基于STM32的步进电机S形加减速控制曲线的快速实现方法_蔡泽凡
基于STM32的步进电机运动控制设计

图1 系统设计图3第 38 卷 数字技术与应用 4#define KEY0 GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_8) //KEY0为PA8上按键的值键盘扫描函数u8 KEY_Scan(void)的程序设计思路如图4所示:3.3 中断技术STM32的每一个GPIO引脚都可以作为外部中断的中断输入口,都能配置成一个外部中断触发源。
STM32把同一个序号的引脚组成一组,每组对应一个外部中断/事件源(即中断线)EXTIx(x:0~15),将众多中断触发源分成16组。
本系统软件设计中,加速、减速、停止按键设置为中断源,即PA10、PA11、PA12引脚对应3个外部中断源,分别对应的中断线是EXTIx10~EXTIx12。
外部中断配置函数void exit_config(void)中主要代码如下:RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE); //使能复用时钟GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOA,GPIO_PinSource10);//设置PA10~PA12为中断源EXTI_Init(&EXTI_InitStructure);//外部中断初始化NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);//中断优先级初始化在中断服务函数中,中断线EXTIx15~EXTIx10共用一个外部中断通道E XT I 15_10_I R Q n,同时也共用一个中断服务函数EXTI15_10_IRQHandler()。
在中断服务函数中,判定是什么中断源。
如果是停止中断,就不再加载脉冲;如果是加速中断,则减少加载的脉冲延时;如果是减速中断,则增加脉冲延时。
3.4 延时设计STM32中有很多定时器,本文中的延时设计采用其中的滴答定时器(SysTick)。
它是一个24位的系统节拍定时器,具有自动重装载和溢出中断功能,所有基于Cortex-M3的芯片都可以由此获得一定的时间间隔[2]。
stm32控制步进电机速度算法_解释说明

stm32控制步进电机速度算法解释说明1. 引言1.1 概述在现代工业领域中,步进电机广泛应用于各种自动控制系统中,其具有精确定位、易于控制等优点。
对步进电机进行速度控制是其中的一项重要任务,因为精确控制速度可以使步进电机在工作过程中稳定可靠。
为了实现步进电机的速度控制,本文将介绍一种基于STM32的步进电机速度算法。
通过该算法,可以实时监测步进电机的当前速度,并根据需要进行调整。
这样可以保证步进电机在不同工作负载下都能保持稳定的运行效果。
本文将首先对步进电机原理进行简要介绍,包括其结构和工作原理。
接着,将详细讲解步进电机速度控制的原理和方法。
最后,我们将详细阐述如何使用STM32微控制器来实现这一算法,并给出相应的硬件连接与配置说明。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分:引言、步进电机速度控制算法、算法设计与实现、实验结果与分析以及结论与展望。
引言部分主要对整篇文章进行了概述,并明确了文章的目的和结构。
步进电机速度控制算法部分将详细介绍步进电机的原理和速度控制方法。
算法设计与实现部分将讲解如何设计步进电机驱动模块,并进行硬件连接与配置。
同时还将重点介绍软件算法的设计和调试过程。
实验结果与分析部分将说明实验环境和参数设置,以及对实验测量数据进行详细分析。
最后,结论与展望部分总结了整个研究工作的成果,并提出了改进方向和未来的发展建议。
1.3 目的本文旨在介绍一种有效且可靠的STM32控制步进电机速度算法。
通过该算法,可以准确地控制步进电机的转速并保证其在不同负载下运行稳定。
同时,本文还希望能够为步进电机速度控制领域的研究提供参考,并为相关工程应用提供技术支持。
2. 步进电机速度控制算法:2.1 步进电机原理简介:步进电机是一种特殊的直流电动机,它通过逐步驱动来控制旋转角度。
步进电机由固定数量的磁极组成,每一次收到脉冲信号时,它会前进一个固定的角度(步数)。
步进电机通常用于需要精确位置和速度控制的应用。
基于STM32的步进电机控制系统

基于STM32的步进电机控制系统沈阳航空航天大学2010年6月摘要本文的主要工作是基于STM32步进电机控制系统的设计。
随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中,步进电机控制系统发生了巨大的变化。
单片机、C语言等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化,使得步进电机的控制系统有了新的的研究方向与意义。
本文描述了一个由STM32微处理器、步进电机、LCD显示器、键盘等模块构成的,提供基于STM32的PWM细分技术的步进电机控制系统。
该系统采用STM32微处理器为核心,在MDK的环境下进行编程,根据键盘的输入,使STM32产生周期性PWM信号,用此信号对步进电机的速度及转动方向进行控制,并且通过LCD显示出数据。
结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点.关键词:STM32微处理器;步进电机;LCD显示;PWM信号;细分技术AbstractAs well as the high-tech products gradually integrated into the daily life,servo control system has undergone tremendous changes.SCM and C language of the frontier disciplines such mature technology and practical,steering control system is a new research direction and meaning.This paper describes a STM32 microprocessors, steering, LCD display and keyboard, Based on the STM32 servo control system of PWM signal,This system uses STM32 microprocessor as the core, MDK in the environment, according to the keyboard input , STM32 produce periodic PWM signal, with this signal to the velocity and Angle of steering gear control, and through the LCD display data. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.Keywords:STM32 microprocessors; Steering system; LCD display;pulse width modulation signal;Subdivide technology目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目标及意义 (2)1.3 课题任务及要求 (3)1.4 课题内容分析与实现 (3)1.5 课题论文安排介绍 (3)第2章步进电机控制系统的总体方案论证 (5)2.1 总体方案 (5)2.2 步进电机控制系统硬件方案 (5)2.3 步进电机控制系统软件方案 (6)第3章系统的硬件设计 (7)3.1 STM32开发板简介 (7)3.2 步进电机模块 (8)3.2.1 步进电机驱动模块 (8)3.2.2 步进电机驱动控制模块 (10)3.2.3 步进电机的一些特点 (11)3.2.4 步进电机的一些基本参数 (12)3.2.5 步进电机的驱动方法 (13)3.3 A/D转换模块 (13)3.3.1 模拟/数字转换(ADC)介绍 (13)3.3.2 模拟/数字转换(ADC)主要特性 (13)3.3.3 模拟/数字转换(ADC)功能描述 (14)3.4 LCD显示模块 (16)3.5 硬件电路 (17)第4章控制系统软件设计 (18)4.1 控制系统软件设计步骤 (18)4.2 Keil for ARM软件开发环境 (19)4.3 PWM细分技术简介 (20)4.3.1 PWM细分技术简介 (20)4.3.2 PWM细分技术驱动原理 (20)4.3.3 PWM细分调压调速原理 (22)4.4 主程序设计 (23)4.5 各模块程序设计 (25)4.5.1系统初始化 (25)4.5.2A/D转换程序设计 (26)4.5.3 PWM细分程序设计 (29)4.5.4电机控制程序设计 (30)4.5.5 LCD显示程序设计 (32)第5章步进电机控制系统综合调试与分析 (33)5.1 硬件电路调试 (33)5.2 软件电路调试 (34)5.3 系统联调结果与分析 (34)结论 (35)社会经济效益分析 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录I 电路原理图 (39)附录Ⅱ程序清单 (41)附录IV 元器件清单 (56)第1章绪论随着电力电子技术、微电子技术、控制理论以及永磁材料的快速发展,步进电机得以迅速发展。
基于STM32的步进电机S曲线加减速算法的优化

中图分类 号 :T P 3 9 1 文献 标识 码 :A
Th e o p t i mi z a t i o n o f S c u r v e a l g o r i t hm b a s e d o n S TM 3 2
YI Hu i — l i n g .Z HANG Re n — l i e
0 引 言
步进 电机 是一 个将 脉 冲信 号转 换成 角位 移 的执 行 机 构 J , 其 工 作原理 是 每接 收一个 脉 冲 , 就按设 定 的方 向转过 一个 固定 的角 度 , 可 以通 过 控 制 脉 冲 的数 量来 控制 电机 的角 位 移 量 , 通 过控 制 脉 冲 的频 率来 控制 电机 的 速度及 加 器发 送 内部 自发 脉 冲命令 ,在 s曲线 的基 础 上 对 算 法进 行优 化 ,不仅 保 证 电机 运 行 过程 的
平稳 ,而且 可 以提 高 电机 的脉 冲响 应 频 率 。通过 对脉 冲产 生 的 基 准 时钟 进 行 不 同的设 置 , 实现
步进 电机 低速 和 高速情 况下 对脉 冲频 率精度 的 需求 。 关键 词 :步进 电机 ;S曲线 ;S T M3 2 ;Mo d b u s ;脉 冲响应 频率
ba s i s o f t h e S c ur v e,t h i s p a p e r o p t i mi z e s t h e a l g o it r h m b a s e d o n S TM3 2 c o n t r o l s y s t e ms a n d Mo d b us c o mmu ni c a t i o n p r o t o c o 1 . I t ’ S n o t o n l y t o g u a r a n t e e t h e ma c hi n e r u n n i n g s mo o t h l y, b u t ls a o c a n i mp r o v e t h e i mp u l s e r e s p o n s e f r e q u e n c y o f t h e mo t o r .By s e t t i n g t he r e f e r e n c e c l o c k i t c a n a c hi e v e t he d e ma n d o f t h e a c c ur a c y o f t h e i mp u l s e f r e q ue n c y d u in r g t h e l o w s p e e d o r h i g h s p e e d. Ke y wor ds :s t e p p e r mo t o r s; s c ur v e;S TM3 2;Mo d b u s;i mp u l s e r e s po n s e f r e q ue n c y
stm32控制步进电机加减速

stm32控制步进电机加减速 实习公司项⽬需要控制步进电机,电机⽅⾯主要包括控制运动、加减速、限位。
下⾯介绍⼀下在电机控制⽅⾯的⼼得,由于对于电机的控制不需要很精确,并且⾃⾝能⼒有限,相⽐于⼤⽜有很⼤的差距。
1.需要实现的功能 主要是控制滑块的运动,开始运动时需要加速,当稳定在最⾼速度时匀速运动,检测到下端限位信号时,开始减速直到停⽌,然后进⾏反向加速,匀速,检测到上端限位时停⽌运动。
加速——匀速——减速——停⽌——反向——加速——匀速——停⽌2.硬件部分 本次电机为两相四线步进电机,两相:电机有两个线圈(绕组),四线:电机有四根线,⼀般是A+ A- B+ B-。
有些电机不会标注出线的极性,其实可以⽤万⽤表测,短接的就是同⼀个绕组,或者短接之后电机转动很费⼒,也代表是同⼀个绕组。
驱动 电机的运动需要较⼤的电流,这取决于电机本⾝和负载,所以通常需要驱动芯⽚。
⽽且驱动芯⽚可以实现许多附加的功能,包括细分、休眠、保护等。
本次采⽤的是DRV8825驱动芯⽚模块。
模块的介绍图如图所⽰: 引脚介绍: 1.ENABLE/:使能引脚,⾼电平停⽌⼯作,低电平正常⼯作; 2.M0-M2:代表细分,最⼤可以达到32细分,这部分可以参考datasheet; 3.RESET/ 、SLEEP/:低电平会休眠和复位,因此电机正常⼯作时,两个引脚接⾼电平; 4.STEP:最重要的引脚,通过单⽚机给这个引脚PWM信号,控制电机运动; 5.DIR:0和1控制电机⽅向; 6.VMOT:供电引脚,⼀般⽤12-20V就可以了; 7.B2-A1:接电机四根线; 8.FAULT/:接⾼电平⼯作;光电限位 光电限位采⽤的反射型,型号为sy1200,感应距离为1-4mm,当没有遮挡时,输出低电平;有遮挡时,代表有光反射回来,输出⾼电平;测试过程中,发现最好采⽤⽩⾊的平⾯反射,效果更好。
3.软件部分 软件主要就是通过stm32输出PWM脉冲,脉冲的频率决定了电机的速度。
基于STM32的步进电机转速控制实验设计

度的控制。通过旋动电位器, 可以直观地感受到, 随着 阻值的增加与减小, 电机运行速度相应加快与减慢 [ 9] 。 2. 2 显示实验
显示实验分为两个功能: 电机工作状态显示与 电机运行速度显示。通过拨动开关对显示功能进行 选择。当开关处于工作状态显示, MCU 控制步进电 机旋转方向的同时, 将该信号发送给数码显示模块, 从而实时显示当前电机工作状态; 当开关处于运行 速度显示, M CU 根据定时器中配置的脉冲频率和步 进电机的步距角, 可以计算出相应旋转时间与角度, 从而显示电机的运行速度。
Ab stract: Based on Cortex - M 3 kerne,l STM 32 has dist inguished feature such as low - pow er, abundant interna l per ipherals, quick processing speed and so on. It s' typically applied in data acqu isition system. Step m otor ro tational speed contro l design based on STM 32 is introduced in this paper. Comparing w ith tradit iona l sing lech ip, it hasm any advantages such as fast processing and perfect func ion. STM 32 m an ipulate step m oto r acco rd ing to senso r signa l and disp lay operating state. Th is article has g iven deta ils in hardw are design and softw are procedure, attach ing part o f exper im ent descrip tion. Th is experim ent system has proved to be stable and reliab le through practice, w hich is supposed to be great effect of experim en t teaching. Key w ord s: STM 32; Cortex- M 3; PWM; 号调理电路
步进电机多段s曲线加减速控制研究与设计

ELECTRONICS WORLD・技术交流
的脉冲数,以实现控制运行距离的目的。 软件设计流程图如图4所示:
图2 普通S曲线加减速过程
3 多段S曲线算法 3.1 多段S曲线算法介绍
多段S曲线加减速,实质是普通S曲线加减速算法的扩 展。是针对步进电机实际运动中,需要多段不同匀速运行 区,并且不同匀速运行区可平稳切换而提出的一种方法。
制
金 龙
研
究
与
设
计
• 112 •
针对步进电机运动控制中存在多段 不同速度运行情况,本文对普通S曲线加 减速算法进行扩展,提出了一种多段S曲 线加减速算法。应用STM32微控制器为 控制芯片进行设计,介绍了多段S曲线算 法的原理以及软件设计,并通过实验验 证多段S曲线算法在实际应用中的可行 性。
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器件,是现代 控制系统中的重要执行元件,应用很广 泛。步进电机脉冲信号变化不能太快, 否则容易导致堵转和丢步,所以步进电 机,从静止运行到高速或者从高速降低 到静止状态,需要逐渐升高脉冲频率或 逐渐降低脉冲频率,使升降速有一个加 减速过程。另一方面,一般所应用的步 进电机加减速曲线,只有一个匀速平台 区,但在实际运动情况下,可能需要步 进电机前1/3路程高速运行,中间1/2路 程中速运行,最后1/6路程低速运行等情 况,这就需要对多段加减速控制算法进 行研究与设计。
由此可知,改变捕获比较寄存器CCRx的值,可改变 PWM输出占空比,改变重装载寄存器ARR的值,可改变 PWM输出频率。目标频率f与寄存器ARR的关系如下:
(1)
式中F为定时器时钟频率,因为步进电机运行速度与脉 冲频率成正比,故由(1)式可知,通过改变ARR值,即可实现 改变步进电机运行速度的目的。
基于STM32的步进电机控制系统-自动化本科毕业设计

基于STM32的步进电机控制系统-自动化本科毕业设计本文简要介绍了自动化本科毕业设计的主题和目的,并概述了STM32步进电机控制系统的重要性和应用领域。
步进电机控制系统是现代自动化技术中的重要组成部分,广泛应用于各个领域,如机械加工、电子设备、机器人控制等。
该系统能够实现精确控制和位置定位。
然而,传统的步进电机控制系统存在一些限制,如运行效率低、系统稳定性差等。
因此,基于STM32的步进电机控制系统应运而生。
本科毕业设计的主题是基于STM32的步进电机控制系统的设计与实现。
通过使用STM32单片机,设计一个高效稳定的步进电机控制系统,能够实现精确的位置控制和运动控制。
该系统具有较高的运行效率和稳定性,能够应用于各种自动化领域,提高生产效率和产品质量。
关键词:步进电机控制系统,STM32,自动化,本科毕业设计步进电机是一种常见的电动机类型,具有特定的原理和工作方式。
它在自动化领域有广泛的应用。
本文将讨论步进电机的原理和工作方式,并介绍选择基于STM32的步进电机控制系统作为本科毕业设计主题的原因。
步进电机是一种将电脉冲信号转换为离散步进运动的电动机。
它通过电磁铁的启动顺序和定向,使得转子以角度的方式进行运动。
步进电机的原理基于电磁铁的电磁效应和磁性材料的性质来实现。
步进电机在自动化领域有许多应用。
例如,步进电机常被用于精密定位系统、数控机床、印刷机、纺织机械等领域。
它们的精确度、可靠性和可编程性使它们成为许多自动化系统中的理想选择。
选择基于STM32的步进电机控制系统作为本科毕业设计的主题有以下原因:STM32是一种广泛应用的单片机系列,具有强大的计算和控制能力。
STM32具有丰富的外设资源,能够满足步进电机控制系统的需求。
STM32提供了方便的开发环境和丰富的开发工具,使得设计和开发步进电机控制系统更加简便和高效。
基于STM32的步进电机控制系统可以在实践中验证和应用步进电机控制的原理和技术,对于学生来说具有一定的教育意义。
基于S曲线的步进电机速度与位移控制

基于S曲线的步进电机速度与位移控制魏磊;赵发勇;王秀英【摘要】采用分段计算和对称性的方法求解S型加减速曲线的速度,简化了计算;给出了不同位移下4段、6段和7段S曲线的速度公式以及关键时间参数的计算;在基于S型加减速算法进行步进电机精确位移控制时,对S曲线进行离散化和量化引起的误差,采用匀速补偿的方法解决;详细论述了基于STM32单片机的S加减速算法的实现方法,给出了验证加减速曲线的实验方法,并根据实验结果着重分析了若在频率转换处关闭定时器会产生频率毛刺的原因,在换频时开启定时器频率毛刺将消失,且不会引起定时输出脉冲的高频干扰.【期刊名称】《佳木斯大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2017(035)005【总页数】6页(P811-816)【关键词】步进电机;加减速;S曲线;单片机;位移【作者】魏磊;赵发勇;王秀英【作者单位】阜阳师范学院物理与电子工程学院,安徽阜阳236032;阜阳师范学院物理与电子工程学院,安徽阜阳236032;阜阳师范学院物理与电子工程学院,安徽阜阳236032【正文语种】中文【中图分类】TP29步进电机作为运动伺服执行元件,具有控制简便、运行可靠、控制性能好,无累计误差等优点[1,2]。
为避免失步步进电机要以较低的频率启动,终点时突然减速过快易出度的大小恒定,不存在加速度突变,消除了柔性冲击,适合于高速柔性运动的场合。
关于步进电机的S曲现过冲现象。
步进电机不失步而快速启停是运动控制的关键问题。
步进电机整个运行应该包括启动加速、匀速运行和减速停止3个阶段,主要的加减速算法有三种:(1)梯形加减速算法,该算法在加减速过程中加速度不变,控制简单,但是在加速和减速的始末存在加速度突变具有柔性冲击。
(2)指数型加减速算法,该算法的速度曲线按照指数的规律变化,符合步进电机的矩频特性且升降速较快[3],指数运算耗时较长,在加减速的始末点存在柔性冲击。
(3)S型曲线加减速算法,算法在加速和减速阶段保持加加速线控制研究,文献[4~7]论述了S曲线的基本原理;文献[8]采用5段加减速曲线代替7段加减速曲线,简化运算;文献[9]对S曲线算法进行改进,消除了加加速的突变;文献[6、10、11]论述了S加减速算法在单片机中的实现方法。
基于stm32的步进电机控制系统设计与实现

基于stm32的步进电机控制系统设计与实现基于STM32的步进电机控制系统设计与实现步进电机是一种通过对电机的脉冲信号进行控制,使得电机按照一定角度或步长旋转的电机。
在许多应用中,如打印机、数控机床、纺织机械等场合,步进电机被广泛应用。
本文将介绍基于STM32的步进电机控制系统的设计与实现。
1. 系统设计在步进电机控制系统的设计中,首先需要确定系统的功能和要求。
常见的步进电机控制系统一般包括以下几个部分:1.1 信号发生器:信号发生器负责生成电机驱动的脉冲信号。
可以使用定时器或外部模块产生高频率的脉冲信号,同时可以通过调整频率和占空比来控制电机的转速和方向。
1.2 位置检测:位置检测模块用于监测电机的旋转角度,并将检测的位置信息反馈给控制系统。
常用的检测方式包括光电传感器、编码器等。
1.3 控制算法:控制算法根据位置信息和系统要求,计算出电机的驱动信号,控制电机的旋转。
常见的控制算法包括开环控制和闭环控制,其中闭环控制更精准。
1.4 驱动模块:驱动模块负责将控制信号转换成适合步进电机的驱动信号,以驱动步进电机旋转。
2. 硬件实现基于STM32的步进电机控制系统的硬件实现主要包括STM32微控制器、步进电机驱动模块和位置检测模块。
2.1 STM32微控制器:选择适合的STM32微控制器作为系统的核心,根据步进电机的要求,选择合适的型号,例如STM32F4系列或STM32F7系列。
2.2 步进电机驱动模块:选择适用于步进电机的驱动模块,常见的驱动模块有A4988、DRV8825等。
驱动模块通常需要电平转换和增加电流限制,以保证步进电机的正常工作。
2.3 位置检测模块:选择合适的位置检测模块,根据具体的需求可以选择光电传感器、编码器等。
位置检测模块通常需要与STM32微控制器进行连接,将检测到的位置信息传输给控制系统。
3. 软件实现基于STM32的步进电机控制系统的软件实现主要包括控制算法的编写、驱动模块的配置和位置检测模块的读取。
基于stm32控制的步进电机程序代码

基于stm32控制的步进电机程序代码本文将介绍如何使用STM32控制步进电机,并提供相应的程序代码供参考。
步进电机是一种常用的电动机,其运动是通过控制电流来实现的。
通过STM32微控制器,我们可以灵活地控制步进电机的转动速度、方向和步数。
步进电机简介步进电机是一种特殊的电动机,可以将固定的角度转动称为步进角。
它由多个电磁线圈和齿轮组成,通过不同的相序控制电流的通断,从而实现转动。
步进电机通常有两种工作方式:全步进和半步进。
全步进模式下,步进电机按照一定的相序依次通断电流,从而实现转动。
半步进模式下,步进电机可以在每个全步进之间以半个步进的方式运行。
全步进模式有较高的转动精度,半步进模式有更高的分辨率。
STM32控制步进电机STM32是意法半导体(STMicroelectronics)公司开发的一款高性能32位单片机。
它具有丰富的外设和强大的处理能力,适合于使用步进电机的应用。
步进电机可以通过动态控制电流和相序来实现精确的转动。
对于STM32来说,我们可以使用GPIO来控制步进电机的相序,通过PWM输出来控制步进电机的电流大小。
以下是一个实现步进电机控制的示例代码:#include "stm32f1xx.h"#include "stm32f1xx_nucleo.h"// 定义步进电机的相序uint8_t sequence[] = {0x0C, 0x06, 0x03, 0x09};// 定义当前相序的索引uint8_t sequence_index = 0;// 定义当前步进的方向uint8_t direction = 0;// 定义每个相序的持续时间(单位:毫秒)uint16_t sequence_delay = 10;// 初始化GPIO和PWMvoid init_GPIO_PWM() {// 初始化GPIO口GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3; GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);// 初始化PWMRCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_TIM1, ENABLE);TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseInitStruct;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Period = 999;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_Prescaler = 0;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInitStruct.TIM_RepetitionCounter = 0;TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_TimeBaseInitStruct);TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStruct;TIM_OCInitStruct.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;TIM_OCInitStruct.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;TIM_OCInitStruct.TIM_Pulse = 500;TIM_OCInitStruct.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStruct);TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable);TIM_Cmd(TIM1, ENABLE);}// 控制步进电机的转动void step_motor_control() {// 设置当前相序GPIO_Write(GPIOA, sequence[sequence_index]);// 切换方向if (direction == 0) {sequence_index++;if (sequence_index >= 4) {sequence_index = 0;}} else {sequence_index--;if (sequence_index < 0) {sequence_index = 3;}}// 延时一段时间HAL_Delay(sequence_delay);}int main(void) {// 初始化GPIO和PWMinit_GPIO_PWM();while (1) {// 控制步进电机的转动step_motor_control();}}以上示例代码通过包含STM32 HAL库(HAL库是ST公司提供的一套可移植的硬件抽象层)来实现GPIO和PWM的初始化。
基于STM32的一种步进电机系统的设计

基于STM32的一种步进电机系统的设计刘成淦;王直【摘要】A stepper motor control system based on STM32 controller is introduced in this paper.The system uses the S type function model for the acceleration and deceleration motion of the stepper motor,which effectively avoids the loss of step and overshoot of the system during the high speed movement.In the system,the system can ensure the accuracy of the system in high frequency and low frequency motion by adjusting the frequency division coefficient.In the system,the vibration and noise of the system can be reduced effectively by adjusting the subdivision of the motor drive chip.The experimental results show that the system has low cost,stable operation and high reliability.%文中介绍了一种基于STM32控制器的步进电机控制系统,该系统对步进电机的加速和减速运动采用了S型函数模型,有效的避免了系统在高速运动时出现的失步和过冲现象.在系统中通过调节分频系数保证了系统在高频和低频运动时的准确性,在系统中通过调节电机驱动芯片的细分能够有效地降低了系统的振动和噪声.实验结果表明,整个系统成本低、运行平稳、可靠性高.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)001【总页数】5页(P131-134,139)【关键词】步进电机;控制系统;分频系数;细分【作者】刘成淦;王直【作者单位】江苏科技大学计算机科学与工程学院,江苏镇江212003;江苏科技大学计算机科学与工程学院,江苏镇江212003【正文语种】中文【中图分类】TN02步进电机广泛的应用于国民经济中,它具有机构简单、控制方面等优点,即使是应用在开环的系统中仍然能够具有较高的准确率。
基于STM32的步进电机加减速优化算法

基于 STM32的步进电机加减速优化算法
张海超1,黄风光2,3,曹建树1* ,钟 君1,王 庆1
(1. 北京石油化工学院 机械工程学院,北京 102617;2. 民政部一零一研究所,北京 100070; 3. 民政部污染控制重点实验室,北京 100070)
摘要:为了优化步进电机的控制方式,对其加减 速 曲 线 的 控 制 性 能 进 行 了 研 究。 通 过 分 析 步 进 电 机 的 匀 加 速
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北京石油化工学院学报
步进电机的原 理 是 通 过 接 受 电 能,将 其 转 化 为 机械能的控制元 件。 在 正 常 工 作 的 情 况 下,步 进 电 机工作只由脉冲数以及脉冲频率决定。当下一个脉 冲信号被驱动器接 收 到 时,步 进 电 机 就 被 控 制 在 设 定的方向上转动 一 定 的 角 度。 在 实 现 的 过 程 中,如 果 脉 冲 频 率 过 高 ,电 机 的 电 动 势 将 会 增 加 ,致 使 电 机 失 步 或 堵 塞 。 因 此 ,必 须 考 虑 适 当 的 控 制 脉 冲 方 案 , 以实现步进电机的正确定位。
收 稿 日 期 :2018-12-11;修 回 日 期 :2019-04-05 基 金 项 目 :北 京 市 自 然 基 金 资 助 项 目 (3182008) 作者简介:张海超(1994—),男,硕士研究生,主要从事管道无损检测方面的 研 究,E-mail:zallw605014917@;曹 建 树 (1971—),男,博 士 ,教 授 ,主 要 从 事 管 道 无 损 检 测 方 面 的 研 究 ,通 信 联 系 人 ,E-mail:jianshu@。
第27卷 第2期
北京石油化工学院学报
Vol.27 No.2
2019 年 6 月
基于STM32的步进电机控制器设计

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图4步进电机控制系统主程序流程简图
控制 电路设 计主 要包 括控 制 器的选 择 及相 关 外围 电路 的设 计 , 既要 保 证输 入信 号得 到及 时 、准确 处 理又 要保 证控 制脉 冲 、液 晶控 制信 号及 时 、准 确输 出 。控制 器选 用 高性能 S T M3 2 芯 片 ,它具有 以 下优 点 :基 于专 为要 求高 性 能 、低成 本、 低功 耗 的嵌入 式应 用 专 门 设计 的A R M C o r t e x — M3 内核 。 3 _ 2 驱 动 电路设 计 步进 电机驱动 本质是将逻 辑电平 变换为 电机 绕组需 要的具有一 定 功率 的电流信号 。本系统 选用 的T H B 6 1 2 8 是东芝 公司生产 的高细分 两 相混 合式步进 电机驱动 专用芯 片 ,其 内置 l 通道 P W M 电流控 制步进 电机 驱动 电路 ,通 过拨码 开关 S W3对T H B 6 1 2 8 的M1 、M2 、M3 引脚 实现细 分设定 ,由S T M3 2 输 出控制信 号,设计 出高性能 、多细分 的驱 动 电路 ,适 合驱动5 7 系列步进 电机 。其 硬件 连接 电路 图如图 2 所示 。
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5 系统软件设计
系统 软件 总 体结 构模 块化 ,系统 软件 主要 包 括 以下程 序模 块 : 初始化模 块 ,调 速模块 ,触摸屏 显示模块 。该步进 电机控 制系统 的主 程序是整 个控制 系统软 的核心 ,程 序编写 采用硬 件定时器 中断和 查询 相结合方 法调用相 关服 务程 序 ,控 制脉冲 输出 的中断优先 级设置为 最 高, 中断服务程 序代码尽 可能少 。控制系 统启动 后,首先执 行初始 化 程 序 ,进 入主循环 后 ,查询指令 队列程序 的结果 ,操作者在 触摸屏 上 的操 作作 为触 发 条件 会触 发主 程 序 中的功 能模 块 ,调 用相 关 的子 程 序,从而完成 各项功能 。控制 系统软件主程 序流程简 图如图4 所示 。
基于STM32的步进电机动态加减速控制

基于STM32的步进电机动态加减速控制摘要:步进电机的原理是通过接受电能,将其转化为机械能的控制元件。
为防止步进电机启动和停止时出现冲击而产生失步和震荡的现象,在步进电机的数控系统中,需要使用一种专用的加减速控制算法,通过控制驱动脉冲规律控制步进电机的加减速过程,本文就基于STM32的步进电机动态加减速控制展开探讨。
关键词:步进电机;STM32芯片;加减速控制引言步进电机控制简便,在载荷容限内,转速、转角只取决于输入脉冲信号的频率和数量。
在多步进电机控制系统中,随着控制节点的增多,控制信号及反馈信号大量增加,集中控制体系难以满足实时性、快速性及准确定的要求。
分布式控制系统(DCS)采用微处理器完成控制节点反馈信息处理和控制信号发送,通过现场总线技术实现基于高性能中央微处理机的集中控制及上下位机的实时通信,简化了控制系统,降低控制的复杂性,且能提高系统的稳定性及灵活性。
1总体设计系统以STM32F103RCT6为控制核心,DRV8841芯片为驱动器,完成对二相四线步进电机精确控制。
其中软件采用电机细分控制技术和S曲线加减速算法完成对转速、转角和方向的控制,具体表现为通过改变4路输出SPWM脉冲信号的高低电平、占空比、个数和频率。
当4路SPWM脉冲信号输入到DRV8841驱动器时,将被转化为步进电机4个绕组的电流信号,控制步进电机按设定的方向转动相应角度。
为了达到准确定位的目的,软件通过改变4路SPWM脉冲信号高低电平,个数和占空比分别来控制绕组通电先后顺序和磁场强度,同时为了达到调速的目的,软件通过改变脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度。
2系统设计2.1主控站硬件设计主控站主要负责USB协议解析及通信转发,一方面将由上位机通过USB发送而来的数据包进行解析,执行开关量的控制任务、温度检测任务或者直接推送至CAN总线上,另一方面将CAN总线上发送至的数据包直接通过USB转发给上位机。
主要包括了STM32控制模块、电源模块、USB通信模块、CAN通信模块、串口通信模块、温度检测模块及三极管开关模块.CAN主控制站采用STM32系列32位微控制器中的STM32F107VC,该控制器采用Cortex-M3内核,具有高性能、低功耗的优点,工作在72MHz,内部集成了GPIO、CAN、SPI、USART及USB等丰富外设,并采用嵌套向量中断控制器(NVIC),可以实现低延迟的中断处理和高效地处理晚到的中断。
基于stm32控制的步进电机程序的创新

基于STM32控制的步进电机程序的创新引言步进电机在许多应用中都扮演着重要的角色,其精确性和可编程性使其成为自动化领域的瑰宝。
本文将深入探讨如何基于STM32微控制器进行步进电机的控制,并探讨一些创新的方法,以提高其性能和应用范围。
第一部分:STM32微控制器的概述为了深入了解基于STM32的步进电机控制,首先需要了解STM32微控制器的基本特性。
STM32是一款由STMicroelectronics开发的32位微控制器系列,具有高性能、低功耗和丰富的外设。
它具备广泛的通信接口、丰富的存储器和强大的处理能力,使其成为控制步进电机的理想选择。
STM32系列还包括不同的型号和系列,以适应各种应用需求。
这使得开发人员能够选择最适合其项目的型号,无论是低成本、低功耗的应用还是高性能、实时要求的系统。
第二部分:步进电机工作原理步进电机是一种将电能转化为机械运动的设备。
它以离散的步进角度运动,每一步都由电脉冲触发。
这种运动方式使步进电机非常适合需要高精度和可控性的应用,如印刷机械、数控机床和3D打印机。
在步进电机内部,有两个主要部分:定子和转子。
定子包括定子齿和线圈,而转子则包括永磁体。
通过在定子线圈中施加电流,可以产生磁场,使定子齿和转子上的永磁体相互作用,从而产生扭矩,驱动转子旋转。
第三部分:STM32控制步进电机的基本方法在控制步进电机时,STM32微控制器可以使用不同的方法。
以下是一些基本的步进电机控制方法:1. 单步模式在单步模式下,每个脉冲将步进电机移动一个固定的步进角度。
这是最简单的控制方法,适用于许多应用,如打印机纸张进纸和3D打印机的定位。
2. 微步模式微步模式比单步模式更高级,它通过逐渐增加电流来产生平滑的运动。
这可以提高步进电机的分辨率和运动平滑性,适用于需要高精度控制的应用。
3. 传感器反馈一些步进电机系统还使用传感器反馈来实现闭环控制。
这些传感器可以检测电机的位置,并将信息反馈给STM32微控制器,以实现更高精度和稳定性。
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关键词
步进电机控制
S 形加减速曲线
STM32
doi:10. 3969/j. issn. 1672 - 9528. 2014. 04 .04
由于步进电机具有无需反馈就能对位置和速度进 行精确控制的优点,在工业自动化设备中被广泛第应 用极为广泛。步进电机将电脉冲信号转换成角位移, 然后驱动执行机构,使其按照一定的规律运动,步进 电机的转速和角位移分别由电脉冲的频率和脉冲数决 定。为了实现对位置的精确控制,要求步进电机在运 行中必须不丢步和过冲。为了防止丢步和过冲,在启 动时必须采用加速过程,在停止时则必须采用减速过 程,步进电机的运行过程一般如图 1 所示。
图 4 步进电机三段式运行曲线Biblioteka 图 5 步进电机二段式运行曲线
28 2014年第4期
信息技术与信息化
3 基于 STM32 的步进电机控制曲线的软件实现 以控制一个步进电机为例,介绍基于 STM32 的实 现代码。 3.1 定义步进电机驱动脉冲周期表 以 10 个速度等级、200 个台阶为例,步进电机驱 动脉冲周期表如下所示:
综 述
本文实现了学生咨询师使用触屏智能手机通过 Android 来进行心理咨询,使得学生能够更好得进行心 理开导减轻压力,也便于形成高校学生心理资料信息 化管理体系。 参考文献: [1] 曾永乐 . 谈大学生心理教育的意义及发展趋势 [J]. 赤子,2012(5):107. [2] 郑洁琼,陈泽宇,王敏娟,等 .3G 网络下移动学习的探 索与实践 [J]. 开放教育研究,2012,18(1):159-162. [3] Journal of Materials Chemistry Group. ANDROID MOBILE APP[J].Self-Adhesive Materials and Markets Bulletin, 2012, 38 (10) : 6-7. [4] Marcin PAWLAK.Application of mobile devices with the Android system for the induction motors faults diagnosis[J].Przeglad Elektrotechniczny, 2013,89(2b):150-153. [作者简介]汪璐萍(1993-),女,浙江萧山人, 学生,主要从事移动应用的研究。 [通讯作者简介] 方硕瑾 (1986-) , 女, 浙江松阳人, 硕士研究生, 助理研究员。 研究方向:学生工作信息化。 (收稿日期:2014-05-15)
(上接第 29 页) 4 结论 实验结果表明,利用本文所介绍的方法,可以对 多路步进电机进行平稳的控制,且能够根据负载设置 最低速度和最高速度, 步进电机也可以进行联动控制。 本文虽然以 STM32 作为基础进行介绍,但是本方法完 全适合其他微处理器的应用。读者不必懂得步进电机 的工作原理,就可以对步进电机实现较优的控制。 参考文献: [1] 李汉 . 一种步进电机最佳升降速的控制方法 [J]. 电气自动化,2012,34(5):32-34.
[2] 高亮,王华 .8051 单片机对步进电机的控制及步 进电机升降速曲线的设计 [J]. 测控技术,2002, 21(11):64-65,67. [3] 梁广瑞, 莫胜憾 .Stm32 步进电机控制器及其在焊 缝跟踪系统中的应用 [J].电焊机, 2013, 43 (3) : 7477. [4] 王勇,王伟,杨文涛 . 步进电机升降速曲线控制 系统设计及其应用 [J]. 控制工程, 2008, 15 (5) : 576-579. [作者简介] 蔡泽凡 (1979-) , 男, 广东陆丰人, 博士。 研究方向:单片机的教学与应用及无线控制系统。 (收稿日期:2014-05-23)
曲线比较适合作为减速曲线。
图 3 具有不同倾斜参数 a 的 函数
2 设计微处理器 S 形加减速曲线的思路 由于步进电机的转速由驱动脉冲的频率决定,为 了突出重点,本文只考虑驱动脉冲的频率控制,至于 方向信号、脱机信号以及驱动器的硬件实现不在本文 的讨论范围之内。 利用微处理器控制步进电机时,S 形加速曲线的 构建过程如下所示。 第一,设置定时器,把微处理器的定时器设置为 计时溢出中断模式,在中断处理函数中使驱动脉冲的 信号翻转。 第二,确定驱动脉冲最长周期 TMAX(对应最低频 率),该最长周期 TMAX 作为脉冲信号的起始周期。调 整定时器的溢出中断的周期,从而产生不同周期的脉 冲信号,利用该脉冲信号对步进电机进行控制。 第三,确定驱动脉冲最短周期 TMIN(对应最高频 率),该最短周期 TMIN 作为脉冲信号的恒速周期。 第 四, 确 定 定 时 器 两 端 的 自 动 重 装 值。 对 于 STM32 来说,定时器的溢出中断周期由时钟预分频数 和自动重装值决定,当前者固定以后,中断周期仅由
的值为 0.0067 ~ 0.9933, 对曲线进行逼近。 当 a=0.5 时,
函数的图形如图 2 所示,当 a 为 0.5、1.0 时,
曲线比较适合作为加速曲线。
当 a 为其他值时, 的值也都是 0 ~ 1 之间的小数。脉
图 2 具有不同倾斜参数 a 的 函数
冲数 i(对应台阶 i)对应的自动重装值 Ti 的值由式③ 计算。
信息技术与信息化
综 述
基于 STM32 的步进电机 S 形加减速控制曲线的 快速实现方法
蔡泽凡 *
CAI Ze-fan
摘
要
本文介绍了一种步进电机 S 形加减速控制曲线的快速实现方法,该方法非常适合在微处理器系 统中实现。为了验证该方法的有效性,构建了一个以 32 位微处理器 STM32 为控制器的实验装 置,实验结果表明利用该方法建立的加减速曲线适合对不同负载、不同速度的加减速控制。利 用该方法,可以不用了解步进电机的工作原理,就可以较满意的控制步进电机的运行。
1 1 exp(av)
*
顺德职业技术学院 电子与信息工程学院
广东
(v )
佛山 528333;华南理工大学 自动化科学与工程学 院 广东 广州 510640
①
其中,a 是函数的倾斜参数,控制函数的斜率。
2014年第4期 27
综 述
信息技术与信息化
后者决定,令 T =TMAX-TMIN。 第五,计算某个阶梯对应的自动重装值 Ti。在式 (1)中,v 的值从 -10 开始,以 0.1 作为步进,到 10 结束,共有 201 个值,也就是把加速曲线离散化为 201 点,对这些点采用零阶保持器,相当于用 200 个台阶
不适合作指数运行,因此我们可以利用 excel 工具先算 出各个 Ti 值。 第七,把自动重装值 Ti(i=0,1……,200)制作 成为表格,并保存在 ROM 中。 第八,步进电机启动时,根据负载和脉冲数查表, 得到某个脉冲数对应的自动重装值 Ti。 第九,恒速运行。当加速阶段结束后,最后一个 脉冲周期就是恒速运行时的脉冲周期。 减速阶段和加速阶段类似,可以单独作一个新 表,也可以和加速阶段共用一个表。当步进电机转过 的角度很小时,运动曲线只有两段,恒速阶段将不存 在,这时只有加速阶段和减速阶段。步进电机典型的 三段式运行曲线和二段式运行曲线分别如图 4、图 5 所示。
3.5 步进电机设置函数流程图(见图 6)
图 7 步进电机驱动脉冲管理函数流程图
(下转第 33 页)
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信息技术与信息化
性,将该学生学号发送给远程服务器,服务器修改好 数据库数据之后便返回, 客户端更改相应的显示内容。 咨询师可以查看学生心理详情,点击图标之后便跳转 到对应 activity。咨询师还可以进行危机干预,选择短 信发送及调用系统短信,选择语音推送即跳转到对应 activity。咨询师危机干预伪代码如下: 4 总结
综 述
由于篇幅的原因,TIM_PERIOD_TBL 省略了很多 值。 3.2 定义步进电机控制结构变量 首先定义步进电机控制结构变量类型 StepMotorTag_Typedef,其内容如下所示,
typedef struct 图 6 步进电机设置函数流程图
设置的内容为步进电机的方向、使能信号和步进 电机控制结构变量。值得一提的是,根据脉冲数,要 把步进电机的运行曲线设置成为三段式或者二段式。 3.6 步进电机驱动脉冲管理函数流程图 步进电机驱动脉冲管理函数流程图 7 所示,该函 数按照加速、恒速、减速的过程依次进行,恒速时定 时器溢出中断的周期保持不变,加速和减速过程的中 断周期根据台阶数查表以后动态更新。
logistic 函数的对偶函数,简称为 函数,其定义 如式②所示,
1 ② 1 exp(av) 其中,a 仍然是函数的倾斜参数,控制函数的斜率。
函数的图形如图 3 所示,当 a 为 0.5、1.0 时,
Ti TMAX T
(v)
1 ③ 1 exp(a * i ) 第六,对于微处理器来说,STM32 也不例外,并
{ u16 PulseNumStart; u32 PulseNumMiddle; u16 PulseNumEnd; u8 PulsePeriodClass; u8 PuslePeriodTblIndex; }StepMotorTag_Typedef; 再定义一个具有 3 个元素的数组,如下所示, extern StepMotorTag_Typedef StepMotorTag[3]; 3.3 编写定时器初始化函数 在本文中,假设用来控制第一个步进电机的驱动 脉冲的为定时器 3,其初始化函数比较简单,在此不做 赘述。 3.4 编写定时器溢出中断处理函数 定时器溢出中断处理函数如下所示:
图 1 步进电机运动曲线
[5] 的递增函数, 在线性和非线性之间显示出较好的平衡。
图 1 中,横坐标表示时间,纵坐标表示驱动脉冲 的频率。从图 1 可以看出,一般来说,步进电机的运
可以利用这个 sigmoid 函数来构建步进电机的加减速曲 线。 为 函数,其定义如式①所示, sigmoid 函数的其中一个例子是 logistic 函数,简称