1.1 课题研究的目的和意义

步进电动机是根据脉冲信号来进行控制的，它可以将电脉冲信号转换成相对应的角位移或者线位移，它最突出的优点是可以在宽广的频率范围内通过改变脉冲频率来实现调速，如步进电机的正转反转、加速减速和启动停止，并且由于其组成的开环系统简单易操作，价格便宜又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以及各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。随着微电子和计算机技术的发展，步进电动机的需求量与日俱增，研制步进电机驱动器及其控制系统具有十分重要的意义。

1.2 国内外研究概况

步进电机是国外发明的。中国在文化大中已经生产和应用，例如江苏、浙江、 北京、南京、四川都生产，而且都在各行业使用，驱动电路所有半导体器件都是完全国产化的，当时是全分立元器件构成的逻辑运算电路，还有电容耦合输入的计数器，触发器，环形分配器。国外在大功率的工业设备驱动上，目前基本不使用大扭矩步进电动机，因为从驱动电路的成本，效率，噪音，加速度，绝对速度，把最大扭矩和系统惯量用来比较的话，花费有点高，所以用直流电动机比较好，因为电动机编码器的整体技术和经济指标都比较高。而在一些少数较高级的应用中，还是用交流电机。在国外一些小功率的场所，他们使用的是步进电机，如一些工业器材、工业生产装备、打印机、复印件、速印机、银行的自动柜员机。国外用许多现代的手段将步进电机排挤出驱动应用，除了前面提到的旋转编码器，打印机还使用光电编码带或感应编码带配合直流电动机，实现闭环直线位移控制。国内过去是用大力矩步进电动机实现机床数控，有实力的公司现在也采用交流电动机驱动数控机床，在驱动设备的主要差距，是国外对交流电动机的控制理论与工程分析和应用能力强，先进的控制理论作为软件，写在控制器内部。总的来说，步进电机是一种简易的开环控制，对运用者的要求低，不适合在大功率的场合使用。在卫星、雷达等应用场合，中国在文化大后期，就生产了力矩电机，就生产了环形力矩电机，在高品质的控制场合，有时还不能使用步进电机。步进电机的细分控制，在改革开放初期，国内就已经基本掌握，这与交流电动机的矢量控制相比，难度要低得多。

1.3 论文的主要研究内容 

本论文所选的步进电机是四相步进电机，采用的方法是利用单片机控制步进电机的驱动。步进电机是一种将脉冲信号转变为线位移或者角位移的执行机构。通俗的讲就是当步进电机收到一个脉冲信号时，它就会驱动机器转动一个固定的角度(我们称之为“步距角”)，它的旋转角度是以一个固定的角度一步一步来运行的。所以可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以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。本次毕业设计就是通过改变脉冲频率来调节步进电机的速度的，并且通过数码管显示其转速的级别。另外通过单片机实现它的正反转，步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。

2 步进电机及调速原理

2.1 步进电机概述 

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，且应用十分广泛的一类便是步进电机。从未来的发展形势来看，步进电机已可以与异步电动机、同步电动机和直流电动机相提并论，它已经成为电动机的另一种分类，步进电机成为为交流电动机和直流电动机之外的第三类电机。论文网