系统概述
步进电动机是纯粹的数字控制电动机,它将电脉冲信号转变为角位移,即给一个脉冲,步进
电机就转一个角度,因此非常合适单片机控制,在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取
决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,同时步进电机只有周期性的无累积误差,
精度高。
步进电动机有如下特点：
1）步进电动机的角位移与输入脉冲数严格成正比。因此,当它转一圈后,没有累计误差,具
有良好的跟随性。
2）由步进电动机与驱动电路组成的开环数控系统,既简单、廉价,又非常可靠,同时,它也可
以与角度反馈环节组成高性能的闭环数控系统。
3）步进电动机的动态响应快,易于启停、正反转及变速。
4）速度可在相当宽的范围内平稳调整,低速下仍能获得较大转距,因此一般可以不用减速器
而直接驱动负载。
5）步进电机只能通过脉冲电源供电才能运行,不能直接使用交流电源和直流电源。
6）步进电机存在振荡和失步现象,必须对控制系统和机械负载采取相应措施。
步进电机具有和机械结构简单的优点,图1是四相六线制步进电机原理图,这类步进电机既
可作为四相电机使用,也可以做为两相电机使用,使用灵活,因此应用广泛。
图1四相六线制步进电机原理图
1.1功能简介
利用AT89S52单片机及独立键盘控制步进电机的转速和方向。
1.2电气参数
步进电机：工作电压4.5V-6.5V，步进角15°，阻抗9欧姆。
2原理
2.1控制原理
1、步进电动机有三线式、五线式、六线式三种，但其控制方式均相同，必须以脉冲电流来
驱动。若每旋转一圈以20个励磁信号来计算，则每个励磁信号前进18度，其旋转角度与脉冲
数成正比，正、反转可由脉冲顺序来控制。
2、步进电动机的励磁方式可分为全部励磁及半步励磁，其中全步励磁又有1相励磁及2
相励磁之分，而半步励磁又称1-2相励磁。图为步进电动机的控制等效电路，适应控制A、B、
/A、/B的励磁信号，即可控制步进电动机的转动。每输出一个脉冲信号，步进电动机只走一步。
因此，依序不断送出脉冲信号，即可步进电动机连续转动。
a．1相励磁法：在每一瞬间只有一个线圈导通。消耗电力小，精确度良好，但转矩小，振
动较大，每送一励磁信号可走18度。若欲以1相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图
所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
励磁顺序：A→B→C→D→A
STEP A B C D
1 1 0 0 0
2 0 1 0 0
3 0 0 1 0
4 0 0 0 1
b．2相励磁法：在每一瞬间会有二个线圈同时导通。因其转矩大，振动小，故为目前使用
最多的励磁方式，每送一励磁信号可走18度。若以2相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺
序如图所示。若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
励磁顺序：AB→BC→CD→DA→AB
STEP A B C D
1 1 1 0 0
2 0 1 1 0
3 0 0 1 1
4 1 0 0 1
c．1-2相励磁法：为1相与2相轮流交替导通。因分辨率提高，且运转平滑，每送一励磁
信号可走9度，故亦广泛被采用。若以1相励磁法控制步进电动机正转，其励磁顺序如图所示。
若励磁信号反向传送，则步进电动机反转。
励磁顺序：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A
STEP A B C D
1 1 0 0 0
2 1 1 0 0
3 0 0 1 0
34 0 1 1 0
5 0 0 1 0
6 0 0 1 1
7 0 0 0 1
8 1 0 0 1
3、电动机的负载转矩与速度成反比，速度愈快负载转矩愈小，当速度快至其极限时，步进
电动机即不再运转。所以在每走一步后，程序必须延时一段时间。
2.2原理图
1A11Y2
2A32Y4
3A53Y6
4Y8
5Y1
05A11
6Y1
26A13
VCC1
4
GND74A9U1
74LS14
VCC-D
GND
IN11IN22IN33IN44IN55IN66IN77OUT71
0OUT61
1OUT51
2OUT41
3OUT31
4OUT21
5OUT11
6
GND8COM9
U2
ULN2003
MCU-A
MCU-B
MCU-C
MCU-D
1
22334455RP2
RP4
VCC-D
GNDVCC-D
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
J4
STEP-MOTO
GND VCC
MCU-A MCU-B
MCU-C MCU-D
M2
MOTOR
VCC-D
R7 20
R8 20
R9 20
R10 20
D12
A
D13
B
D14
C
D15
D
VCC-D
MCU-A
MCU-B
MCU-C
MCU-D
1
22
33
44
55
RP1
10k
步进电机驱动原理图
4操作步骤
1)给“51单片机系统模块”接上+5V电源，用“Easy 51Pro.exe”软件将“…\程序\电机
控制\步进电机”文件夹下的“步进电机.hex”下载到单片机中（下载方法见软件所在文件夹下
的“软件使用说明.PDF”）；
2)用10P数据排线将“51单片机系统模块”的“P2”口与“键盘显示模块”的“KEY-B”
连接，将“51单片机系统模块”的“P3”口与“电机控制模块”的“STEP_MOTO”口连接；将“电
机控制模块”的“JP1”上的短路帽插到“ON”位置；
3)利用“键盘显示模块”上的“LEFT”、“UP”、“DOWN”、“RIGHT”键控制步进电机
转动：LEFT：反转；UP：加速；DOWN：减速；RIGHT：正转。
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