基于Proteus的步进电机的设计仿真.pdf

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目录

目录1

摘要2

第一章Proteus绘制仿真原理图3

1.1Proteus简介3

1.2ProteusISIS简介4

第二章硬件电路设计5

2.1步进电机6

2.1.1步进电机简介6

2.1.2步进电机的特点6

2.2STC8951单片机7

2.2.1总述7

2.2.2性能8

2.2.3结构概览9

2.2.4芯片的引脚排列和说明10

2.3ULN2003A介绍13

2.4复位电路和时钟电路15

2.5整个电路的原理15

第三章软件系统设计16

3.1电路流程图17

第四章电路仿真17

4.1Proteus原理图绘制过程17

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4.2仿真设置20

第五章硬件电路的制作与调试24

5.1焊接准备与注意事项24

5.2单片机程序写入26

5.3硬件安装27

5.4硬件调试27

总结29

参考文献30

附录（程序）32

摘要

步进电机广泛应用在生产实践的各个领域。它最大的应用是在数控机床的制造中，

因为步进电机不需要A/D转换，能够直接将数字脉冲信号转化成为角位移，所以被认为

是理想的数控机床的执行元件。本设计利用proteus仿真软件进行电路仿真，系统通过

设置四个按键分别控制不进电机的起止、圈数、方向、不进速度，使用1602液晶显示

以上参数。整个系统具有稳定性好，实用性强，操作界面友好等优点。本文应用单片机、

步进电机驱动芯片、字符型LCD和键盘阵列，构建了集步进电机控制器和驱动器为一

体的步进电机控制系统。二维工作台作为被控对象通过步进电机驱动滚珠丝杆在X/Y轴

方向联动。文中讨论了一种以最少参数确定一条圆弧轨迹的插补方法和步进电机变频调

速的方法。步进电机控制系统的开发采用了软硬件协同仿真的方法，可以有效地减少系

统开发的周期和成本。最后给出了步进电机控制系统的应用实例。

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第一章Proteus绘制仿真原理图

1.1Proteus简介

ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统

上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE

电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232

动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻

辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有：68000系列、

8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯

片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察

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各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能；同时支持第三方

的软件编译和调试环境，如KeilC51uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件

是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。

1.2ProteusISIS简介

（1）ProteusISIS的编辑环境

1）双击桌面上的ISIS6Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”→“程

序”→“Proteus6Professional”→“ISIS6Professional”，出现如图1-1所示屏幕，表

明进入ProteusISIS集成环境。

图1-1启动时的屏幕

ProteusISIS的工作界面是一种标准的Wind主菜单、标准工具栏、绘图工具栏、

状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象

选择器窗口、图形编辑窗口。ows界面，如图1-2所示。包括：

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图1-2工作界面

（2）ProteusISIS的特点

Proteus的ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持

单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。该软件的特点：①全

部满足我们提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势。

②具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS一232动态

仿真、1C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分

析仪、信号发生器等。

③目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系