西南科技大学

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1、西南科技大学专业方向设计报告课程名称：嵌入式专业课程设计设计名称：基于AVR单片机的两相步进电机驱动器设计姓名：潘凌学号:20064866班级：自动0603班指导教师：张海涛起止日期：2009年11月16日~2009年12月18日西南科技大学信息工程学院制18方向设计任务书学生班级：自动0603学生姓名：潘凌学号：20064866设计名称：基于AVR单片机的两相步进电机驱动器设计起止日期：2009年11月16日~2009年12月18日指导教师：张海涛设计要求：设计并制作一个小功率步进电机驱动器，能实现对典型的两相步进电机控制，

2、步进电机如四通步进电机。1、实现通用两相步进电机1.8°的控制精度。2、实现市场上常见的脉冲方式控制。3、实现电机正反转控制。4、通过键盘控制电机电机的转动。方向设计学生日志时间设计内容11.16~11.18分析设计课题，查阅相关资料11.18~11.20确定总体设计方案11.20~11.21画系统电路图11.21~11.23采购电子元器件，焊电路板11.23~11.25硬件测试11.25~11.30熟悉使用keilc软件，编写程序11.30~12.5系统整体调试12.5~12.8完成报告的撰写18基于AVR单片机的两相步进电

3、机驱动器设计一、摘要步进电机是一种将脉冲信号转换成机械角位移或线位移的开环执行元件，在工业控制领域应用广泛。本文介绍了步进电机的控制原理，详细阐述了采用单片机控制的方法。本设计采用ATEML公司的mega16单片机对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用键盘来对电机的状态进行控制。二、设计目的和意义在当今社会的各个领域步进电机无处不在，应用领域涉及机器人，工业电子自动化设备、医疗器件、广告器材、舞台灯光设备、印刷设备、计算机外部应用设备等等。步进电机

4、是几点一体化产品中的关键组之一，是一种性能良好的数字执行元件。随着计算机应用技术、电子技术和自动控制技术在国民经济各个领域的普及与深入，步进电机的需求量越来越大，因此步进电机的驱动与控制具有重要的现实意义和使用价值。本设计是基于mega16单片机的步进电机控制系统，能够有效地对步进电机进行转速、方向的控制。通过本次设计，能够将所学的嵌入式有关的各种知识灵活应用，使用有关软件进行一些电路制作和绘制，在实物的制作过程中，通过对有关的元器件的使用增强对该器件的了解。同时，在使用各种制作工具的时候，对一些实际应用中应该注意的问题能够有

5、更加深刻的理解和体会。从而使书本上所学的各种知识能够得到相关的应用，增强嵌入式方面的设计和制作能力。三、设计原理步进电机是一种能将脉冲信号转换成机械角位移或线位移的开环执行元件，电脉冲信号按照顺序接通直流电源，由于步进电机中的励磁绕组在空间中按一定的规律排列，轮流接通直流电源后就会在空间形成一种阶跃变化的旋转磁场，使转子转过一定角度（称为步距角）。在正常运行情况下，电机转过的总角度与输入脉冲数成正比。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

6、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。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。电机的转速与输入脉冲保持严格的对应关系，电机的运动方向由脉冲相序控制。步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由mega16单片机产生。其基本原理作用如下：(1)控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：两相四线的步进电机，有两个绕组：A，B。其各相通电顺序为A绕组通正向电流用(+A)表示；通反向电流用(-A)表示，绕组表示方法同上。半步八拍的同电次序：(+A)(+B)--(-A)(+B)--(-A

7、)(-B)--(+A)(-B)--18通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A，B相的通断。(2)控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。(3)控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。一、详细设计步骤1.总体方案设计本设计采用ATEML公司的mega16单片机对步进电机进行控制，通过IO口输出的具有时序的方波作为步进电机的控制信号，

8、信号经过芯片L298N驱动步进电机；同时，用键盘来对电机的状态进行控制。系统总体框图如图1所示。LM7805降压电源ATmega16单片机L298N电机驱动键盘扫描LED显示步进电机图1系统总体框图2.硬件电路设计2.1Mega16单片机最小系统作为AVR系列的单片机，ATm