摘 要： 单片机是步进电机系统的重要组成部分，对于步进电机系统的驱动控制具有重要的影响。通过分析步进电机系统的工作原理，对步进电机系统进行规划设置。达到降低步进电机的使用成本，提高步进电机的效率与性能的效果。文章主要探讨基于单片机的步进电机系统设计方法。
关键词： 单片机；步进电机；设计方法
在单片机步进电机系统应用中，步进电机能够通过调节脉冲信号来实现对其的控制，脉冲信号频率对步进电机的转速有着一定的影响。而单片机对于步进电机的控制是通过其驱动电路运用特定频率输送的控制信号来实现的。
1 系统设计原理
步进电机系统主要由四个模块组成，分别为单片机、驱动机、PC机与键盘 LED组成。其中整个模块的软件控制是 PC机。这种控制系统能够实现步进电机的开始与暂停，改变步进电机转向或者步进电机的转速；亦或能通过 LED 显示直观的发现步进电机的转向与转速的工作状态；还可以通过 PC 机实现对于单片机控制系统电路的保护。
2 步进电机的工作方式
步进电机的内部设计结构和前文所述的工作设计原理共同决定了步进电机的工作方式。步进电机工作时，能够接收到脉冲信号，通过内部系统处理将脉冲信号转化为直线位移或是角位移，步进电机接收到的每一个脉冲，都会通过系统处理让电机转动一个固定的布距角。其起停位置，是通过对脉冲个数计算所决定的。而脉冲信号的频率则决定了步进电机的转动速度。在步进电机的运作过程中，其有定子和转子两种结构构成，在三相电机中有 A、B、C 三相绕组。在步进电机的运行过程中能够给每一相绕组通电，每一相绕组通电的过程便是一拍的过程。常见的步进电机工作过程是三相六拍的顺序，为 A-AB-B-BC-C-CA-A[1] 。
3 对于步进电机速度控制
步进电机的速度受到脉冲信号频率的影响。步进电机系统接收到一个脉冲信号，其就转动一个角度。在一般情况下，脉冲信号频率越大，步进电机的速度就越快，而脉冲信号的频率越小那么步进电机的速度也就越慢。由此可知，将脉冲信号控制在一个合理的频率内，便能够控制步进电机的速度。步进电机的速度要能够控制在合理的范围内，既要保证转速不能过慢而影响到电机的效率，又要保证不能将其速度控制过快而造成电机的损耗。在脉冲频率过高时，电机可能会由于惯性而没有办法接收到过多的脉冲信号，从而造成电机的堵转和失步。合理的转速能够使电机保证效率的同时，又不能够造成过多的损耗。在设计步进电机时，一些先进的电机速度设计方案往往会选择阶梯式加速的方法如图 1 所示。
4 对于步进电机系统的设计
步进电机的系统是步进电机运行的中枢神经，其发挥着类似于人的大脑一样的作用。优良的步进电机系统设计能够让步进电机作用事半功倍。而混乱的步进电机系统设计则会让步进电机设计变得效率低下 。
4.1 单片机程序
在单片机设计中，我们可以利用单片机定时器中断来产生脉冲信号，通过在响应的中断程序中，获得步进电机相关数据的准确计数，然后通过系统设计优化转速控制。在P3．1 端口输出高电平由 PMM8713 的 U ／ D 端口控制电机的转向；P3．0 ～ P3．7 端口接 8279 的 8 个数据接口，当单片机扫描到矩阵键盘有键按下时，利用 P2 端口的中断设置 TA，控制启停、调速和转向等，同时单片机反馈给 8279 控制 LED 管显示转速和转向。
4.2 PC 机程序
利用对 PC 机程序的编写，能够优化步进电机整体的控制程序。通过 PC 机通信的优化，能够更加快速的向单片机发送控制指令，提高步进电机的整体效率。单片机在接受 PC 机发送的控制命令后，通过存储的 Flash 中断程序入口比较，来进一步实现对步进电机的控制。在设计步进电机控制程序时，首先要做好对于 PC 机程度的设计，同时要完善单片机的接受流程，删减复杂的步骤。最终才能使点在 PC机到单片机过程中，输出指令的优化。
5 结束语
随着步进电机技术的发展，其应用前景变得越来越广泛。近些年来，我国在步进电机的研发设计中虽然取得了很大程度上的进步，但是相较于国外的技术仍存在着很多的不足。因此，我们要不断地完善基于单片机的步进电机系统设计方法，不断提升步进电机的性能，相信不久的将来，我国的步进电机发展一定会成为世界先进水平。