图 1 系统框图

2.1 控制模块选择

方案一：采用 89C51 作为步进电机控制器。经典 51 单片机具有价格低廉、使用简单等

优点。但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM 空间小，不稳定等特点。

方案二：采用 STM32F103XX 作为步进电机控制器。STM32 通过寄存器模式，寻址方

式灵活，RAM 和 FLASH 容量大，运算速度快、低功耗、低电压等，且通过 TIM2 的输出比
较模式来控制步进电机以连续周期的 50%和一个可变频率。DMA 控制器可用来改变时钟
周期，Systick 定时器灵活地产生中断。

基于以上分析，选择方案二。

2.2 电机的选择

方案一：采用直流电机。直流电机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围

广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无极快速启动、制动和反转；能
满足生产自动化系统各种不同的特殊运行要求。直流电机的工作状态可分为两种：开环状
态和闭环状态。直流电机工作在开环状态时，电路相对简单，但其定位性能比较差。直流
电机工作的闭环状态时，其定位性能精确，但是相对开环状态又要增加很多检测器件，
使用的元器件多，电路非常复杂。

方案二：采用步进电机。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制

元件。在非超载的情况下，电机的转速、启停的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，

而不受负载变化的影响，即给电机一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。因此，步进
电机具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能立即使
步进电机启动或反转，而且步进电机的转换精度高，驱动电路简单，非常适合定位控制
系统。

基于以上分析，选择方案二。

2.3

驱动模块的选择

方案一：采用继电器对电动机的开和关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调
整。这个方案的优点是电路较为简单，实现容易；缺点是继电器的响应速度慢、机械结构
易损坏、寿命较短。