电动机又称脉冲电动机或阶跃电动机，国外一般称为Stepping motor、Pulse motor或Stepper servo，就是一种离散运动的装置，步进电机驱动器通过外加控制脉冲，并按环形分配器决定的分配方式，控制步进电动机各相绕组的导通或截止，从而使电动机产生步进运动。就是说给一个电脉冲信号，电动机就转过一个角度或者前进一步，其输出转角、转速与输入脉冲的个数、频率有着严格的比例关系。步进电机具有快速起停、精确步进和定位等特点，可以直接用数字信号驱动，使用非常方便。verilog HDL语言作为硬件描述语言是目前国内外数字系统的主流设计语言，是现代电子技术发展的重要依托之一，能够较方便地驱动步进电机。
本次试验主要是完成两个目的。第一：控制步进电机进行任意角度的转动。第二：通过数字发生器随机产生任意角度，然后通过液晶屏幕显示，反过来控制步进电机转动。理解步进电机的工作原理对完成设计任务有着重要的作用。
步进电动机由定子和转子2大部分组成。如图1所示，从结构上看，它的定转子上有齿槽与反应式步进电机相似，铁心内孔表面有开口槽。转子装有一个轴向磁化永磁体用以产生一个单向磁场。一般电机上电后环分器输出的第l拍用于将电机转子按磁导最大的原则牵入稳定零位。从第2拍起，电机开始跟踪环分器输出的通电方式运行。不同的通电方式，对步进电动机的性能有着不同的影响。电机工作时，当有一相绕组通电，例如A相通电时，电动机内建立以Aa为轴线的磁场，在磁路磁导的作用下使转子处于A相极下定转子齿对齿的位置。
当电机以四相八拍方式运行时，按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A的顺序轮流通电，即半步工作，每次电流换向，步进电机将前进整步距角的1/8，如图2所示，本实验是以MP28GA步进电机为基础来实现的。
本电机有2种运动方式，(1)单相轮流通电方式：每次切换前后只有一相绕组通电。特点：在这种通电方式下，电动机工作的稳定性较差，容易失步。如：二相单4拍A-B-C-D。(2)双相轮流通电方式：每次有2相绕组通电，通电状态切换时，转子转动平稳，且输出力矩较大，这种通电方式定位精度高而且不易失步。如：二相双4拍：AB-BC-CD-DA。如：二相8拍：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA，经过8拍完成一个循环，步距角为二相单4拍或二相双4拍的一半。本电机以四相八拍方式运行时，按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A的顺序轮流通电，即半步工作，每次电流换向，步进电机将前进整步距角的1/8，即一个步进角，MP28GA步进电机步进角度为5.625度，一圈360度，需要64个脉冲完成。
上图是本次使用的四相八拍步进电机的电路示意图，从图中我们可以看出，分别把A,B,C,D，四个绕组解高电平通路，通过四个开关分别控制其通断来完成不同定子的通电，从而产生电磁效应，来完成转动。如果我们用数字信号来表示导通的过程，可以表示如图4所示的3种波形图，它们分别表示3种不同的通电方式，这里实验中我们选择第三种形式八拍的通电方式。
驱动原理：
控制步进电机的转动角度，我们通过控制输入脉冲的个数，当输入脉冲个数为一的时候，我们给步进电机一个周期的驱动波形，此时步进电机就转动一个步进角。当给十个脉冲的时候，我们就步进电机十个周期的驱动波形，此时步进电机就转动十个步进角。运用这个原理我们可以控制任意倍数的步进角。运转量与脉冲的比例关系如图5所示。
控制步进电机的转动速度，我们通过控制输入脉冲的频率，当输入脉冲速度为500HZ时，步进电机按一定速度转动，当加快N倍的脉冲速度时，相应的步进电机也增加N倍的速度，运用这个原理我们可以控制任意转动速度。脉冲速度与转动速度的关系如图6示。
2．系统硬件总体设计
本系统采用用模块化设计，这样做的好处是可以分开分析逻辑功能，配合相应的程序完成系统功能。本系统分为输入模块，控制模块，驱动模块，随机数发生模块，显示模块五部分组成。
2.4．驱动模块
驱动模块我们采用74hc573+ULN2003 两块芯片来控制。
74hc573芯片是选择通路芯片：
当1接manner端口的时候，当输出时低电平的时候选通，数据baba从D端口流出，以此来选择控制那个步进电机。
ULN2003作为电流放大芯片：
京公网安备 11010802033920号
