‘壹’ 单片机控制步进电动机的运动的原理及单片机程序
51单片步进电机控制原理与控制设计程序
51单片步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电机可分为反应式步进电机（简称vr）、永磁式步进电机（简称pm）和混合式步进电机（简称hb）。
51单片步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。
51单片步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由单片机产生。其基本原理作用如下：
(1)控制换相顺序
通电换相这一过程称为脉冲分配。例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为a-b-c－d,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制a,b,c，d相的通断。
(2)控制步51单片进电机的转向
如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
(3)控制51单片步进电机的速度
如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进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（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
‘贰’ 单片机步进电机控制器
步进电机采用二相四拍步进电机，采用89s51 或STc 系列作为控制芯片
系统具有下列功能：A采用闭环控制B可进行位移设定，前进至终点后延时1s返回值原点停止C可进行实际位移值设定D可手动控制正反转。
步进电机控制器是一种能够发出均匀脉冲信号的电子产品，它发出的信号进入步进电机驱动器后，会由驱动器转换成步进电机所需要的强电流信号，带动步进电机运转。步进电机控制器能够准确的控制步进电机转过每一个角度。
驱动器所接收的是脉冲信号，每收到一个脉冲，制动器会给电机一个脉冲使电机转过一个固定的角度，就因为这个特点，步进电机才会被广泛的应用到现在的各个行业里。
驱动电路
在步进电机的应用中，最需要考虑的重要事项之一就是设计匹配的驱动电路。步进电机的动态性能非常地依赖驱动电路。图1显示了步进电机驱动系统的结构图。驱动步进电机需要开关电流从一个定子绕组到另一个。这种开关功能被驱动电路提供，驱动电路排列，分配和放大来自信号电路的脉冲序列。步进电机的绕组以指定的次序被激励。
集成电路的实用性已经使得对于额定电流小于3安培的小型步进电机使用分立元件构造驱动电路是不必要的。例如，SGS L7180与L7182对于单极性驱动，和L293与L298对于双极性驱动，能够很容易地使用在紧密的控制器里。
应用设置
1．设置步进驱动器的细分数，通常细分数越高，控制分辨率越高。但细分数太高则影响到最大进给速度。一般来说，对于模具机用户可考虑脉冲当量为0.001mm/P（此时最大进给速度为9600mm/min）或者0.0005mm/P（此时最大进给速度为4800mm/min）；对于精度要求不高的用户，脉冲当量可设置的大一些，如0.002mm/P（此时最大进给速度为19200mm/min）或0.005mm/P（此时最大进给速度为48000mm/min）。对于两相步进电机，脉冲当量计算方法如下：脉冲当量=丝杠螺距÷细分数÷200。
2．起跳速度：该参数对应步进电机的起跳频率。所谓起跳频率是步进电机不经过加速，能够直接启动工作的最高频率。合理地选取该参数能够提高加工效率，并且能避开步进电机运动特性不好的低速段；但是如果该参数选取大了，就会造成闷车，所以一定要留有余量。在电机的出厂参数中，一般包含起跳频率参数。但是在机床装配好后，该值可能发生变化，一般要下降，特别是在做带负载运动时。所以，该设定参数最好是在参考电机出厂参数后，再实际测量决定。
3．单轴加速度：用以描述单个进给轴的加减速能力，单位是毫米/秒平方。这个指标由机床的物理特性决定，如运动部分的质量、进给电机的扭矩、阻力、切削负载等。这个值越大，在运动过程中花在加减速过程中的时间越小，效率越高。通常，对于步进电机，该值在100 ~ 500之间，对于伺服电机系统，可以设置在400 ~ 1200之间。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。
4．弯道加速度：用以描述多个进给轴联动时的加减速能力，单位是毫米/秒平方。它决定了机床在做圆弧运动时的最高速度。这个值越大，机床在做圆弧运动时的最大允许速度越大。通常，对于步进电机系统组成的机床，该值在400~1000之间，对于伺服电机系统，可以设置在1000 ~ 5000之间。如果是重型机床，该值要小一些。在设置过程中，开始设置小一点，运行一段时间，重复做各种典型联动运动，注意观察，如果没有异常情况，然后逐步增加。如果发现异常情况，则降低该值，并留50%~100%的保险余量。
通常考虑到步进电机的驱动能力、机械装配的摩擦、机械部件的承受能力，可以在厂商参数中修改各个轴的最大速度，对机床用户实际使用时的三个轴最大速度予以限制，。
5．根据三个轴零点传感器的安装位置，设置厂商参数中的回机械原点参数。当设置正确后，可运行“操作”菜单中的“回机械原点”。先单轴回，如果运动方向正确则继续回，否则需停止，重新设置设置厂商参数中的回机械原点方向，直至所有轴都可回机械原点。
6．设置自动加油参数（设置得小一些，如5秒加一次油），观察自动加油是否正确，如果正确，则将自动加油参数设置到实际需要的参数。
7．校验电子齿轮和脉冲当量的设定值是否匹配。可以在机床的任意一根轴上做个标记，在软件中把该点坐标设为工作零点，用直接输入指令、点动或手轮等工作方式使该轴走固定距离，用游标卡尺测量实际距离与软件中坐标显示距离是否相附。
8．测定有无丢脉冲。您可以用直观的方法：用一把尖刀在工件毛坯上点一个点，把该点设为工作原点，抬高Z轴，然后把Z轴坐标设为0；反复使机床运动，比如空刀跑一个典型的加工程序（最好包含三轴联动），可在加工中暂停或停止，然后回工件原点，缓慢下降Z轴，看刀尖与毛坯上的点是否吻合。如有偏差，请检查步进驱动器接收脉冲信号的类型，检查端子板与驱动器间接线是否有误。如果还出现闷车或丢步，按10、11、12步调整加速度等参数。
‘叁’ 步进电机驱动器和单片机连接需要几个信号
公共正端
------->
单片机5v
脉冲信号
------->
串个小电阻再接到单片机输出脉冲引脚
方向信号
------->
串个小电阻下接到单片机输出方向引脚
有上面3根线就可以控制步进电机的走动了,
一上电时,
电机是自动锁定的,
如果还需要控制步进电机锁定和放开,
那还要再接一根
电机释放信号，
接法同脉冲信号
‘肆’ 单片机与步进电机驱动如何连接
一个脉冲走一步，所以脉冲信号要单片机给出一个脉冲信号。
方向则是电平信号，可能高电平是正向，低电平是反向，当然，具体的正、反方向是相对的。
脱机？是选择信号吧，有点像CS，如果无效，则脉冲、方向信号不起作用。
要控制电机时，先确定方向信号的电平是正转还是反转，然后给出选择信号，或者说取消脱机信号，这时，单片机给一个脉冲，电机向着设定的方向走一步。不需要再转的时候，取消选择信号。
如果是6根线，可能这3个信号是用耦隔离的，每个信号是两根线。一般驱动器外壳上会有图，可以参照一下。
‘伍’ 如何使用单片机精确控制步进电机
如何用单片机控制步进电机
步进电机是机电控制中一种常用的执行机构，它的用途是将电脉冲转化为角位移，通俗地说：当步进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（及步进角）。通过控制脉冲个数即可以控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
一、步进电机常识
常见的步进电机分三种：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。
二、永磁式步进电机的控制
下面以电子爱好者业余制作中常用的永磁式步进电机为例，来介绍如何用单片机控制步进电机。图1是35BY型永磁步进电机的外形图，图2是该电机的接线图，从图中可以看出，电机共有四组线圈，四组线圈的一个端点连在一起引出，这样一共有5根引出线。要使用步进电机转动，只要轮流给各引出端通电即可。将COM端标识为C，只要AC、C、BC、C，轮流加电就能驱动步进电机运转，加电的方式可以有多种，如果将COM端接正电源，那么只要用开关元件（如三极管），将A、B、轮流接地。列出了该电机的一些典型参数：表135BY48S03型步机电机参数型号步距角相数电压电流电阻最大静转距定位转距转动惯量35BY48S03 7.5 4 12 0.26 47 180 65 2.5 有了这些参数，不难设计出控制电路，因其工作电压为12V，最大电流为0.26A，因此用一块开路输出达林顿驱动器（ULN2003）来作为驱动，通过P1.4~P1.7来控制各线圈的接通与切断。开机时，P1.4~P1.7均为高电平，依次将P1.4~P1.7切换为低电平即可驱动步进电机运行，注意在切换之前将前一个输出引脚变为高电平。如果要改变电机的转动速度只要改变两次接通之间的时间，而要改变电机的转动方向，只要改变各线圈接通的顺序。
‘陆’ 51单片机和步进电机怎么连接
要通过步进电机驱动模块来连接，单片机IO不足以驱动电机，如果是小型的4相5线步进电机的话可以用ULN2003驱动用到4个IO，如果是大功率的步进电机的话需要大功率的驱动模块这时控制方式也会改变(通过脉冲控制)。
‘柒’ 步进电机可以直接用单片机驱动吗，还是必须通过驱动器
片机不能直接驱动步进电机，即便是最简单的5线4相的步进电机，也要用扩大电流的达林顿芯片ULN2003来驱动。更加复杂的带细分的，就必须用专用的驱动芯片了。
‘捌’ 如何使用单片机控制步进电机
先看步进电机控制电机转动原理，把时序搞清楚，单片机控制驱动按照时序置管脚就OK
1、本程序用于测试4相步进电机常规驱动
2、需要用跳帽或者杜邦线把信号输出端和对应的步进电机信号输入端连接起来
3、速度不可以调节的过快，不然就没有力矩转动了
4、按s4（设置成独立按键模式）可以控制正反转
------------------------------------------------*/
#include <reg52.h>
bit Flag;//定义正反转标志位
unsigned char code F_Rotation[4]={0xf1,0xf2,0xf4,0xf8}; //正转表格
unsigned char code B_Rotation[4]={0xf8,0xf4,0xf2,0xf1}; //反转表格
/******************************************************************/
/* 延时函数 */
/******************************************************************/
void Delay(unsigned int i)//延时
{
while(--i);
}
/******************************************************************/
/* 主函数 */
/******************************************************************/
main()
{
unsigned char i;
EX1=1; //外部中断0开
IT1=1; //边沿触发
EA=1; //全局中断开
while(!Flag)
{
P0=0x71;//显示 F 标示正转
for(i=0;i<4;i++) //4相
{
P1=F_Rotation[i]; //输出对应的相 可以自行换成反转表格
Delay(500); //改变这个参数可以调整电机转速 ,数字越小，转速越大
}
}
while(Flag)
{
P0=0x7C;//显示 b 标示反转
for(i=0;i<4;i++) //4相
{
P1=B_Rotation[i]; //输出对应的相
Delay(500); //改变这个参数可以调整电机转速 ,数字越小，转速越大
}
}
}
/******************************************************************/
/* 中断入口函数 */
/******************************************************************/
void ISR_Key(void) interrupt 2 using 1
{
Delay(300);
Flag=!Flag; //s3按下触发一次，标志位取反
}
‘玖’ 单片机怎么控制步进电机
ULN2003D 是驱动步进电机的驱动芯片，主要是匹配电机所需的电流。
由于是四相电机，步进电机之所以可以转动就需要给相绕组提供连续的脉冲，所以需要4个端口来控制四相绕组的工作状态（P15应该是不需要的），具体的编码要看电机的拍数；
一旦明白这些，你就可以很容易编写代码来控制电机的转动了，还有在脉冲间你可以设置不同的延时时间来调节电机的转速。