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对于步进电机的控制系统，前人更多注重从控制方式及步进电机驱动器角度
进行研究，如果采用闭环控制方式，通过反馈实现步进的精确定位，采用细分驱
动器，将控制环节进一步细分以实现精确定位。这些成果果然实现了步进电机的
精确定位，但设备制造成本也大大提高，对于一些小型的设备系统，果然不宜采
用。步进电机控制系统是实现步进电机主要功能的重要部件[5]
，目前国内采用以
下三种方式实现步进电机的控制：专用芯片、单片机、DSP。
采用专用芯片实现步进电机控制仍是市场的主流。高性能的专用芯片比较典
型的有：MC3479,UC3770，STK672-020，HA13532T,IR2133。。。等等
单片机芯片体积小、兼容性强、高速度、低价格、低工作电压、低功耗等特
点，使单片机成为驱动步进电机的最佳控制单元。基于单片机的步进电机系统控
制精度高、运行稳定，在控制领域有着广泛的应用。
DSP(数字信号处理器)是使电机实现全数字控制的核心。 DSP以其极高的计算
速度、优越性价比，亲和的开发环境正成为工程设计人员的新宠。用DSP实现步
进电机控制是一个具有开发价值的发展方向[5]
。
国外对步进电机的研究一直很活跃。目前，国外对步进电机的控制和驱动的
一个重要发展方向是大量采用专用的芯片，明显提高了整机的性能。比较典型的
芯片有两类：一类芯片的核心是用硬件和微程序来保证步进电机实现合理的加减
速过程，同时完成计长步走、正反转等。例如日本的 PPMC101B便是这种芯片。
采用这种专用集成电路可驱动3-5 相电路，可选择励磁方式，转速精确，设定的
转速范围宽、加减速的过渡时间及上升陡度可根据负载选定，此外还有单步运转
和不同的停止方式等功能。另一类芯片的核心是实现细分技术，例如日本东芝的
TA774H二相步电机细分控制芯片，目前由于集成芯片受到耐压、电流容量的限
制，一般只能用于小功率步进电机的驱动[6,7]。
从上面的分析，我们可以看出，国外所采用的集成技术由于涉及到微电子技
术、集成电路加工技术、电力电子技术的前沿，在国内目前情况下难以实现，所
以用集成加分立元件开发出适合中国国情的高性能驱动器是一个比较现实的做
法。
1.4 论文内容安排
本论文各节的内容安排如下：
第一节 讲述了题目的研究背景，介绍步进光学测试平台的优点，有关题目
的国内外的研究及其发展动态，以及论文的主要内容安排。
第二节 将介绍步进光学测试平台控制的整体系统构成。
第三节 涉及到光电检测系统的设计。本章将分析光电检测系统的各个模块
并提出自己设计出来的检测电路。
第四节 将所提出系统的硬件控制电路设计。本章将对每个模块电路进行了
详细说明设计方案。采用Proteus 软件进行搭建电路，调试与仿真。
第五节 涉及到系统的软件设计。采用 C语言编写程序，每个模块都详细画
出流程图以及编写程序的方案。
第优尔节 将介绍系统的调试与仿真。本章将对 Keil 及 Proteus 两个开发软
件进行介绍，然后将系统的光电检测模块以及控制步进电机模块在 Proteus上进
行调试，仿真，改进。
2 整体系统构成
系统的整体设计思路与结构图如图 2.1 所示。将具有测试光强和光场
特征功能的光学测试平台置于两文步进电机上，本设计采用光电二极管作
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