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。

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。

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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。

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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。

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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。