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1. 研究目的与意义

步进电机是一种将电脉冲信号转变为角位移或直线位移的开环控制电机，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度。步进电机区别于其他控制电机最大的特点是在不超载的情况下电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，即电机的转速由脉冲信号频率决定，总转动角度由脉冲数决定，因此非常适合用单片机控制。我们通过改变脉冲频率来实现调速、快速起停、正反转控制及制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价又非常可行。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用于打印机、传真机等办公自动化机器以及各种控制装置中。随着单片机及其扩展技术的飞速发展，通过可编程芯片及其编程来控制步进电机能够解决步进电机控制电路电路成本过高、费时多、通用性差等问题，实现复杂而成本不高的控制系统。

2. 国内外研究现状分析

步进电机最早是在19世纪20年代由英国人所发明的，往后经过不断改良使得步进电机以其特有的工作方式广泛运用在工业自动化装备、办公自动化设备中。近年来，控制技术、计算机技术及微电子技术的迅速发展，有力地推动了步进电机控制技术的进步，提高了步进电机运动控制装置的应用水平。在机器化高速发展的今天，步进电机必将迎来新的革命。

我国的数控机械和普通机床微机改造大多采用开环步进电机控制系统，而在改革开放初期，为了满足高精度定位和运行平稳性的要求，我国开始研究步进电机细分驱动技术。细分步进驱动是将全步进驱动时的步距角各相的电流以阶梯状n步逐渐增加，使吸引转子的力慢慢改变，每次转子在该力的平衡点完全静止，全步距角作n个细分，可使转子运行效果平滑，因此在低俗运转时可有效地降低震动。另外还有基于单片机的恒电流斩波器驱动（chopper）、基于单片机的直流电压驱动等。

而目前国外对步进电机控制和驱动的一个重要发展方向则是大量采用专用芯片，以达到缩小驱动器体积、提高整机性能的目标。芯片的核心是用硬件及微程序来保证步进电机实现合理的加、减速过程，同时完成正反转等。对于开环使用的步进电机来说，实现合理的加减速可使其达到较高的运行频率并不失步或过冲。

3. 研究的基本内容与计划

本项设计主要研究步进电机的启停，以及通过89c51单片机完成对步进电机转速、方向和加减速的控制。主要内容包括原理图设计、硬件设计、控制程序设计和最后的调试。单片机应用系统由软件和硬件两部分组成，根据设计任务书对单片机控制步进电机的正反转及转角度数进行系统的软硬件设计，最后对系统进行全面的仿真调试。利用单片机能实现工业自动化、提高生产效率以及降低劳动强度。

因此对此次毕业设计按照以下步骤进行：

1、 根据课题内容查阅相关资料，写好文献综述和开题报告；

4. 研究创新点

首先，本设计采用单片机对硬件接口的模块化设计，只有少量的输入输出端口，解决了传统步进控制器线路复杂的问题。其次，本设计有5个速度档供用户选择和调节，在程序中留有指令，可以方便地修改对应的转速，从而得到更为精确的速度控制，并降低步进电机的工作噪音。本系统具有制作成本降低、集成度提高、开发时间缩短、可靠性增强、控制灵活的优点，所以具有很高的推广价值和广阔的应用前景。