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驱动系统采用串行控制还是并行控制，脉冲分配器这一部分都是整个步进电机驱动系统不可或缺的。
从应用的角度考虑的话，失步和震荡是步进电机的主要限制条件。而步进电机是否可以全效运行的在很大程度上取决于驱动器，负载和电机本身的情况，造成这一情况的主要原因是因为步进电机在大多数情况下的运行方式为开环运行。
步进电机的正常运行关键取决于失步和震荡是否可以得到比较好的解决。就失步而言，在很多时候步进电机都会出现失步的现象，例如启动或者停止的时候频率发生突变，高速运行时电机的输入频率超出了电机本身最大运行频率范围，以及电机带动的负载转矩大于电机的启动转矩等等。解决这一问题的一个很有效的方法就是改善驱动器的驱动能力，这样就能够在很大程度上降低步进电机失步的概率。除了失步之外，步进电机的另一个需要解决的问题就是电机的低频振荡。当步进电机改变一次通电状态时转子会转过一个步距角，如果步进电机持续处在一个低频脉冲输入并且电机阻尼较小的时候就会产生一种持续衰减的震荡，在这种情况下转子需要在自由振荡的频率下进行数次震荡之后才能衰减到一个新的平衡位置，最终停止下来。步进电机每输入一个脉冲，转子都可能产生一次震荡。因为转子在每个脉冲输入时都会从转矩跃变中得到一次能量补充，这种能量就是引起振荡的直接原因，二者之间大小成正比。而当这种脉冲的输入频率等于或者接近于电机自由振荡频率时电机会出现严重的低频振荡甚至失步导致无法工作，所以一般情况下不允许步进电机在共振频率下工作。
2.4 其它元器件
除了单片机、蓝牙设备、步进电机等器件之外，本设计还使用到了直流电机，继电器和高亮LED等。由于这些元器件较为常见且原理简单，在此就不再赘述。
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3 系统设计
3.1 硬件设计
3.1.1 电源模块
本装置由4组4节5号干电池（1.5V）进行供电。由于4节干电池的电压之和为6V，而单片机需要的供电电压为5V，因此电源模块还加装了LM2940稳压芯片进行稳压。LM2940稳压芯片是一款高性能稳压芯片，具有稳压效果明显，发热较小，能够长期稳定工作，以及成本低等特性。由于电池输出的电流不太稳定，在稳压芯片输入与输出端分别需要加装两片104贴片电容，这样使电池输出的电流将会更加稳定，能够满足单片机的供电需求，从而使其正常的工作。电源模块的电路原理图如图3.1所示。
图3.1 电源模块原理图
3.1.2 主控模块
该系统的主控板是由AT89S52单片机设计而成，其电路图及PCB如下图3.2及图3.3所示。
该系统的主控板采用AT89S52单片机作为核心控制芯片。AT89S52单片机是51系列单片机中较为经典的一款。与其他51系列的单片机一样拥有51内核、内部定时器、外部中断以及多路的I/O输出口，这些配置足以满足本装置的需求。此外本装置还选取了11.0592MHZ的晶振作为本装置的时钟源，以及增加了复位电路，通过复位电路
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上电容的充放电效应，同时使其具有上电复位的功能。此外，主控模块还采用了AT89S52单片机的TX和RX两个端口作为蓝牙通讯模块的连接端，它们能够接收与装置中蓝牙配对的手机所发送过来的字符，并由蓝牙将字符传送到单片机内部，单片机根据既定的程序读取该字符，并作出相应的控制。通过控制I/O口的高低电平可以控制外围继电器的断开与闭合，进而控制电器的开关。门锁的动力部分由步进电机提供，步进电机由51单片机的4路I/O口的脉冲共同控制，当单片机接收到开门或者关门的指令后，通过单片机内部既定的程序，精准的控制步进电机的转速和转动时间，使其达到打开或闭合的效果。
图3.2 主控板电路图
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图3.3 主控板PCB
3.1.3 继电器控制模块
本装置采用了高亮LED以及直流电机等器件用来模拟家用电器，为了通过单片机控制它们的正常运转，设计了如下三种方案，
（1）由于用来模拟家用电器的器件对电流要求较高，单片机I/O口的驱动能力有限，于是选择了在单片机的I/O口上加上10K的上拉电阻用来驱动这些器件，但是经过尝试高亮LED灯亮度太弱，直流点击的转速也较低，效果十分不理想。
（2）经过方案1的尝试，显然用上拉电阻驱动不了高亮LED灯等器件，于是选择尝试用三极管将I/O口的输出电流进行放大，然后再来驱动高亮LED灯、直流电机等器件。我最终选取了型号为0805的三极管来进行此次尝试，结果发现高亮LED灯的光强比第一次尝试要亮一些但是依然无法满足本装置的要求，直流电机的转速也有所提升，但是与本设计的预期还是有一定的差距，最终此次尝试也以失败告终。
（3）经过方案1和方案2的失败经历以后，我决定用电池盒直接为高亮LED灯，
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直流电机等器件进行供电，并用继电器作为它们的控制开关。将控制端连接到单片机的I/O口上，由I/O的高低电平来控制继电器的断开与闭合，进而可以控制这些器件的开或关。进过此次尝试发现，高亮LED灯的亮度，直流电机的转速，以及各个器件的运转状况都非常理想。最终我决定选用方案3。
通过三次的尝试，我们发现只有方案3才可以满足本装置的需求，因为方案1和方案2的供电电流虽然经过放大但是依然无法达到各器件正常工作的电流。而方案3是由电池组直接供电，其电流大小由电池组内的电池决定，而电池的输出电流一般较大不需要进行放大，硬件连接也较为简单，驱动能力不行的时候更换一下电池即可。这使本装置的使用更加方便。
3.1.4 蓝牙模块
本设计蓝牙模块采用LC-05蓝牙串口模块，该蓝牙模块支持主从一体，可以用AT命令实现主从之间的切换，指令十分丰富齐全，功能也很强大，可以与手机，笔记本电脑等设备进行无线连接。
设计中将电路板上的蓝牙模块设置为从模块来接收手机发出的指令，从而进一步的控制各种元器件的状态。蓝牙模块的主要参数如下所示：
1）采用CSR主流蓝牙芯片，蓝牙V2.0协议标准。 2）2）串口模块工作电压3.3V。
3）工作电流：配对中为30mA，配对完毕通讯中为8mA。 4）休眠电流：不休眠。 5）指示灯颜色：红色。 6）将该模块设置为从机即可。 7）该模块原理图如图3.4所示
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基于蓝牙技术的家庭智能控制系统设计毕业论文
