基于STM32和L6208的步进电机控制系统

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基于STM32和L6208的步进电机控制系统

基于STM32和L6208的步进电机控制系统
第2章 方案比较与论证
总体系统框图如图 1 所示:
1
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。
#endif /* RotationDirection_CCW */
#ifdef Half_Step Stepper_SelectMode(Stepper_Half);
#endif /* Half_Step */
#ifdef Full_Step Stepper_SelectMode(Stepper_Full);
型双 H 驱动桥,且为驱动双极步进电机而专门优化的全集成驱动器,从而大幅度减少了电
2
机控制应用所需的外围元器件的数量。此芯片产品采用 8V~52V 的单电源电压,所有的逻 辑输入引脚都配有降低噪声敏感度的磁滞功能,而且兼容 TTL/CMOS/CMOS 3.3V 电压。 为全面保护对地短路和每个电桥的两个相位之间的短路,芯片内置过流检测电路(OCD)。 OCD 电路用于监测流经上桥臂功率 DMOS 晶体管的电流,因为没有外部电阻器,所以也就 降低了功耗,符合节能要求。此外,为保证对 IC 进行的全面的保护,芯片上还集成了其它 的特殊电路:监测电源电压的低压封锁保护以及一旦结温超过 165℃时关闭所有功率输出的 热保护功能。这个器件能够适应各种应用,包括微步进应用。

基于STM32的两相混合式步进电机闭环控制系统的研究

基于STM32的两相混合式步进电机闭环控制系统的研究

基于STM32的两相混合式步进电机闭环控制系统的研究步进电机具有结构简单、工作可靠、驱动器成本低和无位置累计误差等优点,在数控机床、雕刻机、机器人和计算机打印设备等多个领域中得到了广泛的应用。

近年来,随着现代工业的快速发展和相关技术的不断提升,人们对步进电机控制系统也提出了更加严苛的要求。

目前市面上的步进电机主要以两相混合式步进电机为主,但是由于其自身存在的固有缺陷以及传统控制方式多采用开环运行,这在一定程度上使两相混合式步进电机控制系统在工业中的应用受到制约。

因此,研究两相混合式步进电机闭环控制系统势在必行。

首先,本文对步进电机控制系统的研究现状进行了阐述,介绍了两相混合式步进电机的结构和工作原理。

在合理的假设条件下,详细推导了两相混合式步进电机在两相静止坐标系下的数学模型,通过坐标变换,得到dq旋转坐标系下的数学模型,并选用_di(28)0的矢量控制策略应用在被控对象闭环控制中。

其次,在两相混合式步进电机闭环控制系统中,位置和速度控制器的优劣将直接制约整个控制系统的性能。

本文针对传统PI控制器的不足,引入反步控制器。

根据数学模型,重点推导和设计了速度反步控制器和位置比例(P)控制器。

同时,在Matlab/Simulink软件环境下搭建了速度反步控制器、位置P控制器以及两相混合式步进电机的仿真模型。

在相同的条件下与传统PI控制器进行仿真对比分析。

仿真结果表明,本文提出和设计的位置P和速度反步控制算法在稳态性能、动态特性、鲁棒性和精度方面较为优越。

最后,为了证明算法的可行性和实用性,以STM32芯片为核心,完成对两相混合式步进电机闭环控制系统的硬件电路设计,结合硬件电路,又完成了软件设计。

同时,搭建了实验控制平台,并对本文提出的控制策略与传统PI控制器进行比较。

实验结果进一步表明,本文提出和设计的位置P和速度反步控制算法在两相混合式步进电机闭环控制中更具优越性。

基于STM32多步进电机驱动控制系统设计

基于STM32多步进电机驱动控制系统设计
ZO10

, 卜
I ,矾’Fra bibliotek 第 4期
I n s t r u me n t T e c h n i q u e a n d S e n s o r
N o . 4
基于 S T M3 2多步 进 电机 驱 动控 制 系统 设计
廖 平, 韩伟伟
4 1 0 0 8 3 ) ( 中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室 , 湖南长沙
摘要 : 在 不同的控 制场合 下, 需要不 同的控 制电路控 制步进 电机驱动器 , 而不 同的控制 电路对步进 电机 的工作性 能有 很 大的影响 , 为此设计一款 集微控制 器和驱动芯片 于一体 的多轴 多细分步进 电机驱动控制 器来 实现驱动 和控 制的 完美结
合 。驱动控制 器以 S T M3 2 F 1 0 3 Z E T 6为 主 控 制 器 , L V 8 7 2 7为 驱 动 芯 片 , 采用 U S B进 行 主 控 制 器 与上 位 机 的数 据 通 信 , 根 据
t ol r wi t h d i fe r e nt ̄e q ue n c y PW M .M o d e l i n g,t h e o r e t i c a l a n a l ys i s a nd s i mu l a t i on o f t h e who l e s y s t e m we r e e s t a bl i s h e d ba s e d o n t he
De s i g n o f Dr i v e Co n t r o l S y s t e m o f Mu l t i p l e S t e p pe r Mo t o r s Ba s e d o n S TM 3 2

基于STM32的步进电机控制系统

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的多步进电机控制系统研究

基于STM32的多步进电机控制系统研究
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驱动器细分倍数、 电机运行总步数、 PWM 脉冲总 个数分别为 n、 N、 P, 则
P i = N i = 200 n iQ i = 200n iL i qi (i= 1 , 2)
步进电机每一次目标位置的移动 , 都需要经过启 动、 加速、 高速、 减速和制动过程。速度大小是由 PWM 脉冲信号频率决定的 , 所以完成目标位置移动的过程 [7 , 8] 就是不断调整 P WM 脉冲信号频率的过程 。 如果两台步进电机每次调整的 P WM 信号频率运 行的时间 $t 相同 , 同时启动后的加速、 高速、 减速整个
Q i = L i qi ( i = 1, 2 )
在程序设计中, 通过计算并设定 M 1R , M 2R , $ tR , 即 可实现对步进电机的同步控制。同样的方法也可以实 现对多台步进电机的同步控制。 2 . 2 程序流程控制 本系统中要求步进电机所控制的设备从初始位置 开始运行。但由于突发情况的存在 , 步进电机的实际 位置相对于初始位置会有一定位移。这就要求软件系 统中有回零功能 , 以控制步进电机拖动设备回到初始 位置。 STM 32 主程序完成初始化后 , 通过硬件中断来 触发回零程序。然后采用串口中断的方式不断接收上 位机 指令, 在中断服 务程序中 把指令中 的距离信 息 L 1、 L 2 转化为电机运行步数 N 1、 N 2, 然后通过 设定的 M 1R , 求出 M 2R 、 $tR , R = 1 , 2 , ,, 6 , 把 M 1R 、 M 2R 分别赋 给两个 T I M 并使能后产生两个 PWM 信号 , 且同时延 时 $ tR , 用于控制电 机速度的大小。令: $T = RE $tR , =1 电机运行 $ T 后 , 读取位置反馈信息并转化为电机实 际运行步数 , 与控制指令步数比较, 进行偏差控制。如 果偏差 $L 1、 $L 2超出规定值, 则程序 就会把 $L 1、 $L 2

基于STM32的步进电机转速控制实验设计

基于STM32的步进电机转速控制实验设计
将 AD转换结果与定时器寄存器配置相结合就能 调整脉冲频率与占空比, 从而实现对步进电机运行速
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

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

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基于STM32的步进电机控制系统设计与实现1. 概述步进电机是一种非常常见的电动机,在许多自动化系统和工控设备中得到广泛应用。

它们具有精准的定位能力和高效的控制性能。

本文将介绍如何使用STM32微控制器来设计和实现步进电机控制系统。

2. 硬件设计首先需要确定步进电机的规格和要求,包括步距角、相数、电流和电压等。

根据步进电机的规格,选择合适的驱动器芯片,常见的有L298N、DRV8825等。

接下来,将选定的驱动器芯片与STM32微控制器相连。

通常,步进电机的控制信号需要使用到微控制器的GPIO引脚,同时由于步进电机的工作电流比较大,需要使用到微控制器的PWM输出信号来调节驱动器芯片的电流限制。

除此之外,还需要一个电源电路来提供驱动器和步进电机所需的电源。

可以选择使用一个电源模块,也可以自行设计电源电路。

3. 软件设计软件设计是步进电机控制系统的核心部分,主要包括步进电机驱动代码的编写和控制算法的实现。

首先,需要在STM32的开发环境中编写步进电机驱动代码。

根据所选的驱动器芯片和步进电机规格,编写相应的GPIO控制代码和PWM输出代码。

同时,可以添加一些保护性的代码,例如过流保护和过热保护等。

接下来,需要设计和实现步进电机的控制算法。

步进电机的控制算法通常是基于位置控制或速度控制的。

对于位置控制,可以使用开环控制或闭环控制,闭环控制通常需要使用到步进电机的编码器。

对于开环控制,可以通过控制步进电机的脉冲数来控制位置。

通过控制脉冲的频率和方向,可以实现步进电机的转动和停止。

这种方法简单直接,但是定位精度有限。

对于闭环控制,可以使用PID控制算法或者更高级的控制算法来实现位置控制。

通过读取步进电机的编码器反馈信号,可以实时调整控制输出。

这种方法可以提高定位精度和抗干扰能力,但是算法实现相对复杂。

4. 系统实现在完成硬件设计和软件设计后,可以进行系统的调试和实现。

基于TMS320LF2407和L6208的步进电机控制系统

基于TMS320LF2407和L6208的步进电机控制系统
3 步进电机控制系统设计
本文采用脉冲分配器来控制两相两极的步进 电机。步进电机控制系统框图如图 1 所示。
DSP
光电耦合
L6208
电源
步进电机 图 1 硬件结构框图
它由 TMS320LF2407 数字处理器、光电耦合器 和 L6208 组成。TMS320LF2407 芯片采用高性能静
2009 年 第 1 期
关断,关断时间长度由单稳态电路控制,电机电流 按照所选的衰减模式定义重新循环。当单稳态时间 结束即当单稳态触发器由暂稳态恢复到稳定状态 时,全桥将重新导通。为了防止全桥出现交叉传导, 又增加了死区控制单元,使得功率 MOS 管的导通 延迟。在 H 桥的 MOS 开关关断时,电机绕组中将 产生感应电流,这部分电流需要迅速释放掉,在 L6208 的电路中,每个 MOS 管并联了一个续流二 极管,并且设置了两种衰减模式,来释放电路中的 电流。在快速衰减模式下,两个 MOS 开关关断,电 流通过二极管迅速衰减。在慢速衰减模式下,下半 桥的 MOS 开关关断,电流只在上半桥上流通。每种 模式都有其优点,具体情况视电源电压和电机电气 特性而定。相位序列信号发生器是一个状态机,为 这两个电桥提供 Phase 和 Enable 输入信号,以全步 进或半步进的方式驱动一个步进电机。全步进有两 种模式:每步激活两个相位的正常驱动模式和每步 只激活一个相位的波形驱动模式。本系统采用 L6208 作为驱动单元来控制通电换相顺序及步进 电机的正反转。
L6208 是一个 DMOS 全集成的步进电机驱动 器,有两个 DMOS 全桥,并为每个全桥集成一个关 断时间恒定的 PWM 电流控制器,该控制器内部采 用斩波电路的原理,解决了步进电机频繁换相时电 流剧烈波动而引起转矩变化的问题。它通过检测连 接在两个小功率 MOS 晶体管的源极与接地之间的 压敏电阻的变化,检测全桥的电流,由于电机绕组 上的电流通电后是逐渐增强的,随着电机上电流的 逐渐增强,压敏电阻的电压也成比例增加。当压敏 电阻的电压大于参考输入 (Vref A 或 Vref B) 的电压 时,敏感比较器就会触发单稳态电路,使单稳态触 发器跳到暂稳态,关闭全桥。功率 MOS 晶体管保持

一种步进电机运动控制系统设计——基于stm32系列单片机

一种步进电机运动控制系统设计——基于stm32系列单片机
关。在宏观上步进电机所转过 的角位移量和输入脉
冲的个数成正 比, 在时间上与输入脉冲同步 , 因此只
要控制输入驱动器脉 冲的数量 、 频率, 便可获得所需 的转角与转速。这种驱动方式非常适合于单片机控 制。如图 1 所示 , 单片机控制步进 电机驱动器一般 只需要 3 根连接线 , 从单片机这边看 , 一根是脉冲输
进电机的加速段 , 步进频率从 v 上升到 V , 0 l这里可 以是线性升速或其他升速曲线。T 到 1 1 2是匀速运 行阶段 , 步进频率不变。1 2到 J I 3时刻是步进电机
减速段 。
在步进 电机运动控制系统 中, 当有脉冲输入步 进电机驱动器时, 驱动器驱动步进电动机转动 , 每一 个脉冲信号 , 步进 电机转动一定 的角度。这个角度 和步进电机 的结构以及驱动器对驱动电流的细分有
图 2 典型 的步进 电机运行频 率
4 2




第 2 卷 7
为了产生符合 图 2要求 的脉 冲, 在软件设计上 结合 s 3 系列单片机的特点 , t 2 m 参考有关文献 , 以及
笔者在工作中的实践 , 以采取如下两种方式。 可
2 1 定 时器 中断 方式 .
这是较常用的方法。升速或减速的频率和步数 已经以数组的方式存储在单片机的 F A H中, LS 数组 中的数据必须结合 电机的资料和反复的实验来确定 最佳 的值。把 升减 速 表 的第 一个 值 装 人定 时器 TM1 I 的装载寄存器 , 启动定时器 TM , I 1 而后在每个 定时器中断到来时, 首先输出一个脉冲信号 , 然后根
出, 一根是方向电平输出, 还有一根是地线 。根据使
用步进电机的不 同, 驱动器也分为 2相步进驱动器、 3 步进 驱 动器 、 步进 驱 动 器等 不 同种 类 , 般 相 5相 一 其驱动电流可调, 驱动电流的细分数也可调。

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

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TMS320LF2407和L6208的步进电机控制系统

基于TMS320LF2407和L6208的步进电机控制系统

基于TMS320LF2407和L6208的步进电机控制系统
赵丽霞;刘文菊;孙静静
【期刊名称】《电气传动自动化》
【年(卷),期】2009(0)1
【摘要】介绍了步进电机的基本工作原理及控制方法,通过对数字信号处理器TMS320LF2407A和步进电机驱动芯片L6208性能和驱动原理的深入分析,阐述了一种新型驱动步进电机的控制系统.本控制系统能够实时、准确、可靠地控制两相两极的步进电机.
【总页数】4页(P32-34,37)
【作者】赵丽霞;刘文菊;孙静静
【作者单位】天津工业大学,计算机技术与自动化学院,天津,300160;天津工业大学,计算机技术与自动化学院,天津,300160;青岛理工大学,山东,青岛,266000
【正文语种】中文
【中图分类】TM383.6
【相关文献】
1.基于TMS320LF2407DSP的直线步进电机速度控制的研究 [J], 李治强;王旭光
2.基于TMS320LF2407的步进电机高低压驱动系统的研究 [J], 姜晓波;王旭光;
3.基于AVR单片机和L6208的步进电机控制系统设计 [J], 李文广;汤清华;吴国安
4.基于TMS320LF2407的步进电机控制系统 [J], 王萱;王挺峰;于涌
5.基于L6208的步进电机驱动设计研究 [J], 梁海;黄廷磊;刘杰
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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1. 引言步进电机是一种常见的电动机类型,具有定位准确、结构简单、控制方便等优点,在自动化控制领域得到广泛应用。

本文将介绍基于STM32单片机的步进电机控制系统设计与实现,包括硬件设计、软件开发和系统测试等内容。

2. 硬件设计2.1 步进电机原理步进电机是一种将输入脉冲信号转换为角位移的设备。

其工作原理是通过改变相邻两相之间的电流顺序来实现转子旋转。

常见的步进电机有两相、三相和五相等不同类型。

2.2 STM32单片机选择在本设计中,我们选择了STM32系列单片机作为控制器。

STM32具有丰富的外设资源和强大的计算能力,非常适合用于步进电机控制系统。

2.3 步进电机驱动模块设计为了实现对步进电机的精确控制,我们需要设计一个步进电机驱动模块。

该模块主要包括功率放大器、驱动芯片和保护电路等部分。

2.4 电源供应设计步进电机控制系统需要稳定可靠的电源供应。

我们设计了一个电源模块,用于为整个系统提供稳定的直流电源。

3. 软件开发3.1 开发环境搭建在软件开发过程中,我们需要搭建相应的开发环境。

首先安装Keil MDK集成开发环境,并选择适合的STM32单片机系列进行配置。

3.2 步进电机控制算法步进电机控制算法是实现步进电机精确控制的关键。

我们可以采用脉冲计数法、速度闭环控制等方法来实现对步进电机的位置和速度控制。

3.3 驱动程序编写根据硬件设计和步进电机控制算法,我们编写相应的驱动程序。

该程序主要负责将控制信号转换为驱动模块所需的脉冲信号,并通过GPIO口输出。

3.4 系统调试与优化在完成软件编写后,我们需要对系统进行调试和优化。

通过调试工具和示波器等设备,对系统进行性能测试和功能验证,以确保系统工作正常。

4. 系统测试与评估在完成硬件设计和软件开发后,我们需要对系统进行全面的测试和评估。

主要包括功能测试、性能测试和稳定性测试等内容。

4.1 功能测试功能测试主要验证系统是否按照预期工作。

基于STM32的步进电机控制器设计

基于STM32的步进电机控制器设计
3 . 1 控 制 电路设 计





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 。
一 … … 1 _ … … ~I r… … … 1 r 一 — —— ]
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基于STM32的步进电机控制系统设计与实现1.引言步进电机作为一种常用的电机类型,其运动精度高、响应速度快,广泛用于各种自动化控制系统中。

本文基于STM32微控制器,设计并实现了一个步进电机控制系统,旨在实现步进电机的精确控制和高效运动。

2.系统架构步进电机控制系统的基本架构包括电机驱动模块、控制模块和用户界面模块。

其中,电机驱动模块负责将控制信号转化为电机驱动信号,实现步进电机的精确控制;控制模块负责生成控制信号,控制步进电机的转动方式和速度;用户界面模块则提供用户交互接口,方便用户对步进电机的控制进行配置和监测。

3.硬件设计硬件设计包括STM32微控制器的选型和电机驱动电路的设计。

对于STM32选型,需要考虑处理器的计算能力和IO口的数量和功能,以及是否支持步进电机驱动的相关功能。

对于电机驱动电路的设计,需要选择适合步进电机的驱动芯片,并结合电机的特性设计适当的电源、滤波和保护电路。

4.固件设计固件设计是步进电机控制系统的核心部分,主要包括控制算法和通信协议。

控制算法通常使用脉冲/方向控制方式,通过控制PWM信号的占空比和频率实现步进电机的转动和速度控制。

通信协议可以选择UART、SPI或者I2C等常用的串行通信方式,通过与上位机或其他外部设备进行通信,实现系统的配置和监测功能。

5.软件实现软件实现主要包括嵌入式软件的开发和上位机软件的开发。

对于嵌入式软件,需要使用相关的开发工具,如Keil或STM32Cube IDE,编写控制算法和通信协议的代码,并进行调试和验证。

上位机软件则负责与嵌入式系统进行通信,提供配置和监测界面,并可通过图形化界面实现系统参数的配置和调节。

6.测试与验证测试与验证是确保步进电机控制系统功能和性能的有效手段。

可以通过虚拟仿真和实际硬件测试两种方式进行。

虚拟仿真可以通过软件仿真工具进行,验证系统功能的正确性和逻辑的合理性;实际硬件测试则需要将系统部署到实际硬件平台上,通过对电机运动和系统功能的实际操作和观察,验证系统的性能和稳定性。

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

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。

基于STM32的步进电机转速控制实验设计

基于STM32的步进电机转速控制实验设计

基于STM32的步进电机转速控制实验设计
晏英俊;张自强
【期刊名称】《实验室科学》
【年(卷),期】2010(13)6
【摘要】STM32包含Cortex-M3内核,具有低功耗,丰富片内外设,处理速度快等特点,典型应用于数据采集处理系统.文章介绍了一种基于STM32的步进电机转速控制实验设计.与传统的单片机电机控制相比,它具有处理速度快,功能完善等优点.STM32根据送入的传感器信号操控电机运转,并显示电机工作状态.文章给出了具体的实验电路的硬件设计及软件设计流程,并给出部分实验说明.经实践证明该实验系统稳定可靠,具有较好的实验教学效果.
【总页数】3页(P59-61)
【作者】晏英俊;张自强
【作者单位】上海师范大学信息与机电工程学院,上海,200234;上海师范大学信息与机电工程学院,上海,200234
【正文语种】中文
【中图分类】TN740
【相关文献】
1.基于PLC的步进电机转速控制方法研究 [J], 王立红;赵越岭;杨忠文;王利国
2.基于单片机控制的步进电机转速控制系统 [J], 杨莉;魏萍
3.步进电机基于专家PID的转速控制 [J], 彭翾;孟婥;孙以泽
4.基于瑞萨MCU的步进电机转速控制设计 [J], 牛国锋;王启元;常晋义;朱苗苗
5.基于直流电机的PID转速控制实验设计探究 [J], 闫要鹏;李梦
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基于STM32和L6208的步进电机控制系统摘要:本文介绍了步进电机的基本工作原理及控制方法,通过对ARM公司的STM32F103XX处理器Cortex-M3和ST公司步进电机驱动芯片L6208性能和驱动原理的深入分析,阐述了一种新型驱动步进电机的控制系统。

本控制系统能够实时、准确、可靠地控制两相两极的步进电机。

关键词:STM32、L6208、步进电机Abstract:This paper introduced the basic work principle and control methods, By introducing the performance of STM32F103XX and thorough analyzing the drive principle of DMOS driver for bipolar steeper motor L6208, I expounded a new control system for driving steeper motor. This control system can control bipolar stepper motor real-time, well and truly and reliably.Key words: STM32, L6208, stepper motor第1章引言本系统采用STM32F103XX微控制器驱动双极性步进电机的方法,执行整步和半步模式来控制步进电机。

用户可以选择:操作模式(整步/半步);电机旋转方式(顺时针/逆时针);当前控制模式(快速/慢速)。

这种方法使用中密度STM32F103XX微控制器和全集成两相步进电机驱动L6208,这是性价比最高和最简单的方式获得最小的CPU负载。

Cortex-M3是专门在微控制系统和无线网络等对功耗和成本敏感的嵌入式应用领域实现高系统性能而设计的,它大大简化了编程的复杂性,集高性能、低功耗、低成本于一体。

本设计的主要特点:1、不需反馈器件,比其他运动控制系统成本低。

2、尤其在低速扭转力和强稳定性方面具有优势。

3、低功耗,高性能并且灵活,可用于机器人控制,机械工具转弯处,影像和其它精准的轴位置控制环境。

4、高性能的STM32F103XX微控制器驱动步进电机依赖于控制器的低计算环境。

第2章方案比较与论证总体系统框图如图1所示: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。

方案二:采用L6208驱动芯片。

提供了带CMOS/TTL输入逻辑以及几个保护功能的全保护型双H驱动桥,且为驱动双极步进电机而专门优化的全集成驱动器,从而大幅度减少了电机控制应用所需的外围元器件的数量。

此芯片产品采用8V~52V的单电源电压,所有的逻辑输入引脚都配有降低噪声敏感度的磁滞功能,而且兼容TTL/CMOS/CMOS 3.3V电压。

为全面保护对地短路和每个电桥的两个相位之间的短路,芯片内置过流检测电路(OCD)。

OCD电路用于监测流经上桥臂功率DMOS晶体管的电流,因为没有外部电阻器,所以也就降低了功耗,符合节能要求。

此外,为保证对IC进行的全面的保护,芯片上还集成了其它的特殊电路:监测电源电压的低压封锁保护以及一旦结温超过165℃时关闭所有功率输出的热保护功能。

这个器件能够适应各种应用,包括微步进应用。

基于上述理论分析和实际情况,拟定选择方案二。

第3章系统硬件设计3.1电机控制系统的设计RESET、ENABLE、FAST/SLOW、HALF/FULL、CLOCK、CW/CCW是控制信号的输入端,控制信号由STM32提供,可以直接将STM32与L6208的相应引脚相连。

STM32控制L6208对应引脚如表1所示:STM32引脚L6208引脚TIM2_CH1(PA0) CLOCK(PIN_1)PC2 CONTROL(PIN_13)PC3HALF/ FULL(PIN_12)PC4CW/ C C W(PIN_2)PC5 RESET(PIN_23)PC13 EN(PIN_14)表1 STM32控制L6208对应引脚电机控制系统原理图如图2所示:图2 电机控制系统原理图L6208驱动电路图如图3所示:图3 L6208驱动电路图第4章系统软件设计主程序流程图:部分流程图:图4 DMA流程图图5 系统时钟流程图第5章功能测试及结果分析第6章结束语本系统主要以STM32为主要控制芯片。

采用了L6208驱动芯片实现电机控制。

在设计过程中,力求硬件电路简单,充分发挥软件设计的优势,编程灵活方便来满足系统的要求。

参考文献[1] 李宁,《基于MDK的STM32处理器开发应用》,北京航空航天大学出版社[2] 黄智伟,《全国大学生电子设计竞赛系统设计》,北京航空航天大学出版社[3] ST公司,步进电机驱动l6208应用手册。

附录一主要元器件清单:器件名称器件数量STM32F103RBT6微控制器1片电机驱动芯片L6208N 1片42BYG102步进电机1个电阻、电容、电位器、二极管若干附录二主程序:int main(void){/* System Clocks Configuration */RCC_Configuration();/* NVIC Configuration */NVIC_Configuration();/* Activate the driver */Stepper_Cmd(ENABLE);/* Driver control pin configuration */Stepper_PinControlConfig();/* Disable the initialization of the driver */Stepper_ResetDisable();/* -----------Modes selection: Rotation direction, Step mode, Decay mode---------------*/ #ifdef RotationDirection_CWStepper_SetRotationDirection(Stepper_RotationDirection_CW);#endif /* RotationDirection_CW */#ifdef RotationDirection_CCWStepper_SetRotationDirection(Stepper_RotationDirection_CCW);#endif /* RotationDirection_CCW */#ifdef Half_StepStepper_SelectMode(Stepper_Half);#endif /* Half_Step */#ifdef Full_StepStepper_SelectMode(Stepper_Full);#endif /* Full_Step */#ifdef ControlSlow_CurrentStepper_SetControlMode(Stepper_ControlSlow);#endif /* ControlSlow_Current */#ifdef ControlFast_CurrentStepper_SetControlMode(Stepper_ControlFast);#endif /* ControlFast_Current *//* Start the stepper motor */Stepper_Start(ENABLE);/* Peripherals configuration */Stepper_Init();while (1){}}/*** @brief Configures the different system clocks.* @param None* @retval : None*/void RCC_Configuration(void){/* RCC system reset(for debug purpose) */RCC_DeInit();/* Enable HSE */RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);/* Wait till HSE is ready */HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();if(HSEStartUpStatus == SUCCESS){/* Enable Prefetch Buffer */FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);/* Flash 2 wait state */FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);/* HCLK = SYSCLK */RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);/* PCLK2 = HCLK */RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);/* PCLK1 = HCLK/2 */RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);/* PLLCLK = 8MHz * 9 = 72 MHz */RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);/* Enable PLL */RCC_PLLCmd(ENABLE);/* Wait till PLL is ready */while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET){}/* Select PLL as system clock source */RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);/* Wait till PLL is used as system clock source */while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08){}}}/*** @brief Configure the nested vectored interrupt controller.* @param None* @retval : None*/void NVIC_Configuration(void){NVIC_SetPriorityGrouping(7); /* 0 bits for pre-emption priority 4 bits forsubpriority*/NVIC_SetPriority(DMA1_Channel2_IRQn, 0x01); /* 0x01 = 0x0 << 3 | (0x1 & 0x7), prority is 0x01 << 4 */NVIC_EnableIRQ(DMA1_Channel2_IRQn);}#ifdef USE_FULL_ASSERT。

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