内容发布更新时间 : 2024/9/22 17:24:11星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

基于单片机的步进电机控制系统硬件设计

摘要：系统通过单片机作为步进电机的控制核心，完成了步进电机的硬件电路设计，实现了步进电机的启／停控制、正反转，以及转速的测量和显示，适用范围较广，且电路简单，成本较低，控制方便，实用价值高。

关键词：单片机 步进电机 驱动电路 霍尔传感器 0 引言

基于单片机的步进电机控制系统具有成本低、使用灵活的特点，在数控机床、机器人，定量进给、工业自动控制以及各种可控的有定位要求的机械工具等领域有着广泛的应用。步进电机是将脉冲信号转换成角位移，电机的转速、停止的位置取决于脉冲信号的频率和脉冲数，因此步进电机非常适用于单片机控制。步进电机的驱动电路是根据单片机产生的控制信号进行工作。因此，单片机通过向步进电机驱动电路发送控制信号就能实现对步进电机的控制。 1 系统总体方案设计

步进电机控制系统主要由单片机、键盘led、驱动／放大和测速电路等4个模块组成，该控制系统可实现的功能：①通过键盘启动／暂停步进电机、设置步进电机的转速和改变步进电机的转向；②通过led管显示步进的转速和转向等工作状态；③实现二相或四相步进电机的控制：④通过霍尔传感器能够实现对步进电机的速度测量。系统总体方案设计如图1所示。 2 系统硬件设计

2.1 单片机模块

单片机的最小系统电路包括时钟电路和复位电路。本文所设计的系统中，时钟电路采用外接12m晶振。复位电路作用是使单片机的片内电路初始化，使单片机从一种确定状态开始运行。本文采用上电复位。

2.2 键盘输入模块

为实现人机对话，该系统设计扩展了4个按钮作为输入键盘，可手动直接操作该控制系统。系统上电后，通过键盘输入步进电机的启停、步数转速和转向等。如图2所示，设计p3口接4按钮键盘，键盘电路如图2所示：其中，s0接p3.7控制加速，s1接p3.6控制减速，s2接p3.5控制正转，s3接p3.4控制反转。 2.3 驱动电路模块

为了实现对步进电机的高精度控制，系统采用步进电机驱动芯片tb6560ahq，它是东芝公司主推的低功耗、高集成两相混合式步进电机驱动芯片，具有双全桥mosfet驱动，耐压40v，具有整步、1/2细分、1/８细分、1/16细分运行方式可供选择，配合简单的外围电路即可开发出高性能的驱动电路。 2.4 led速度显示模块

led数码显示器是1种由led发光二极管组合显示字符的显示器件。它使用了8个led发光二极管，其中7个用于显示字符，1个用于显示小数点。如图4所示，本设计采用共阳极接法。把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极，使用时公共阳极接+5v，每个

发光二极管的阴极通过电阻与输入端相连。当阴极端输入低电平时，发光二极管就导通点亮，而输入高电平时则不点亮。显示电路设计图如图3所示，图中w1-w4对应ｐ1.0－ｐ1.3。 2.5 传感器测速电路

系统采用霍尔传感器来测量步进电机的转速，霍尔传感器ugn3020可组成转速计探头。该探头由霍尔元件ugn3020和磁钢组成测量电路。将具有10个齿的圆盘固定于被测对象的旋转主轴上。当圆盘齿经过测量磁路的间隙时，霍尔元件输出高电平，其他时间输出为低电平；这样圆盘每转一周，电路输出10个脉冲，脉冲经过分频后，用频率计即可测出被测对象的实际转速。测试电路如图4所示。

3 系统硬件电路

上述步进电机的各个电路模块设计完成之后，最后选择24v的开关电源作为步进电机的工作电源，组成步进电机控制系统的硬件电路。 4 结论

该系统通过单片机控制步进电机，设计了键盘输入模块、led显示模块、电机驱动模块、霍尔传感器测速模块，方便实现了步进电机的启／停控制、正反转，以及转速的测量和显示，适用范围较广，且电路简单，成本较低，控制方便，实用价值高。 参考文献：

[1]朱定华，戴汝平等.单片微机原理与应用[m].北京交通大学出