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摘要：28BYJ-48型步进电机适合单片机开发者使用，是机器人设计研发必备机器。在实际教学工作中，用单片机控制步进电机的实验实训，学生会遇到步进电机的通电方式和步进电机的的驱动频率等问题，不能观察步进电机的实际运行效果，本文就几个实训问题深入研究。
关键词：步进电机；单片机；控制
【中图分类号】G640
引言
用AT89S52单片机控制步进电机，实现步进电机的调速和正反转，涉及单片机I/O的基本操作，定时计数器，按键中断，数码管显示等，是一个综合性较强的实验。不仅加深对单片机内部资源的理解，同时学会单片机外接设备的驱动，对学生实践技能的培养有重要意义。
实验的主要器件：单片机（AT89S52），步进电机（28BYJ-48）；另外采用大电流达林顿晶体管ULN2003驱动步进电机，使用方便。28BYJ-48型步进电机带齿轮减速，噪音极低，运转平稳，5V即可驱动，方便单片机开发者使用，具有开放性接口，适用于51/AVR/ARM等各种平台，是机器人设计开发必备机器。
28BYJ48型步进电机是四相八拍电机，电压为DC5V-DC12V。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，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）。通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；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[1]。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。目前，生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有，仅仅处于一种盲目的仿制阶段[2]，这就在教学过程中造成许多麻烦。学生往往发现步进电机一直振动不转，弄不清原因，甚至怀疑自己的系统是否正常。签于上述情况，本文分析教学工作中实际问题，并提出解决方法。
1、步进电机的通电方式
步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单四拍（单相绕组通电）（A-B-C-D-A……），双四拍（双相绕组通电）（AB-BC-CD-DA-AB-……），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A……）三种方式[3]。单四拍与双四拍的不同：单四拍是一相励磁，输出转矩小，振动较大；双四拍是二相励磁，输出转矩大，振动小。出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑，往往采用八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）这种导电状态。
2、 步进电机导线的连接方式
由于单片机接口信号不够大，需要通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口。本实验中步进电机是四相五线制，红线接电源5V，橙线对应A相，黄线对应B相，粉线对应C相，蓝线对应D相。控制ABCD的加电顺序，可以实现步进电机正反转[4]。在实际教学过程中，要注意步进电机的导线连接顺序，与单片机接口的连接顺序，以及程序中的驱动代码要保持一致，否则步进电机过度振荡，无法转动。据图1所示接线方式，例如当步进电机是八拍工作时，P2口的顺序为0x10-0x30-0x20-0x60-0x40-0xc0-0x80……。
3、 步进电机的脉冲频率
单片机输出一定频率的脉冲实现对步进电机的控制，先输出高电平，延时一段时间，再输出低电平，再延时一段时间。延时最好采用定时/计数器，方便调整脉冲频率，也就是每秒脉冲数P.P.S[4]（Pulses Per Second），能更好的观察步进电机的转动效果。要求步进电机的起动时P.P.S>500，否则会出现振荡并引起失步。这是因为转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度，定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡，当振荡足够严重时就导致失步。P.P.S太高也会引起失步。这是因为转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。这是由于输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。在实际的教学应用中，在某一脉冲频率下，采用双四拍和八拍方式驱动，步进电机可以正常运转，但是采用单四拍方式，步进电机振动很大，无法运转。在较高和较低的脉冲频率下，都出现这种现象。
参考文献
[1]孟武胜，李亮.基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计.测控技术，2006，11：45-47
[2]百度知道. http：//zhidao.baidu.com/question/237311528.html
[3]王晨光，孙运强，许鸿鹰.步进电机的单片机控制设计分析.研究与开发，2008，9：39-41
[4]宋锦.步进电机的单片机控制方法.武汉工程职业技术学院学报.2006，9：
关键词：步进电机；单片机；控制
【中图分类号】G640
引言
用AT89S52单片机控制步进电机，实现步进电机的调速和正反转，涉及单片机I/O的基本操作，定时计数器，按键中断，数码管显示等，是一个综合性较强的实验。不仅加深对单片机内部资源的理解，同时学会单片机外接设备的驱动，对学生实践技能的培养有重要意义。
实验的主要器件：单片机（AT89S52），步进电机（28BYJ-48）；另外采用大电流达林顿晶体管ULN2003驱动步进电机，使用方便。28BYJ-48型步进电机带齿轮减速，噪音极低，运转平稳，5V即可驱动，方便单片机开发者使用，具有开放性接口，适用于51/AVR/ARM等各种平台，是机器人设计开发必备机器。
28BYJ48型步进电机是四相八拍电机，电压为DC5V-DC12V。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，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）。通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；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[1]。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。目前，生产步进电机的厂家的确不少，但具有专业技术人员，能够自行开发，研制的厂家却非常少，大部分的厂家只一、二十人，连最基本的设备都没有，仅仅处于一种盲目的仿制阶段[2]，这就在教学过程中造成许多麻烦。学生往往发现步进电机一直振动不转，弄不清原因，甚至怀疑自己的系统是否正常。签于上述情况，本文分析教学工作中实际问题，并提出解决方法。
1、步进电机的通电方式
步进电机可以在不同的通电方式下运行，常见的通电方式有单四拍（单相绕组通电）（A-B-C-D-A……），双四拍（双相绕组通电）（AB-BC-CD-DA-AB-……），八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A……）三种方式[3]。单四拍与双四拍的不同：单四拍是一相励磁，输出转矩小，振动较大；双四拍是二相励磁，输出转矩大，振动小。出于对力矩、平稳、噪音及减少角度等方面考虑，往往采用八拍（A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A）这种导电状态。
2、 步进电机导线的连接方式
由于单片机接口信号不够大，需要通过ULN2003放大再连接到相应的电机接口。本实验中步进电机是四相五线制，红线接电源5V，橙线对应A相，黄线对应B相，粉线对应C相，蓝线对应D相。控制ABCD的加电顺序，可以实现步进电机正反转[4]。在实际教学过程中，要注意步进电机的导线连接顺序，与单片机接口的连接顺序，以及程序中的驱动代码要保持一致，否则步进电机过度振荡，无法转动。据图1所示接线方式，例如当步进电机是八拍工作时，P2口的顺序为0x10-0x30-0x20-0x60-0x40-0xc0-0x80……。
3、 步进电机的脉冲频率
单片机输出一定频率的脉冲实现对步进电机的控制，先输出高电平，延时一段时间，再输出低电平，再延时一段时间。延时最好采用定时/计数器，方便调整脉冲频率，也就是每秒脉冲数P.P.S[4]（Pulses Per Second），能更好的观察步进电机的转动效果。要求步进电机的起动时P.P.S>500，否则会出现振荡并引起失步。这是因为转子的平均速度高于定子磁场的平均旋转速度，定子通电激磁的时间较长，大于转子步进一步所需的时间，则转子在步进过程中获得了过多的能量，从而产生前冲和后冲的摆动振荡，当振荡足够严重时就导致失步。P.P.S太高也会引起失步。这是因为转子的加速度慢于步进电机的旋转磁场，也即是低于换相速度而产生的。这是由于输入电机的电能不足，在步进电机中产生的同步力矩无法令转子速度跟随定子磁场的旋转速度，从而引起失步。在实际的教学应用中，在某一脉冲频率下，采用双四拍和八拍方式驱动，步进电机可以正常运转，但是采用单四拍方式，步进电机振动很大，无法运转。在较高和较低的脉冲频率下，都出现这种现象。
参考文献
[1]孟武胜，李亮.基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计.测控技术，2006，11：45-47
[2]百度知道. http：//zhidao.baidu.com/question/237311528.html
[3]王晨光，孙运强，许鸿鹰.步进电机的单片机控制设计分析.研究与开发，2008，9：39-41
[4]宋锦.步进电机的单片机控制方法.武汉工程职业技术学院学报.2006，9：