引言

近些年来我国工业不断飞速蓬勃发展，在我国工业发展过程当中，电机拥有更加广泛的应用空间，为了帮助我国现代化工业实现更加长足的进步和发展，需要不断地提升工业的生产效率，以及帮助工业的整体经济收益实现有效加强。而在现在时期里，为了让我国电机运动控制系统得到不断的优化和改进，以及为我国工业发展提供源源不断的动力，需要针对电机控制系统进行有效的优化革新，通过单片机针对电机控制系统进行有效的控制，可以实现工业整体发展水平的不断提升。而本文则针对单片机在电子控制系统当中的相关应用效果，进行了分析和探究。

1、单片机和步进电机的特性与概述

1.1单片机概述

单片机微型计算机简称为单片机，单面机是一种嵌入形式的，具有集成功能的微型电路芯片，其具有超大规模集成电路技术、具有强大的数据处理能力，并且可以实现对数据的有效存储，中央数据处理器CPU可以实现对数据的有效处理，并且可以将数据存储在存储器RAM和ROM当中，ROM是只读存储器。并且单面机还包含了定时器、计时器、模拟多路转换器、等等集成功能，由此构成了更加完善且更加集成化的微型计算机系统。

单片机最早是在工业领域当中进行应用，近些年来伴随着我国工业领域的不断飞速发展，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器进行不断发展，单面机最早的设计理念是希望通过外围设备与CPU进行集成组建成更加微小的计算机系统，这样可以将更加复杂的电路系统被严格的控制在微型的体积当中，近些年来伴随着社会和经济的不断飞速发展，单片机系统也取得了长足的进步，在社会活动当中，单面机实现了更加理想的广泛应用。

1.2、单片机的特性

相对于单片机的特性来说，主要体现在五个方面，笔者将其罗列到表格之中，具体详见下面表1所示。

表1  单片机的特性

1.3步进电机概述

步进电机作为一种开环控制元件，能够将电信号转变为线位移或者角位移。当进步电机接收到电信号之后，电机在电信号的驱动下，按照设定的技术参数进行旋转运动。在这一过程中，步进电机不仅仅实现电机的有效运动，还可有实现准确的角位移动控制，达到精确定位目的。步进电机凭借着自身的技术特性，被广泛的应用于机械制造、电机加工、计算机生产等诸多领域，但是从步进电机的实际情况来看，我国现有的步进电机在控制系统的精确度与稳定性方面存在着较大的缺陷。为了提升步进电机控制系统的有效性，我们将单片机引入到控制系统的设计当中，借助于单片机在信息处理上的巨大优势，提升步进电机控制系统的性能，满足社会经济发展对步进电机的客观需求。

2基于单片机的步进电机控制系统设计的原则

2.1科学性

相对于单片机与步进电机控制系统设计的原则来说，首先一定要实现设计系统的实践落实，只有在实践当中才能够针对整个系统进行不断的完善，并让设计相关系统能够充分满足现实的生产需要，以及让系统用了良好的科学性。结合科学发展目标来看，需要针对单片机设计原理，操作流程以及使用硬件进行综合考虑，这样才能够让单片机与步进电机控制系统能够充分满足现阶段我国工业生产的现实需要，也符合实践生产所需。也就是说，必须要将科学的发展理念以及符合实际的设计原则进行有效的建立，才能够让单片机的相关技术对于有效的创新，让单片机步进控制系统拥有良好的科学性存在。

2.2实用性

人类社会的活动和发展主要是对大自然进行不断的改造，通过近些年来工业不断飞速发展，我国社会取得了长足的进步，也能够让人民的生活环境得到进一步的提升。通过工业发展的历程不难看出，需要充足的大量资金保证工业能够实现持续化的进步，而资金充足需要相关工业控制系统具备良好的完善性，以及优秀的发展前景。而相对于单片机的步进电机控制系统来说，一定要实现资金的优化应用。也就是说，要让设计出的相关电机控制系统具有良好的实用性，存在对于投入的相关成本，要能形成有效的控制，让资金不会被大量的浪费，以便在其他社会活动当中都能够实现有效的应用。

3基于单片机的步进电机控制系统的总体设计与原理

3.1总体设计

相对于单片机步进电机控制系统的总体设计来说，其主要包含了按键控制电路和单片机控制系统等等，驱动的控制电路主要是FT5754芯片。FT5754芯片具有的PNP达林斯顿电路有四组，每一个电路都会有独自对应的二极管，为了充分的体现控制系统拥有良好的使用性和经济性，并且保证所应用的电机额定功率相对不高，可以加二极管转化为三极管。而电机在有脉冲生成之后，相关信号随即对三极管进行触发。电流在三极管流过之后，可以让电机的相关绕组的得电，这样电机便会形成旋转，如此会有一定的位移产生，这样便可以让电机实现有效的循环旋转控制。

3.2原理

3.2.1步进电机系统

步进电机的控制系统是主要负责将相关的控制操作进行转化，以便生成相关的电信号，进一步让运动系统能够接收信号，在信号被运动系统接收之后，可以将相关动作反应进行作出，以便完成操作控制的具体任务要求，也就是说，运动控制系统通过被动控制可以将物体位置的变化，以及整体移动速度进行实现。在控制系统当中，步进电机接受任务是执行状态，因此在控制系统当中，执行动作是要将电信号进行转化，以便生成相关的电机位移，让电机控制相关物体，譬如：控制丝杠形成有效的位移。通过脉冲的控制，可以让电机形成有效的移动，以及拖动和相关物体产生相关位移。而步进电机运行是需要相关驱动器配合步进电机开展相关动作。究其原因，主要是脉冲信号相对不大，驱动器的作用可以将信号进行放大，以便对步进电机进行有效控制。

3.2.2单片机与最小的系统

应用单片机对步进电机进行操作和控制具有诸多优势。具体体现在脉冲进行具体分配过程当中，可以应用脉冲分配器完成相关的控制。同比其他控制系统来说，单片机具有的优势更加明显，主要是其结构相对更加简单，而且操作更加简便，投入成本相对不高。在特定的控制范围当中，可以对步进电机形成有效的操作和良好的调控，同时单片机与步进电机行程相关的控制系统，可以满足不同工业领域的现实需要。

而为了让电路形成进一步的有效优化和缩减成本，相关操作人员可以通过软件的有效应用，完成一系列的动作控制，由此通过软件与硬件的有效结合，可以对电机控制电路进行进一步的优化和良好的控制。目前，单片机控制步进电机的控制系统所具有的优势更加明显，主要体现在以下几个方面：首先，单片机与步进电机构成的控制系统，可以将成本进行最大化的缩减；其次可以对相关系统功能进行不断的完善；第三，并不需要对相关硬件设施进行更多的改进和调整；第四，此系统可以对控制运动的相关运行状态，能够清晰的显示；最后则是单片机与步进电机构成的系统，拥有十分出色的抗干扰性，以及十分出色的运行稳定性。

3.2.3按键电路

单片机与步进电机相关控制电路的按键电路来说，有多个开关构成，步进电机在现实运行当中有五种工作状态。分别是电动停止状态、持续正转状态、持续反转状态，以及加速状态，持续电动状态。此五种状态，通过对应的控制按钮可以形成直接的控制。也就是说，要求相关设计人员在步进电机与单片机控制系统当中，要将相关的案件进行有效的设定。当电机需要完成某一项动作时，需要操作人员对应相关案件进行控制，以便实现电机的运转，同时要求形成相关的电回路，以便对信号进行有效的传输。

3.2.4步进电机状态的显示

对于步进电机的运转状态来说，要通过特定电路以便实现有效的显示，也就是说在步进电机显示电路设计过程当中，需要将电路当中相对应的发射二极管进行有效的安装，以便对步进电机的运行状态进行显示。步进电机的相关状态之中，分别对应的颜色是各不相同的，譬如：正转对应的颜色为绿色，而黄色则是反转对应的颜色，红色则代表电机停止，每个发光的二极管都需要相关的稳定电压来进行显示和控制。

通常控制电压应该设定为三伏，而具体的限流电阻是在1k左右，相关的具体操作必须要说明的是，在进行动态扫描过程当中要存在着闪烁的情况，对此要将相关的频率调整到16Hz。而且数码管其亮度还有可能存在着不充足的情况，也就是说数码管会有虚影的现象，只有将上述三种不良的情况进行有效的预防，才能够让步进电机的运行状态得到更加清晰且准确的显示。

3.2.5步进电机的驱动电路

选择恒流斩波电路作为驱动电路，虽然会将系统设计以及系统完成的程度和难度进行增加，但是会让电路更加符合现实实际的基本需要，也让电路的运行质量更加优良。此种电路的最大优势体现在多个方面，首先在电路当中会有较小的电流流经，而且可以多次使用电源，并且拥有十分理想的音响效果。在整个电路当中，脉冲信号其具体的传输首先是从单片机进行输出，在经过四路脉冲信号进行传输，以便对其所产生的电瓶进行有效的控制。而如果具体输出为低电平，在非门经过之后其自动会从低电平转化为高电平，而如果其具体输出为高电平非门经过之后，会有高电平进行自动转化，以便变成为低电平。

4基于单片机的步进电机控制系统的程序原理

4.1程序设计

对于程序的设计来说，应该结合外围电路，在系统当中要将P1、P2两个端口进行设置。P1端口有五个管脚，而P2端口有四个管脚。在程序运行过程当中，首先要完成的目标是让电机在适当的时间能够进行有效的停止运转，并且要针对驱动电路的相关工作进行完成。在此项工作完毕之后，需要结合系统对定时器进行设置。在电机停止运转时，要将电机的运行状态进行显示，之后要对相关的按键扫描操作进行完成，如果停止键按下系统会自动切换到初始的操作状态之中。

4.2程序设计

对于程序设计来说，是系统在开始运行之后对程序进行初始化操作，要将所有的数据进行清零数据清零完毕之后，开始按键扫描。随后将设定延时设置设定为十毫秒，以便用电流对设备进行拖动运行。而状态灯点亮之后，向外部进行脉冲信号的输出，扫描完毕之后决定实现加速或者减速。之后要对定时器进行设定，以便确定位移的相关方向。

结语

综上所述应用单片机做为控制核心所建立起来的步进电机控制系统，其控制性能十分的出色。在现实的工业活动当中，基于单片机所设计的步进电机控制系统在研发阶段取得了长足的进步。但是必须说明的是，相关使用者在操作当中依旧有不足和缺陷，存在一些系统明显存在着人机互动不理想，以及较为复杂的操作控制环节等等，所以必须要针对单片机与步进电机的控制系统研究现状进行有效的探索，结合单片机与步进电机系统的设计要点，尽可能的将拥有十分出色、适应性以及功能强大、便于操作的单片机控制系统设计出来。本文针对单片机应用在步进电机控制系统当中的相关效果进行了有效的分析和探究，希望本文的论述能够为单片机有效控制步进电机提供一些帮助和借鉴。

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