。3步进电机控制器硬件电路设计3.1ULN2003驱动电路设计ULN2003是高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN达林顿管组成。该电路的特点如下：ULN2003的每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻，在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连,可以直接处理原先需要标准逻辑缓冲器。ULN2003工作电压高，工作电流大，灌电流可达500mA，并且能够在关态时承受50V的电压，输出还可以在高负载电流并行运行12。ULN2003达林顿管的内部结构如图3-1所示。图3-1ULN2003达林顿管内部结构本系统采用ULN2003直接驱动步进电机，ULN2003的1-4脚（输入端）分别连接单片机的P2.0-P2.3口，13-16脚（输出端）连接步进电机的四相，8脚接地，9脚接+5V电源，其硬件电路的连接如图3-2所示。图3-2ULN2003达林顿管驱动电路3.2按键控制电路设计本系统中步进电机将实现正转、反转、加速、减速和停止功能，每个功能都将由按钮开关进行控制。正转、反转和停止开关分别接在单片机的P0.0-P0.2口，由于单片机的P0口内部没有上拉电阻，所以在其外部要连接上拉电阻，加速、减速开关接在单片机的P1.0和P0.2口，具体连接如图3-3所示。图3-3按键控制电路3.3串口下载电路设计51单片机与PC机串口通信接口的设计：由于51单片机的I/O引脚是TTL电平，而PC机的串口是RS-232电平，所以需要进行电平转换。电平转换电路采用标准的串口电平转换电路，也就是通过一个MAX232芯片来实现，电路连接也是MAX232的标准电路连接方式12。MAX232的1、2脚，4、5脚之间连接1uF的电容，11、12脚接单片机的P3.0和P3.1口，13、14脚接九针串口的3脚和2脚，九针串口的5脚接地，详细的电路连接如图3-4所示。图3-4串口下载电路3.4复位和时钟电路设计为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V5%，即4.755.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作13。复位电路工作原理如图3.5所示，VCC上电时，电容C1充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C1充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下开关S1，C1放电。S1松手，C1又充电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。几个毫秒后，单片机进入工作状态。时钟电路可以简单定义如下14：（1）就是产生象时钟一样准确的振荡电路。（2）任何工作都按时间顺序。用于产生这个时间的电路就是时钟电路。步进电机控制器系统复位电路及时钟电路分别如图3-5和图3-6所示。图3-5系统复位电路图3-6系统时钟电路根据各功能模块，步进电机控制器系统的硬件设计如图3-7所示。系统采用STC89C52单片机进行控制，ULN2003达林顿管进行驱动，另外在硬件设计中加入了串口下载电路，一方面可以实现从PC机的简单控制，另一方面可以回显一些运行状态。图3-7步进电机控制器硬件设计原理图3.5本章小结本章介绍了步进电机控制器系统的硬件电路设计，主要功能模块包括ULN2003电机驱动电路、按键控制电路、串口下载电路、复位和时钟电路，介绍了各个功能模块的设计过程和主要功能。4步进电机控制器软件程序设计及仿真4.1系统软件结构设计步进电机控制器系统软件程序设计实现的功能是单片机通过按键来控制步进电机的正转、反转、加速、减速和停止功能，可根据需要控制步进电机旋转的速度。步进电机控制器系统流程图如4-1所示。开始反转按钮停止按钮正转按钮电机正转电机反转电机停止加速按钮电机加速减速按钮电机减速加速按钮电机加速减速按钮电机减速图4-1步进电机控制器系统流程图4.2功能模块设计根据系统流程图，编写系统主函数，步进电机正转、反转和停止函数，在正转和反转过程中实现电机加速和减速。步进电机转动函数实现步进电机在转动过程中判断有无加速、减速和停止等命令操作，其流程图如图4-2所示。开始停止键按下结束加速、减速按键按下NYN电机加速/减速电机转动Y图4-2步进电机控制器系统转动函数流程图步进电机正转函数如下：voidmotor_rev()uchari;uintj;for(j=0;j8;j+)if(K3=0)break;/退出此循环程序for(i=0;i8;i+)/一个周期转45度P2=REVi;/取数据if(K4=0&K5!=0)delay(2);/电机加速，延时约2mselseif(K5=0&K4!=0)delay(15);/点击减速,延时约15mselsedelay(7);/调节转速，延时约5ms步进电机反转函数与正转函数类似，这里不再罗列。步进电机控制器系统主函数的流程图如图4-3所示。开始正转、反转按键按下Y电机转动停止按键按下结束NYN图4-3步进电机控制器主函数流程图步进电机控制器系统主函数如下：voidmain()ucharr;uintN=640;/N步进电机运转圈数,N=64电机转动1圈while(1)if(K1=0)for(r=0;rN;r+)motor_ffw();/电机正转if(K3=0)break;/停止键，退出此循环程序if(K2=0)for(r=0;rN;r+)motor_rev();/电机反转if(K3=0)break;/退出此循环程序elseP2=0xf0;4.3模拟仿真为了减少调试次数，提高系统的可靠性，步进电机控制系统运用protues进行模拟仿真。使用的protues仿真的好处是能够运用软件进行模拟调试，根据问题及时调整硬件电路，提高系统的可靠性。在protues环境下按照图3-7进行电路连接，将控制程序下载进单片机，通过按键控制，步进电机可以实现正转、反转、加速、减速和停止功能。图4-4步进电机控制器在protues环境下的模拟仿真4.4本章小结本章介绍了步进电机控制器系统的软件设计，包括系统的流程和主要功能模块的代码。介绍了一种基于单片机的仿真软件protues，并在protues环境下进行了步进电机控制器的模拟仿真。5焊接与调试按照图3-7所示原理图将器件焊接在电路板上。在焊接过程中，器件位置的摆放尽量做到合理简洁，合理的摆放有利于后面的电路检测，而简洁也会让电路板看上去更加美观。在焊接过程中，烙铁在使用前要充分的预热。弹簧开关有四个引脚，其引脚是两两相连的，需要用万用表进行检测。检测时将万用表拨至电阻档，测量两个引脚的电阻，在开关弹启时引脚间有阻值的是相通的。发光二极管和电容有正负极，焊接时要区分。完成电路板的焊接后，首先用眼睛检查电路板是否存在短路，是否有虚焊点等错误。随后需用万用表对系统进行检测，例如电阻的阻值是否和原理图中相符，发光二极管能否点亮，系统电路是否有虚焊点、是否短路等等。步进电机控制器系统焊接电路板如图5-1所示。图5-1步进电机控制器电路板步进电机控制器系统中，28BYJ-48步进电机线圈的排序依次是红（公共端）、橙（A）、黄（B）、粉（C）、蓝（D），四相八拍工作方式（正转）是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA，电机正转时单片机输出脉冲序列如表5-1所示。表5-1步进电机控制器系统电机正转对应的脉冲序列ABCD橙（P2.0）黄（P2.3）粉（P2.2）蓝（P2.1）十六进制（P2口）10000xf111000xf901000xf801100xfc00100xf400110xf600010xf210010xf3将控制程序通过串口下载进单片机，给系统上电，按下正转开关，步进电机逆时针转动，按下加速开关，步进电机转速加快，再次按下加速开关并按下减速开关，步进电机转速明显变慢。按下停止开关，步进电机停止转动，按下反转开关，步进电机顺时针转动。接通电源后系统运行结果如图5-2所示。图5-2步进电机控制器运行图总结与展望步进电机是一种用电脉冲进行控制，将电脉冲信号转换成相位移的开环控制器件，即当步进电机驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度。步进电机的速度控制是通过输入的脉冲频率快慢实现的，当发生脉冲的频率减小时，步进电机的速度就下降；当频率增加时，速度就加快。步进电机的位置控制是靠给定的脉冲数量控制的。给定一个脉冲，转过一个步距角，当停止的位置确定以后，也就决定了步进电机需要给定的脉冲数。本系统采用的是带减速的28BYJ-48型步进电机，它是四相八拍电机，驱动方式是A-AB-B-BC-C-CD-D-DA（正转）。在步进电机控制器系统中，驱动步进电机转动的关键是脉冲序列，28BYJ-48的A、B、C、D四相分别对应的是橙、黄、粉、蓝，在实际电路中连接着单片机的P2.0，P2.3，P2.2和P2.1四个I/O口，单片机提供脉时序时要与步进电机的连接对应，不同型号的步进电机脉冲序列会不同。在电路板检测无误后，根据编写好的软件程序代码和电路板进行系统联调，这个过程中要反复修改软件和硬件设计，直到系统功能得以实现。这个过程直接决定着系统能否实现其功能，一定要仔细、耐心。同时，由于作者时间和经验不足，技术水平有限，还有实验