目录1绪论 (3)2步进电机原理及硬件软件设计 (4)步进电机原理及其控制技术 (4)总体设计方框图 (7)设计原理分析 (7)2.3.1元器件介绍 (7)2.3.2方案论证 (9)2.3.3硬件设计 (9)2.3.4 软件设计 (12)3结论 (15)参考文献 (16)附录1电路原理图 (17)附录2程序清单 (18)致谢 (21)基于步进电机控制系统的设计摘要步进电机是一种进行精确步进运动的机电执行元件，它广泛应用于工业机械的数字控制，为使系统的可靠性、通用性、可维护性以及性价比最优，根据控制系统功能要求及步进电机应用环境，确定了设计系统硬件和软件的功能划分，从而实现了基于8051单片机的四相步进电机的开环控制系统。
控制系统通过单片机存储器、Ｉ/O接口、中断、键盘、LED显示器的扩展、步进电机的环形分配器、驱动及保护电路、人机接口电路、中断系统及复位电路、单电压驱动电路等的设计，实现了四相步进电机的正反转，急停等功能。
为实现单片机控制步进电机系统在数控机床上的应用，系统设计了两个外部中断，以实现步进电机在某段时间内的反复正反转功能，也即数控机床的刀架自动进给运动。
随着单片机技术的不断发展，单片机在日用电子产品中的应用越来越广泛，自六十年代初期以来, 步进电机的应用得到大大提高。
人们用它来驱动时钟和其他采用指针的仪器，打印机、绘图仪、磁盘光盘驱动器、各种自动控制阀、各种工具，还有机器人等机械装置。
此外作为执行元件，步进电机是机电一体化的关键产品之一，被广泛应用在各种自动化控制系统中，随着微电子和计算机技术的发展，它的需要量与日惧增，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是机电数字控制系统中常用的执行元件，由于其精度高、体积小、控制方便灵活，因此在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用，大规模集成电路的发展以及单片机技术的迅速普及，为设计功能强、价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的资源。
关键词：8051单片机,四相步进电机,控制Realizes based on single chip microcomputer 51 the steping motor the control systemABSTRACTStepper motor is a stepper motor for precise electrical and mechanical actuators, which are widely used in industrial machinery, digital control, for the system reliability, interoperability, maintainability, and cost-optimal, according to the control system functional requirements and Control system through the microcontroller memory, I/O interface, interrupt, keyboard, LED display of the expansion of the annular distributor stepping motor, drive and protection circuit, man-machine interface circuit, interrupt system and reset circuit, a single voltage drive circuit, to achieve a four-phase stepper motor rotating, and emergency stop functions.To achieve the stepping motor system in NC Machine T ools, system design, two external interrupts, in order to achieve within a certain period of time stepper motor repeated Reversible function, ie, the turret CNC automatic feed movement. With the continuous development of single chip microcomputer, microcontroller in household electronic products widely applied, since the since the early sixties, the stepper motor applications are greatly enhanced.People use it to drive the clock and other instruments with pointers, printers, plotters, disk CD-ROM drive, a variety of automatic control valves, various tools, as well as robots and other mechanical devices.In addition,as the acIn addition, as the actuator, stepper motor is one of mechanical and electrical integration of the key products are widely used in a variety of automatic control systems, microelectronics and computer technology with the development of its requirements with the Japanese fear of growing in all the field of application of the national economy has. Stepper motor digital control system of electromechanical actuators commonly used, due to its high precision,small size, flexible to control, so the smart meter and position control has been widely used in large-scale integrated circuits technology development, and SCM The increasing popularity of design features, the lowest price of the stepper motor control driver provides advanced technology and adequate resources.Keywords: single chip microcomputer 8051, four-phase step motor, control1.绪论早在十九世纪三十年代就出现了步进电机，那时候的步进电机实际上是一种可以自由回转的电磁铁，工作原理同今天的反应式步进电机没有什么区别。
我国对步进电机的研制及应用起步不算太晚，早在1958年，我国的一些科研院所就研制成功了反应式步进电机，并开始应用于数控机床中，进入上世纪六十年代中期，结构新颖的步进电机相继问世，为了降低电动机功耗以及提高效率，人们发明了永磁式和混合式步进电动机。
到上世纪七十年代，步进电机的生产进入了全盛时期，其产量每年都以11%的指数递增。
到目前为止，步进电机已被广泛应用于数控机床、自动生产线、自动化仪表、计算机外围设备、绘图仪、电子手表等多方面，所以对步进电机的研究越来越重要。
国外方面，1952年，美国麻省工学院首先研制成三坐标数控铣床。
数控机床的出现提高了生产效率，推动了机械制造业的发展，对于采用哪种类型的电机作为进给机构的驱动元件一直是争论的焦点，经过理论分析和现场试验，发现使用步进电机作为进给机构的驱动元件是理想的选择，这一应用使得步进电机的使用范围更加广泛。
步进电动机已成为初直流电动机和交流电动机以外的第三类电动机。
传统电动机作为机电能量转换装置。
在人类的生产和生活进入电气化过程中起着关键的作用。
可是在人类社会进入自动化时代的今天，传统电动机的功能已不能满足工厂自动化和办公自动化等各种运动控制系统的要求。
为了适应这些要求，发展了一系列新的具备控制功能的电动机系统，其中较有自己特点，且应有十分广泛的一类便是步进电动机。
步进电机的发展与计算机工业密切相关，自从步进电机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电机的发展。
另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电机推广应用于其它领域，如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等。
任何一种产品的成熟的过程，基本上都是规格品种逐步统一和简化的过程。
现在，步进电机的发展已归结为单段式结构的磁阻式、混合式、和爪极结构的永磁式三类。
爪极电机价格便宜，性能指标不高，混合式和磁阻式主要作为高分辨率电机，由于混合式步进电机具有控制功率小，运行平稳性较好而逐步处于主导地位。
由于步进电机的转速随着输入脉冲频率变化而变化，调速范围很广，灵敏度高，输出转角能够控制，而且输出精度高，又能实现同步控制，所以广泛地使用在开环系统中，也还可用在一般通用机床上，提高进给机构的自动机水平。
步进电机是机电一体化产品中的关键组件之一，是一种性能良好的数字化执行元件。
它有输入脉冲与电机轴转角成比例的特征。
它将电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。
单片机在一个集成芯片中，集成有微处理器(CPU)、存储器（RAM和ROM）、基本的Ｉ/O接口以及定时/计数部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。
步进电机的控制部分以单片机为主的微处理器控制，其特点如下：1.灵活性和适应性。
微处理器的控制方式是由软件完成时，如果需要修改控制规律，一般不必改变系统的硬件电路，只需修改程序即可。