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基于 protues 的步进电机仿真课程设计 专业及班级 _ 姓 名 学 号 授 课 老 师 完 成 时 间 基于proteus 的步进电机仿真摘 要 步进电机是一种将电脉冲转变为角位移的执行机构，可通过控制脉冲数来控制角位移量。步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中，因为步进电机不需要 A/D 转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为是理想的数控机床的执行元件。本设计利用 proteus 仿真软件进行电路仿真，系统通过设置六个按键分别控制步进电机的起止、方向、步进速度，使用 1602 液晶显示以上参数。整个系统具有稳定性好，实用性强，操作界面友好等优点。 关键词：proteus 仿真 步进电机 1602 一、整体电路分析 如下图，整个设计以STC89C51 单片机为中心，由复位电路，时钟电路，电机驱动，步进电机，显示电路等组成，硬件模块如图 1 所示： 图 1 硬件模块图 通过按键进行相应的参数设定，单片机接收到信号后经过判断驱动电机驱动模块，然后由驱动电路驱动步进电机运转，并用 LCD 显示设置的参数。 二、系统硬件电路选择与设计 1、主控器的选择 本次主控单元使用 C51 单片机对整个系统进行控制。STC89C51RC 包含 512 字节 RAM 、32 条 I/O 口线、3 个 16 位定时/计数器、8 输入 4 优先级嵌套中断结构、1 个串行 I/O 口（可用于多机通信、I/O 扩展或全双工 UART）以及片内振荡器和时钟电路。电路图如下： 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 D D D D D D D D S W 1 2 3 4 9 8 7 6 5 4 3 2 R R E 3 3 3 3 3 3 3 3 1 2 3 4 5 6 7 8 2 2 2 2 2 2 2 2 0 1 2 3 4 5 6 7 S S S S 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 2 3 4 5 6 7 D D D D D D D D A A 1 1 1 1 1 1 8 9 0 1 2 3 4 5 D D 0 1 0 1 R D A/ A/ A/ A/ A/ A/ A/ A/ /0. /1. A/ A A A /A X X T T T T U1 AT89C51 0 1 2 3 4 5 6 7 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 .0 2 2 P P P P P P P P P P .2 2 3/ 4/ 5/ 6 7 A/ R /0 T/ N N W R 1 P P P P P P .2 .2 2. 2. .2 .3 P P 3 3 .3 2. 3. P P .3 /I I/ /4. /5. /6 3 3 /7 . 3 P P P P 1 L 2 A L T A T N E E 0 1 2 3 4 5 6 7 X T X S R S P A E L A . . . . . . . . 1 1 1 1 1 1 1 1 P P P P P P P P 9 1 8 1 9 9 0 1 2 3 3 1 2 3 4 5 6 7 8 A B C D 图 2 单片机最小系统电路图 2、步进电机选择 步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。本设计使用的是四相三拍步进电机，连接图如下： 图 3 步进电机接线图 3、驱动电路的选择 L297、L298 是步进电机专用控制器，它能产生 4 L297、L298 是步进电机专用控制器，它能产生 4 相控制信号， 可用于计 算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方 式 控制步进电机。芯片内的PWM 斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组 中的电机绕组中 的电流。该集成电路采用了 SGS 公司的模拟/数字兼容的 I2L 技术，使用 5V 的电源电压， 全部信号的连接都与 TFL/CMOS 或集电极开路 的晶体管兼容。 图 图 4 L297 L298 4、键盘输入模块电路 设计中，键盘采用非编码键盘系统中的独立式按键结构。键盘工作方式采用定时扫描方式。采用定时器TO 定时，通过输出数据，识别按键的工作状态。键盘主要用来提供人机接口，电路如图 3 所示，采用独立式按键电路。按键功定义如下：当 P1.5 按下时，步进电机开始启动；当 INTO 按下时，步进电机停止； 当 P1.0 按下时，步进电机开始加速；当 P1.1 按下时，步进电机开始减速；当 P1.2 按下时，步进电机开始正转；当