基于CAN总线的步进电机控制系统概论
基于CAN总线的步进电机控制器的设计说明
辽宁工业大学工业控制网络课程设计（论文）题目：基于CAN总线的步进电机控制器的设计院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生：指导教师：起止时间： 2013.12.18-2013.12.27课程设计（论文）任务与评语院（系）：电气工程学院教研室：自动化注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要步进电动机由于用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以与各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。
网络化是步进电机运动控制系统的重要研究方向，弥补了传统通信系统只能点对点进行通信的缺点。
本文介绍的是一种基于CAN总线的步进电机的系统设计，并从软件和硬件两方面介绍了基于CAN总线的步进电机的设计思路，并对硬件原理图和程序框图作了的描述。
设计了一个以AT89C51单片机为核心，由CAN总线控制器模块、CAN总线收发模块、电机驱动器模块、光电隔离模块、步进电机等多个模块组成的控制系统。
本文通过单片机实现了对步进电机的控制检测，并根据所测的数据与时进行调整。
本系统基本实现了设计要求，实现了通过CAN总线接收控制指令并将步进电机运动到指定位置的功能。
采用CAN总线通信在可靠性、时实性和灵活性方面具有独特的技术优势。
采用基于CAN总线步进电机控制器，减少了工业生产中需要的人力，减少了系统维护的成本，提高了电动机的工作效率，从而提高了整个工业生产的效率，实现了自动化、智能化、现代化的生产。
关键词：步进电机；单片机；CAN总线目录第1章绪论11.1课题研究的目的和意义11.2国外研究概况1第2章系统的总体设计22.1 设计任务与要求22.2 系统组成结构2第3章系统硬件设计33.1单片机的选型与最小系统33.1.1 AT89C51简介33.1.2单片机最小系统设计33.1.3 键盘43.2 CAN总线接口电路设计53.2.1 SJA1000控制器53.2.2 82C250收发器63.2.3光电隔离73.3.4 CAN总线接口电路83.3步进电机接口设计93.4 系统电路设计10第4章系统软件设计124.1 系统软件流程图124.2 SJA1000初始化程序124.3 SJA1000接收程序144.4 SJA1000发送程序15第5章课程设计总结17参考文献18第1章绪论1.1课题研究的目的和意义步进电动机是用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电动机，它最突出的优点是可以在宽广的频率围通过改变脉冲频率来实现调速，快速起停、正反转控制与制动等，并且用其组成的开环系统既简单、廉价，又非常可行，因此在打印机等办公自动化设备以与各种控制装置等众多领域有着极其广泛的应用。
基于CAN总线的步进电机控制系统设计与实现
步进 电机 控 制 系 统 。 系 统 采 用 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ５ ０ ｘ系列 单 片机 、Ｔ Ｊ Ａ １ Ｏ ５ Ｏ总 线 收 发 器 及 Ｔ Ｂ ６ ５ ６ ０步进 电 机 控 制 驱 动 芯
片 ， 实现 了对 步 进 电机 的正 转 、反 转 与启 停 功 能 。
关 键 词 ：Ｃ ＡＮ 总 线 ；Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ单 片 机 ；步 进 电机 ；控 制 系 统
第３ห้องสมุดไป่ตู้期（ 总第 ２ ０ ２期 ）
２ ０ １ ７年 ６月
机 械 工 程 与 自 动 化
ＭＥ ＣＨＡＮＩ ＣＡＬ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ ８ Ｌ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎｏ ．３
Ｊ ｕ ｎ ．
文章编 号： １ ６ ７ ２ － ６ ４ １ ３ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ １ ６ ６ — ０ ３
１所 示 。
Ｉ 收发器１ ０ ５ ｏ １
．
二 二 ［＝ ］ ＝ 二＝
．
—— ｒ— 广一
１ 双向光耦Ａ Ｄ ｕ ｌ ２ ０ １ Ｉ
向光 耦 Ａ Ｄ Ｕ Ｉ ２ ０ １
睦片机ｃ 二［［二二］工 ８ ｏ ５ １ Ｆ ５ ０ ６ Ｉ
光耦６ Ｎ １ ３ ７ Ｉ ｛ ￣ Ｐ Ｃ ８ １ ７ ｌ
件 构成 。步 进 电机控 制 驱动 芯片 采用 东芝 的高集成 度 控 制芯 片 ＴＢ ６ ５ ６ ０ ， 其 外 围 器件 少 、 功 率 大且 集 成 有 内 部 自保 护 电 路 ， 增强 了驱 动 电路 的可靠 性 。 因此 ， 系 统 采 用高 集成 度 芯片 进行 设 计 ， 大 大简 化 了 系统 的硬 件 结构 ， 缩 短 了工 程开 发周 期 。 基于 Ｃ ＡＮ 总线 的多 步 进 电机 控 制 系 统结 构 如 图
基于CAN总线的智能控制系统设计
基于CAN总线的智能控制系统设计基于CAN总线的智能控制系统设计摘要本文介绍了智能控制系统中CAN总线现代通讯技术的应用，设计了智能控制系统中的CAN总线网络结构模型，阐述了基于该网络结构模型实现数据传输的方法，为系统智能化控制的实现提供了理论基础和理论依据，同时论文结合智能控制系统中通讯总线的特征，对控制系统中CAN总线的智能节点进行了设计。
关键词智能控制系统；CAN总线；智能节点0 引言智能控制系统中，各单元和部件的运行情况复杂，涉及大量的数据交换和实时处理。
CAN控制器局域网络为智能控制系统中的各部件、各单元稳定、高效、协调的运行提供了有力的通讯支撑。
基于CAN总线的通讯网络在分布式控制或实时控制方面具有优势，主要体现在无论基于高速网络还是多线路网络，多主站可依据优先权进行总线访问、通过接收滤波的多地址帧传送，以及中心控制器可基于优先权进行仲裁等；同时CAN总线具备全系统数据相容性，错误检测和出错信令，暂时错误或者永久性故障节点的判别以及故障节点的自动脱离等优点。
很好的满足了现代控制理论对智能控制系统对象分散，处理高速，策略多样的潮流。
1 基于CAN总线的智能控制系统网络结构整个智能控制系统的双层网络拓扑结构请参照图1，即将智能系统控制分为两层，其中底层为智能控制系统内部各子系统，顶层为智能系统的中心控制器，在底层控制系统中，任意一子系统都有一块微处理器管理该子系统中的各智能仪器，该子系统的微处理器与各智能仪器之间的数据通讯均基于CAN总线，在底层CAN总线网络中各设备的CAN通讯接口和子站控制器CAN通讯接口通过组网构成为底层的CAN总线网络，在顶层系统中，智能系统中心控制器基于CAN 总线与各子系统的微处理器进行数据通讯，完成对整个智能控制系统的数据管理和指令控制。
中心控制器的CAN总线通讯接口和各子站控制器的CAN总线通讯接口通过组网构成为顶层CAN总线网络。
2 CAN智能节点硬件设计CAN的智能节点主要由四个部分组成，包括单片微处理器、总线通信控制器、总线收发器、电气隔离装置等。
基于CAN总线的步进电机多机控制系统的设计
在控 制器
的∀ 4 ∗ 5 接 口 协议 (
息
,
1 % 2 端 口 会依次
低 字节 写 入 ∀ # ∃ 控制
% &# ;∋ ∋ ∋ 和 ? ( ∀ ( , ∋ 之间加 人 高速光
向下 发送一 个 或 多个 双 字节的数据信
两个 模块 中的 单片机 处 理各自接
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双字节 数据位 的定义如 下 !
直 到 读 到的
节点模块 电路 的 设计
∀ 4 ∗ 5 缓 冲 区 中所有 数据 发 送完毕 (
∀ # ∃ 节 点 模块 的∀ # ∃ 接 口 部 分与
1 % Α 心# ∃ 接 口 转换模 块 的∀ # ∃ 接 口部
单片 机 退出 中断
,
等待 下 一 次 中 断
。
。
图+ 为转换模块 程 序流 程
。
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别设 有 四个档位的速度 通 过改 变脉
冲 周期 改变速度
,
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电机 行程 选 择 ! 从 ∋ ∋ ∋ ∋ 到
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图∗
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软件 流程
0 ∀ 机发送的每 一 个 双字节数据都
,
,
节点模块 电路原 理 图
中给出 了从 陀 机的1 % 口 到∀ #∃ 总 线 2 的主要 元 件及其 连接
,
件作为∀ # ∃ 控制器的 % # 以刃 和 物理 &;
数 据发 送 完毕并对 方 收到
,
总线 间的接 口
和接收能 力
,
提供总线的差动发送
基于CAN总线的自动门控制系统设计
题目：基于CAN总线的自动门控制系统设计专业：工业自动化班级：B自动化082学号：姓名：完成日期：2012年1月10日盐城工学院电气学院内容提要随着高新技术的不断发展，各种功能强大、性能稳定可靠的新型多功能器件和一些先进的控制理论不断出现，使得控制领域发生了很大的变化。
iCAN 教学实验开发平台涉及：CAN-bus 网络通信、iCAN 协议、基本的输入、输出功能控制、PC 软件编程等技术内容；该实验开发平台涉及的范围广泛，融合不同技术，体现分布式网络控制的优越性。
本实验利用iCAN 模块检测光电开关的信号及步进电机的起、停和方向控制，通过实验平台上的步进电机模拟电动门，光电开关信号来模拟实现人的进出。
利用组态软件编写一上位机软件，实现对光电开关的检测及电机的控制。
目录1 概述 (4)1.1 课题意义 (4)1.2 课题方向 (4)2系统硬件设计 (5)2.1 iCAN介绍 (5)2.2 硬件组成结构 (5)3 模块上线 (7)4 设置ZOPC服务器 (8)5 系统原理图 (10)6 组态界面 (12)7 循环策略 (12)8 实训体会 (14)9 参考文献 (16)1概述1．1课题意义经济飞速发展的中国，高楼耸立的大都市，自动门已经是随处可见，在各大厦、宾馆、酒店、银行、商场、医院、写字楼等场所，自动门更是得到大范围的普及使用。
自动门不但能给我们带来人员进出方便、节约空调能源、防风、防尘、降低噪音等好处，更令我们的建筑增添了不少高贵典雅的气息。
自动门根据使用的场合及功能的不同可分为自动平移门、自动平开门、自动旋转门、自动圆弧门、自动折叠门等，其中自动平移门使用得最广泛，我们通常所说的自动门、感应门就是指自动平移门。
自动平移门最常见的结构形式是自动门机械驱动装置和门内外两侧红外线，当人走近自动门时，红外线感应到人的存在，给控制器一个信号，控制器通过驱动装置将门打开。
当人通过门之后，再将门关闭。
由于自动门在通电后可以实现无人看管，同时又可节约空调能源、防风、防尘、降低噪音，提高了建筑的档次。
基于CAN总线的步进电机控制系统的设计与实现
匹配电路。电路 中，Ｃ ８Ｃ ５ Ｐ Ａ ２ ２０的输 出引脚 Ｃ Ｎ ＡＨ
（ 兰州大学 信息 院 ， 甘肃 兰州 ７ ｏｏ ） ３ ｏ ｏ 摘 要 ： 于数字信号处理 器 Ｔ ３ ０ Ｆ４ ７ 基 ＭＳ２ Ｌ ２ ０ Ａ的步 进电机控制系统设计 方法 ， 运用 Ｃ Ｎ总线技术实 现了 Ｄ Ｐ对 多 Ａ Ｓ
个 步进 电机的控制 ， 以提高 步进 电机控制系统的动态性 能和控制精度 。
步进 电机是一种将电脉冲信号转换成角位移的 执 行 机构 ， 转子 角位 移 与输 入 脉 冲的个 数成 正 比 ， 其
其转动速度与输入脉冲的频率成正 比， 通过改变脉 冲频 率可 以实 现 大范 围 内 的调 速 ； 同时 ， 进 电机 易 步
于与计算机和其他数字元 件接 口， 因此被应用 于各 种 数字 控 制 系 统 中 。Ｃ Ｎ（ ｏ ｔ ｌ ｒＡ ｅ ｅ ｏｋ Ａ Ｃ ｎｒ ｌ ｒａＮ ｔ ｒ ） ｏｅ ｗ 即控制 器局 域 网 络 ， 一 种 高 性 能 、 可 靠 性 、 开 是 高 易 发 和低 成 本 的现 场 总 线 。 Ｃ Ｎ协 议 的 最 大 特 点 是 Ａ 废除了传统的站地址编码 ， 而代 之以对通信数据块
和 Ｃ Ｎ 之间必须并联 １０欧姆 的终端 匹配 电路。 ＡＬ ２ 并 且 Ｐ Ａ ２ ２０的 ８脚 （ ） 地 之 间 需要 接 上 电 Ｃ ８Ｃ５ 与 阻使 Ｐ Ａ ２ ２０ Ｃ ８ Ｃ ５ 工作在斜率控制模式 ， 此时可采用 双绞线或非屏 蔽电缆进行通信 。Ｄ Ｐ与 Ｃ Ｎ的接 Ｓ Ａ 口电路 如 图 ２所 示 。
基于AT90CAN128的步进电机控制驱动系统
１．引言步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，即当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度（即步钜角）。
步进电机通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
由于步进电机具有控制方便、体积小等特点，所以在智能仪表和位置控制中得到了广泛的应用。
随着近年来大规模集成电路的发展以及各种单片机的迅速发展和普及，为设计功能很强而且价格低的步进电机控制驱动器提供了先进的技术和充足的货源。
用ＡＶＲ单片机可以用很低的成本实现较复杂的控制方案。
所以，采用ＡＶＲ单片机的步进电机控制系统在控制精度和抗干扰方面比５１单片机控制系统有着显著的优势。
２．硬件组成与工作原理步进电机控制驱动系统由单片机、驱动电路、步进电机等组成。
本文所设计的步进电机控制驱动系统的框图如图１：图１本文设计的步进电机控制驱动框图本控制系统采用Ａｔｍｅｌ公司ＡＶＲ系列单片机ＡＴ９０ＣＡＮ１２８作为处理器。
系统所用的电机为８６ＢＹＧ４５０Ａ－０２型混合式步进电机，其工作电压是直流５Ｖ，ＡＴ９０ＣＡＮ１２８单片机配以时钟电路、“看门狗”复位电路等。
驱动电路采用专用芯片Ｌ２９７和Ｌ２９８以及外围分立元器件组成。
单片机产生脉冲信号按照步进电机的励磁顺序进行信号分配，信号经过驱动电路功率放大后，再与步进电机相应励磁线圈的引脚相连，即可驱动步进电机。
ＡＶＲ单片机内部有１２８Ｋ字节的系统可编程Ｆｌａｓｈ４Ｋ字节的ＥＥＰ－ＲＯＭ，通过ＪＴＡＧ接口实现对Ｆｌａｓｈ，ＥＥＰＲＯＭ，熔丝位和锁定位编程。
两个具有独立的预分频器和比较器功能的８位定时器／计数器，两个有预分频功能，比较功能和捕捉功能的１６位定时器／计数器。
两路８位ｐｗｍ，６路分辨率可编程（２—１６）位的ｐｗｍ。
ＣＡＮ控制器２．０Ａ和２．０Ｂ具有传输、接收、自动回复和帧缓冲接收模式，１Ｍｂｉｔｓ／ｓ的最大传输率为８ＭＨｚ。
基于CAN总线技术的电动机控制系统分析
基于CAN总线技术的电动机控制系统分析摘要通过can总线技术的电脑与数字信号处理之间的这种新型通信技术，可以实现一台电脑同时满足对多台电动机控制的要求。
通过can总线技术优秀的实时性以及数字信号处理的强大数据处理能力，再在其中加上操作员的主观控制策略，能够较好的同时对多台电动机实现控制。
关键词can总线；多发动机；系统分析中图分类号tp336 文献标识码a 文章编号1674-6708（2013）82-0184-02现场总线系统是一种全数字化、全分散、多点多站、多变量以及双向智能化的，适用于控制器以及现场仪表之间的通信系统。
同时也是用于对自动化最底层的制造以及对过程的全自动化的通信网络。
其最初是由德国的某家公司于上个世纪80年代初期开发而成的，其最初目的只是为了解决汽车行业中涉及的测量设备以及控制器之间的一种通信总线还处在现场总线的范围内。
can总线本身是一种具有极高有效性的分布内容极广的控制系统，是一个具有多主性质的总线。
在其总线上的每一个节点都有随时发送信息给其它节点的权利，其主要总线冲突时由总线的仲裁方式来对总线节点的占用进行决定。
对于can总线通信方面来讲，其主要介质可以使光纤、双绞线甚至是同轴的电缆，他可以有效的通过一些简单的协议来对在强电磁的环境下进行中远距离的有效传输。
因为can总线通信技术具有相当高的可靠性，以及其本身的高出书速率以及超远的传输距离，价值其使用方式较为简单，维护以及网络的扩展性较强。
使得其被广泛的推广以及应用在各个领域。
1 建立在can中线的多重控制系统之下的实验设计1.1 can控制器上的数字信号处理的介绍对于每一个工作领域而言，ti公司都针对这些方面开发了不同类型的芯片，以达到在这些领域更好的兼容性，并且还针对can总线通信系统的现场总线部分推出了一系列的带有can控制器的特殊数字信息管理芯片。
由于数字信息管理芯片的外围被极大程度的进行了加强，这也使得其本身的优点能够被更加广泛的推广以及应用。
基于CAN总线的运动控制系统
基于CAN总线的运动控制系统摘要：通过现阶段流行和稳定的CAN总线传输技术，本文设计了一个基于CAN总线和Cortex-M3采用PID控制算法并配合显示电路的运动控制系统。
关键词：CAN总线数据传输，Cortex-M3，PID运动控制算法。
Abstract: Through the present popular and stable CAN bus transmission technology. This paper designs a based on CAN bus and Cortex-M3 using PID control algorithm and cooperate with show circuit movement control system.Keywords: CAN bus data transmission, Cortex-M3, PID control algorithm movement(1) CAN总线及其发展CAN总线【1】，是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信局域网络，由于其高性能、高可靠性、实时性好及其独特的设计，已广泛应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备的各检测和执行机构之间的数据通信。
CAN 等通信协议的开发，使多种LAN 通过网关进行数据交换得以实现，同时已在工控领域兴起应用热潮。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统中。
随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，同时步进电机具有结构紧凑、控制容易、运行稳定、响应快等优异特性，已在数控机床等重要行业中，得到了普遍的应用【2】。
本文所述控制系统是应用于生产现场的分布式实时控制系统中最底层的现场节点系统。
通过它可以独立完成步进电机的实时运动控制。
通过CAN总线、Cortex M3和驱动电路进行数据传输与控制，使步进电机的性能更加稳定，能更好更灵活地地应用于数控系统中。
基于CAN总线的分布式电机控制
摘要本文探讨的是利用CAN总线的接口技术实现对从属电机转速的实时调控的系统，此次实验以C51单片机为控制核心进行数据的收发、处理，并设计相应的上位机程序实现PC机与MCU的通信，将各个从属单片机的发送的电机速度通过CAN反馈到PC机软件界面以供实时查看，并且通过上位机发送电机的速度至下位机，所要接受调控的电机所处的MCU便接受此数据并调节点击相应的速度。
该实验结果表明该系统工作稳定，人机界面合理易用，实时图像监控及各个电机状态控制良好，并可以为系统升级作了接口。
关键词：C51单片机; SJA1000; 串口通信; CAN总线目录0引言 (2)0.1 系统工作流程 (3)0.2 系统各个组成部分及其功能介绍 (3)0.3 系统各个组成部分的核心部件或技术 (4)1 系统设计 (4)1.1 硬件电路设计 (4)1.2节点主要元件电路原理 (5)1.3系统总体核心电路设计原理 (6)1.4 软件设计 (7)2.系统测试 (10)3结语 (10)4 参考文献 (11)5 致谢 (11)0引言CAN总线是控制器局域网总线的简称，它属于现场总线范畴，是一种能有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络，它可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统，并进一步构成自动化系统，从而实现基本的控制、补偿、计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。
CAN总线智能节点在分布式控制系统中起着承上启下的作用。
它位于传感器和执行机构所在的现场，一方面和上位机进行通信，以完成数据交换；另一方面又可根据系统的需要对现场的执行机构或者传感器进行控制和数据采集。
它常常将一些简单的过程控制程序放在底层模块中，从而减少了通信量，提高了系统控制的实时性。
0 系统陈述0.1 系统工作流程PC机（操控室）ID+速度主MCUCAN网络从MCU从MCU从MCU从MCUID:1电机ID:2电机ID:8电机ID:9电机SPEEDSPEEDSPEEDSPEED ID+SPEED ID+SPEE D图0.1 系统工作流程图首先工作人员利用计算机发送数据ID+速度，该数据被主MCU接收，该主MCU将数据发送到CAN网络上，各个从MCU均接收此数据，然后各个MCU对数据进行判断是否符合自己的ID，如果符合则接收此数据并将此速度发送至电机调整电机速度，同时将电机运转后的速度在发送到CAN网络上，主MCU就会从CAN上接收到此数据并传到计算机上供工作人员校审；如果不符合则将此数据丢弃并维持自己的状态。
基于CAN总线和AVR单片机的步进电机控制模块设计
收稿日期:2008-09-23作者简介:周朵(1983—),男,硕士研究生,主要研究方向为机电一体化;何木根,男,工程师;杨福兴,男,博士生导师,主要研究方向为机电一体化。
基于C A N 总线和A V R 单片机的步进电机控制模块设计周 朵,何木根,杨福兴(北京邮电大学自动化学院,北京 100876)摘要:提出了一种以C A N 总线和A V R 单片机为基础的步进电机控制模块的设计方案,介绍了该模块的功能、硬件及软件设计方法。
实验证明该模块具有结构简单、使用方便、精确度高、性价比高等特点。
此模块可适用于任何需要步进电机运动控制的C A N 总线现场。
关键词:C A N 总线;A V R 单片机;步进电机中图分类号:T P 393.1 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2009)02-0071-04D e s i g n o f S t e p p e r Mo t o r -C o n t r o l l e r Mo d u l e B a s e d o n C A Na n dA V RZ H O UD u o ,H EM u -g e n ,Y A N GF u -x i n g(S c h o o l o f A u t o m a t i o n ,B e i j i n g U n i v e r s i t y o f P o s t ＆T e l e c o m m u n i c a t i o n ,B e i j i n g 100876,C h i n a )A b s t r a c t :Ad e s i g no f t h es t e p p e r m o t o r -c o n t r o l l e r m o d u l e b a s e do nC A Ni s p u t f o r w a r d ,a n dt h e r e a l i z a t i o n f r o mf u n c t i o n ,h a r d w a r e a n d s o f t w a r e i s i n t r o d u c e d .T h e r e s u l t s o f e x p e r i m e n t s h o wt h a t t h e m o d u l e i s s i m p l e a n d a d v a n c e d p e r f o r m a n c e p r i c e r a t i o .T h e m o d u l e s h o u l d b e u s e d i n a n y c a s e w h i c h i s o n C A Na n d r e q u i r e d f o r t h e s t e p p e r m o t o r .K e y w o r d s :C A N ;A V Rm i c r o c o n t r o l l e r ;s t e p p e r m o t o r -c o n t r o l l e r C A N 总线是一种有效支持分布式控制的串行通信网络,具有实时性强、传输距离远、抗干扰能力强、成本低的特点,在各个领域中都有着广泛的应用。
基于CAN总线的步进电机多机控制系统的设计
基于CAN总线的步进电机多机控制系统的设计1 引言由于can 总线的系统集成特点，基于汽车车身控制系统的can 总线技术应用范围已经远远超越汽车控制领域，扩展到了机械工业、家用电器及传感器等各种其它测控领域，被国际公认为是重要的的工业现场总线。
作为运动控制对象，步进电动机作为一种将离散的电脉冲信号转化成角位移的机械执行装置，具有结构简单、成本低、定位精度高和无误差累积等优点，已被广泛应用于各种自动控制系统中。
随着微型计算机和微电子技术的发展，步进电机的这一性能必将得到更为广泛的应用。
因此对于can 总线的步进电动机控制研究具有十分明显的现实意义。
2 系统总体设计方案该系统可由一台pc 机作为命令发送主机，通过bus-can 接口转换模块接入can 总线，各节点是有单片机控制的具有can 总线数据收发功能的模块，来控制步进电机驱动器及电机终端。
在pc 机的应用层根据事先规定的格式把数据由usb 接口发送给基于usb 总线的通用设备接口芯片ch372 的usb-can 接口转换模块上的单片机，单片机处理之后，再把数据传送到连接着各个步进电机驱动器的节点的can 总线上，各个节点的控制模块根据接收到的数据信息进行处理，实现对步进电机的速度、正反转及行程控制。
图1 为本设计的系统方案图。
图1 系统总体方案图3 硬件设计方案系统的硬件包括usb-can 接口模块和can 节点接收模块电路的设计。
3.1 usb-can 接口模块电路的设计bus-can 接口模块主要是由51 单片机、ch372、sja1000 及82c250 组成，主机通过ch372 把数据发送到单片机，单片机再把数据通过sja1000 发送到can 总线上。
图2 中给出了从pc 机的usb 口到can 总线的主要元件及其连接。
图2 及图3 中的vdd、vcc。
一种基于CAN总线的步进电机远程控制电路[实用新型专利]
![一种基于CAN总线的步进电机远程控制电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1a4a7f054afe04a1b071def5.png)
专利名称：一种基于CAN总线的步进电机远程控制电路专利类型：实用新型专利
发明人：陈俊华
申请号：CN201520288804.6
申请日：20150430
公开号：CN204721267U
公开日：
20151021
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种基于CAN总线的步进电机远程控制电路，包括主控单元、CAN收发电路、信号处理电路和驱动电路。
本实用新型系统分别使用STM32F105微控制器和SLA7033M放大器作为控制单元和驱动单元，并且使用光耦隔离技术，增加了系统的集成度，减少系统中主控单元的负担，提高系统的实时性、可靠性，同时使用CAN总线进行信号传输，实现了步进电机的远程控制，使得本系统具有集成度高、控制精准、可靠性高的优点，非常适合推广使用。
申请人：陈俊华
地址：362302 福建省南安市霞美镇霞美村凤奄2号
国籍：CN
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基于CAN总线的电动车控制系统设计
基于CAN总线的电动车控制系统设计当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战，实现汽车能源动力系统的电气化，已经成为汽车产业的趋势。
提高电动汽车上的各个控制单元间通信的可靠性和实现高传输速率，选择CAN总线协议。
CAN总线为多主工作方式，网络上任何节点均可在任意时刻向其他节点发送信息。
它采用非破坏性的基于优先权的总线仲裁技术，可靠性高。
CAN总线通信距离长达10 km，通信速率最高可达1 Mb／s。
CAN通信系统抗干扰性好，工作稳定。
某个节点出现故障，不会导致整个系统通信的不正常。
由于采用短帧的报文结构，数据传输时间短，具有很强的抗干扰性，具有高效的非破坏总线仲裁，出错检测和故障自动关闭等优点。
1 控制系统整体结构电动车控制系统由电池管理、充电机、电动机和整车控制等模块组成。
本系统总体结构如图1所示。
由图1知，CAN通信网络上共有4个通信节点。
整车控制器接收BMS、CCS、电机控制器的报文提供的各种参数；充电机接收BMS发送的控制信息并根据报文数据的电压电流设置来工作；电机控制器接收BMS发送的电池状态信息设置来工作，同时电机控制器接收由整车控制器发送的控制信息并根据报文数据的转矩设置来工作。
2 CAN总线节点的硬件电路设计整车控制模块这一节点所实现的功能主要是接收其他节点的数据信息，通过控制算法等进行数据处理，然后发送控制信息给电机控制器，从而实现电动车的正常功能运行。
整车控制节点是基于STM32F103VE设计的。
ARMCortex TM-M3是一款高性能、低成本、低功耗的32位BISC处理器，可在高达72 MHz的频率下运行，拥有512 KB的片内Flash程序存储器，具有64 KB的RAM数据存储器，可进行高性能的CPU访问。
该徽控制器包含1个USB2．0全速(12 Mb／s)设备、1路CAN2．0B 通道、1个通用DMA控制器、3个16位的A／D转换器和1个16位的D／A转换器。
基于CAN总线的电动机控制系统设计与仿真分析
基于CAN总线的电动机控制系统设计与仿真分析电动机控制系统是现代工业领域中重要的技术应用之一，它对于实现精确的电机控制及高效能的能量利用具有关键意义。
CAN总线作为一种高性能的串行通信协议，被广泛应用于电机控制系统中，提供了高速可靠的数据传输能力。
本文将讨论基于CAN总线的电动机控制系统设计与仿真分析。
首先，基于CAN总线的电动机控制系统的设计需要考虑系统整体架构和通信协议。
系统整体架构一般包括传感器、控制器、电机和执行器等组件，通过CAN总线进行数据的传输和控制命令的发送。
在设计过程中，需要根据具体应用场景确定系统的传感器种类、控制策略以及电机类型等。
其次，电动机控制系统的设计需要进行电路设计和硬件选型。
根据系统需求和控制策略，选择合适的电路拓扑结构和控制器，以实现电机的速度控制、位置控制或扭矩控制等功能。
同时，需要选择适当的电机型号，并对电机参数进行匹配和配置。
在系统设计完成后，需要进行仿真分析以验证设计的准确性和稳定性。
仿真分析可以帮助发现潜在的问题和优化设计方案。
其中，电机模型的建立是仿真分析中的重要一环。
根据电机的数学模型和物理特性，建立电机的仿真模型，并考虑实际系统的非线性特性和传感器的误差等因素。
接下来，仿真分析可以通过输入不同的控制策略和工作状态来评估系统的性能。
例如，可以验证电机的速度响应、位置精度、转矩输出和能量效率等指标。
此外，还可以通过添加噪声、干扰和负载变化等外界因素来测试系统的稳定性和鲁棒性。
仿真分析结果的评估和优化是系统设计过程中的关键一步。
根据仿真结果，可以调整控制策略、参数设置和硬件配置，以提高系统性能和稳定性。
同时，还需要考虑系统的复杂性、成本和实际应用需求，寻求性能和经济的最佳平衡点。
最后，设计完成后的电动机控制系统需要进行实际测试和验证。
通过搭建实验平台，验证系统的可靠性和实际运行效果，并与仿真结果进行对比。
在测试过程中，需要考虑环境因素、噪声抑制和数据采集等问题，以获取准确可靠的测试结果。
基于CAN总线的步进电动机控制器设计
基于CAN总线的步进电动机控制器设计
黄崇莉
【期刊名称】《微特电机》
【年(卷),期】2008(036)011
【摘要】介绍了一种基于CAN总线技术步进电动机通用控制器硬件设计.该控制器用89C52单片机构成一个步进电动机控制节点,用CAN总线实现控制器和上位机的通信.该控制器具有结构简单、控制方便等特点.
【总页数】2页(P39-40)
【作者】黄崇莉
【作者单位】陕西理工学院,陕西汉中,723003
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.6
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1.基于CAN总线的无刷直流电动机模糊自适应PID控制器设计 [J], 夏加宽;吴鹏
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5.基于CAN总线的步进电动机分布式控制系统设计 [J], 李智强;王艳芳
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基于CAN总线的分布式三维步进电机控制系统
基于CAN总线的分布式三维步进电机控制系统
来清民;曲贺梅
【期刊名称】《微计算机信息》
【年(卷),期】2005(000)020
【摘要】分析了传统的串行通信和集中式控制的缺点,提出将CAN总线技术应用
于分布式三维步进电机控制系统,给出了分布式控制网络的拓扑结构和网络物理层、数据链路层的实现方法,讨论了系统的硬件设计和软件的结构.
【总页数】3页(P40-42)
【作者】来清民;曲贺梅
【作者单位】450014,郑州市纬五路21号河南教育学院物理系电子技术教研
室;463000,驻马店黄淮学院数学系
【正文语种】中文
【中图分类】TP39
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中国计量学院本科毕业设计（论文）基于CAN总线的步进电机控制系统设计Stepper Motor Control System Based on CAN Bus Design学生姓名赵俊学号 0800102101 学生专业自动化班级 08自动化1班二级学院机电工程学院指导教师王桂荣中国计量学院2012年6月郑重声明本人呈交的毕业设计论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。
尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。
对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。
本学位论文的知识产权归属于培养单位。
学生签名：日期： 2012年6月分类号：TP242 密级：公开UDC：62 学校代码：10356中国计量学院本科毕业设计（论文）基于CAN总线的步进电机控制系统设计Stepper Motor Control System Based onCAN Bus Design作者赵俊学号0800102101申请学位工学学士指导教师王桂荣学科专业自动化培养单位中国计量学院答辩委员会主席评阅人2012 年6月致谢非常感谢我的指导老师王桂荣副教授对我的指点，在王老师的细心教导下，我才可以顺利的做完我的毕业设计。
不论是最开始的定题，还是其后参考文献的收集、选取和整理，一直到实物的制作、调试和论文的编写、修改，直到论文最结稿，王老师都给了我细心的指导，对我有非常大的帮助。
并且，由于我是在北京的实习单位做的毕业设计，相隔千里，所以平时大多通过电话和邮件与王老师进行联系交流。
每次联系交流问题，王老师都会一一为我解惑，每份邮件王老师都及其耐心答复。
与此同时，王老师也为我严格把关。
在此，我谨向我的导师王桂荣老师表示衷心的感谢！我还要感谢我的同事杨健飞，他对我的毕业设计也做了许多指导，在我设计实物过程中给我很多帮助；感谢周敏杰同学，在设计过程中我们互相交流、互相讨论，最终顺利的完成了毕业设计，感谢所有在我毕业设计过程中给我帮助和支持我的老师和同学。
再次衷心的感谢你们！基于CAN总线的步进电机控制系统设计摘要：本文介绍了以单片机STC89C52RC为核心的基于CAN总线的步进电机控制系统设计的运作原理，其中结合了自动化专业的相关知识，控制系统包括硬件结构和软件控制。
本文首先阐述了CAN总线的发展背景及当前的发展概况，接着比较详细的描述了基于CAN总线的步进电机控制系统的组成及其各部分的工作原理。
整体系统由电机本体、驱动控制电路、CAN通讯电路和单片机STC89C52RC组成，实现了开环控制。
本文也详细讲解了步进电机的概念，主要用途和发展方向，并且讲解了步进电机常用参数的意义和计算步进角的方法和驱动步进电机的常用脉冲方式。
另外，本文详细讲解了CAN总线与主控单片机的接口设计，着重讲解了对SJA1000芯片的外围电路设计和驱动程序设计。
通过本方案，实现了计算机通过CAN总线对步进电机进行开环控制，省去复杂的总线结构，节省了成本，降低了系统的复杂性，而且提高了稳定性，因此，基于CAN总线的步进电机控制系统具有很高的应用价值。
关键词：CAN总线；步进电机；半双工通讯；速度调节；开环控制中图分类号：TP271Stepper motor control system based on CAN bus designAbstract:This paper describes the operation of the CAN bus-based stepper motor control system design principle the microcontroller STC89C52RC as the core, which combines the knowledge of the automation professional, control systems, including hardware configuration and software control.This paper first describes the background of the development of CAN bus and the current overview of the development, then a more detailed description of the composition of its part of the working principle of stepper motor control system based on CAN bus. The overall system consists of the body of the motor drive control circuit, CAN communication circuit and microcontroller STC89C52RC composed of open-loop control.The article also explained in detail the concept of a stepper motor, the main purpose and direction of development, and to explain the common pulse of the stepping angle of the stepper motors commonly used parameters meaning and calculation methods, and drive a stepper motor. In addition, we explain in detail the CAN bus to a host microcontroller interface design that focused on the SJA1000 chip peripheral circuit design and driver design.Through this program, the computer via the CAN bus to the open-loop control of the stepper motor, eliminating the need for a complex bus structure, cost savings, reducing the complexity of the system, but also improves the stability, therefore, based on CAN bus step into the motor control system has a high value. Keywords: CAN bus; stepper motor; half-duplex communication; speed adjustment; open-loop controlClassification：TP271目次摘要 (I)目次................................................................................................................. I II 1 绪论.. (1)1.1 CAN总线的发展背景及发展概况 (1)1.2基于CAN总线的步进电机控制系统设计的研究意义 (3)1.3 本文研究的主要内容 (3)1基于CAN总线的步进电机控制系统整体方案设计及原理 (4)2.1 基于CAN总线的步进电机控制系统的构成 (4)2.2 步进电机的工作原理 (5)2.3 步进电机的步进角的计算 (7)3 基于CAN总线的步进电机控制系统的硬件设计 (8)3.1电路整体设计 (8)3.2单片机系统设计 (9)3.3 CAN总线节点接口电路设计 (11)3.4 步进电机驱动电路设计 (14)3.5 步进电机 (16)3.6步进电机转速指示器 (19)4 基于CAN总线的步进电机控制系统软件设计 (20)4.1软件总体设计 (20)4.2 系统功能模块详细设计 (20)4.3 单片机初始化 (21)4.4 CAN初始化模块 (21)4.5 CAN总线发送模块 (22)4,6 CAN总线接收模块 (23)4.7步进电机调速模块 (24)5 试验及其结果分析 (25)5.1硬件测试及其结果分析 (25)5.2软件测试及其结果分析 (26)6 总结与展望 (26)参考文献 (27)附录A (1)附录B (1)学位论文数据集 (1)1 绪论1.1 CAN总线的发展背景及发展概况1.1.1 CAN总线的发展背景在十九世纪后半叶，Robert Bosch公司在SAE汽车工程协会大会上发布了一种先进的串行数据总线CAN总线，在那个时刻CAN总线正式进入人们的视野中，今天欧洲的汽车生产商生产的每辆汽车均安装有CAN 总线局域网，同样CAN也应用到了其他的运输工具上，从高速列车到万吨巨轮甚至用于轻重工业控制，CAN 总线已发展为世界范围内最常用的线程总线之一。
甚至在某种程度上引领着现场总线的发展。
所以，在1999 年到2000年两年中有接近2亿的CAN控制器投入市场也不足为奇了。
在十九世纪八十年代初，Bosch公司的技术人员就开始对当时的现场总用于汽车工程的可操作性进行了讨论分析，因为没有一种现有的通讯方案能够完美的解决汽车工程师们所面临的问题。
于是，从1983年起Uwe Kiencke 开始设计一种新型的串行总线，新型总线的主要优点是减少了各个系统子部分之间的通讯连接线的数目。
使其能够实现产品化而不是沦为技术储备。
来自Mercedes-Benz 的技术人员很早就制定的新型总线的说明书，而Intel公司也开展了对新型总线的驱动芯片的研究工作。
当时邀请的技术顾问，来自于德国的Applied Science 大学教授Wolfhard Lawrenz 博士，给出了新总线的名称Controller Area Net work ,缩写为CAN。
与此同时,来自Karlsruhe 大学的教授Horst Wettstein 博士了也参与了研发工作。
1986年2月，CAN总线已经很成熟了，在美国底特律召开的一次重要会议上，由Bosch公司开发的新型通讯系统被命名为“汽车串行控制器局域网”。
由Uwe Kiencke，Siegfried Dais 和Martin Litschel三人分别讲解了这种新型的网络通讯方案。