步进电机控制模块设计
摘要:基于PIC16F877单片机的步进电机控制器设计:介绍了步进电动机的发展史,及国内的现状和步进电动机未来的应用前景。并且阐述了步进电动机转速、角度、转矩的控制原理。本文阐述了一种步进电机控制器的设计方案，并绘制了原理图和PCB板图，撰写了程序源代码。实现了对步进电动机转速、角度的控制，实现了键盘与数码显示功能。这期间主要使用protel99se软件绘制原理图和制板，使用proteus7.1软件进行程序代码的仿真和功能的理论验证。最后通过硬件的调试验证程序代码的实际功能，完成对控制器的设计。
关键词:PIC16F877单片机；步进电动机；控制器;数码显示。
步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着紧密的本质的联系。步进电机亦是一种将电脉冲转化为角位移或直线位移的执行机构，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（又称之为步进角），为此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；同时可以通过脉冲频率来控制步进电机的转动速度和加速度，从而达到调速的目的。从以上所述可知，步进电机是可以用脉冲信号直接进行定位控制，由于其具有一定的精度，且控制线路简单，使用方便、可靠；同时步进电机具有惯量底、定位精度高、无累计误差、控制简单等特点；因此它广泛地应用于工业自动控制、数控机床、组合机床、机器人、计算机外围设备（扫描仪、磁盘驱动器、打印机）、照相机（包括光学照相机与数码照相机），投影仪、数码摄像机、放像机（VCD、DVD等）、大型望远镜、卫星天线定位系统、医疗器械、条码扫描仪以及各种可控机械工具等等。
步进电机分三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）永磁式步进一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反应式步进一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。在欧美等发达国家80年代已被淘汰；混合式步进是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛。
毕业设计说明书目录
1. 引言…………………………………………………………………………………… 18
2. 步进电机的系统框图……………………………………………………………… 19
3. 电机控制模块设置………………………………………………………………… 19
3.1 PIC16F877单片机…………………………………………………………… 19
3.1.1 PIC16F877的结构………………………………………………………… 19
3.1.2 PIC16F877的引脚…………………………………………………………… 24
3.1.3PIC16F877的核心区域………………………………………………… 25
3.2 步进电机稳压直流稳压电源模块………………………………………………… 28
3.2.1设计思路………………………………………………………………………… 28
3.2.2元器件选型…………………………………………………………… 29
3.3 步进电机驱动模块………………………………………………………… 30
3.3.1步进电机简介………………………………………………………… 30
3.3.2设计思路……………………………………………………………… 30
3.3.3元器件选型…………………………………………………………… 33
3.3.4电路设计……………………………………………………………… 35
3.4步进电机控制模块…………………………………………………………… 36
3.4.1步进电机原理简介…………………………………………………… 36
3.4.2设计思路……………………………………………………………… 36
3.4.3电路设计……………………………………………………………… 37
3.5 数码显示与键盘模块………………………………………………………… 36
3.5.1模块图………………………………………………………………… 38
3.5.2 8279简介…………………………………………………………… 40
3.5.3 8279的编程方法…………………………………………………… 41
3.5.4显示功能块…………………………………………………………… 41
3.5.5键盘及数码管方式设置……………………………………………… 42
4 系统软件设计……………………………………………………………… 45
4.1 步进电机控制模块程序流程图…………………………………………………… 45
4.1.1主程序流程图………………………………………………………… 45
4.1.2各子程序流程图……………………………………………………… 43
4.2程序…………………………………………………………………………… 44
5 调试……………………………………………………………………………… 55
6 结束语…………………………………………………………………………… 55
1 宋春荣，《通用集成电路速查手册》[M].山东科学技术出版社：1995；
2 谢自美，《电子线路设计、实验、测试》[M].华中理工大学出版社：2003；
3 胡汉才，《单片机原理及其接口技术》[M].清华大学出版社：1996；
4 李学海，《PIC单片机实用教程—基础篇》[M].北京航空航天大学出版社：2007；
5 李荣正，陈学军，《PIC单片机初级教程》[M].北京航空航天大学出版社：2006；
6 李海涛，仪纬，梁磊，《PIC单片机应用开发典型模块》，[M].人民邮电出版社：2007；
7 陈理壁，《步进电动机概念及其工作原理》[M].上海科学技术出版社：2002；
8 胡汉才，《步进电动机及其驱动控制系统》[M].哈尔滨工业大学出版社：2005。
9 王鸿钰. 步进电机控制技术入门[M ]. 上海:同济大学出版社,1990.
10 宁爱华. 步进电机的微机控制方法与高速特性分析[ J ]. 西南民族大学学报(自然科学版) , 2003 (8) .
11 刘清. 一种控制步进电机转速的方法[ J ]. 微特电机, 2004 (1) .
