基于ARM的步进电机控制器设计_图文

1、第卷第期邵阳学院学报（自然科学版）年月（文章编号：（）一一基于的步进电机控制器设计袁旭龙，唐杰，陈军华，李通，李建霖，邹亮（邵阳学院电气工程系，湖南邵阳）摘要：目前大部分电机控制器采用的是位或位的微控制器，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以得到良好的效果针对以上情况，论文研究开发了一种全新的、南位高性能微处理器组成的步进电机控制系统给出了控制系统的硬件电路、软件流程和程序源代码和实验结果实验结果表明，论文所设计的电机控制器符合步进电机控制要求关键词：微控制器；电机控制；步进电机中图分类号：文献标识码：，（，妣，）：，。矗，：喊；刖昌目前国内工业控制场

2、合中用的工控设备大多采用的是位单片机（如一），具有价格低廉、设计容易、能达到一般要求的优点，但也存在着存储容量小，独立工作时功能较弱，人机交互复杂，操作不方便等问题若采用功能强大的位嵌入式微处理器来代替位单片机，再把控制板与电源、步进电机和被控制设备集成于一体，则将形成嵌入式一体化的工业控制机卜步进电机是工业控制中的一种常用执行部件，具有控制灵活、价格低等优点，因而在很多设备和装置中被采用控制步进电机是将微处理器置于步进电机控制器中，使步进电机能按设定的拍数、单个触发脉冲所走的步数来控制相应的控制逻辑在论文中，我们采用最新的内核，收稿日期：基金项目：湖南省教育厅科研项资助（项日编号：）作者简介

3、：袁旭龙（一），男，湖南隆回人，硕士，副教授，主要从事电力系统自动化研究万方数据第期衷旭龙，唐杰，陈军华，李通，李建霖，邹亮：基于的步进电机控制器设计该内核是英国公司力推内核，致力于替代。位位单片机使用一指令集，位性能，位密度，与相比，内核要快，代码减少系列产品得益于在架构上进行的多项改进，包括提升性能的同时又提高了代码密度的一指令集，大幅度提高的中断响应，而且所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平论文利用设计出了步进电机控制器，给出了详细的设计过程，并完成了控制器的开环实验实验结果表明论文所设计的步进电机控制器具有性能优良、精度高的优点，满足步进电机控制要求，可以同类型的设计提供参考总体方案

4、设计系统在保证安全、可靠、稳定、快速的前提下，尽量做到经济、合理、适用，减小设备成本在方案的选择、元器件的选型时更多的考虑新技术、新产品控制方式由人工控制到自动控制，南模拟控制到微机控制，使功能的实现由一到多而且更加趋于完善根据上述设计思想，控制器的总体方案图如图所示。，、卜一、广图总体方案图硬件电路设计电源模块的设计驱动电源和步进电机是一个有机的整体，步进电机的运行性能是步进电动机及其电源两者配合的综合表现该电源的电流一般要达到几个或几十个安培，以满足步进电机的需要我们选用开关电源作为步进电机的驱动电源同时，输出端通过稳压芯片使输出电压为稳定的电压，如图所示图电源电路驱动电路的设计本驱动电路

5、由芯片来驱动和控制电机，其实就是一个全桥驱动电路它接收的是方波，输出为跟方波占空比相同的外接电压方波其电路原理如图所示：图驱动电路显示及按键模块的设计（）显示单元的设计智林开发板配置了一块彩色液晶屏，驱动芯片是与液晶显示芯片的电路连接如图所示，处理器的脚接液晶显示芯片的，口接液晶显示芯片的，接液晶显示芯片的，接液晶显示芯片的，接液晶显示芯片的到分别接液晶显示芯片的到，（）分别与微处理器的（）口相连，控制液晶显示屏的输出与处理器的接口设计可以分为位及位控制方式，由于本设计电路采用的芯片，不存在口资源使用紧张不够使用的情况，为方便程序的编写，采用最为万方数据邵阳学院学报（自然科学版）第卷图显示单元

6、硬件连接电路常见的位接口设计，其（一）分别与微处理器的（）口相连（）按键单元的设计在这个单元中，我们采用智林开发板自带的一个游戏杆和个按钮开关作为开关量输入用，其电路原理图如图所示 图按键单元电路软件设计了使控制系统各种硬件设备能够正常运行，有效地实现实时控制和管理，除了要设计合理的硬件电路，还必须要有高质量的软件支持控制器的主程序流程图如图所示鉴于篇幅所限，在此不提供程序源代码实验结果为了验证所设计的基于的电机控制器的正确性与有效性以及控制回路和控制程序是开始！立，窭：图主程序流程图否满足系统要求通过对实验结果的分析，不断调整控制电路和控制程序，以适应控制系统的要求首先搭建一个实验平台，如图

7、所示图给出了不同情况运行时驱动信号的波形图图控制器实物图图不同情况运行时的波形图在自动控制模式下，设置控制器的速度为妇时，检测的输出波形如图（）所示随后，分别设置控制器的速度为、时，其输出波形如图（）、（）所示在手动模式下，速度设置为，其波形如图（）所示奉上上万方数据第期袁旭龙，唐杰，陈军华，李通，李建霖，邹亮：基于的步进电机控制器设计以测试电机所到达位置为例，测试结果见表表位置测试结果设定不同的角度，检测所到达位置是否精确，测试结果见表表速度测试结果从图、表和表可以看出，论文所设计的步进电机控制器具有性能优良、精度高的优点，满足步进电机控制要求结论本文借助计算机技术、数控技术、电子技术、控制

8、技术设计开发了一个步进电机开环控制系统，包括步进电机驱动器、步进电机控制器以及系统控制软件的设计经过一年的设计、调试，可以得出如下结论：（）设计中使用实现步进电机细分控制，使系统的集成性大大提高，增加设计的灵活性，缩短设计周期，简化系统设计，而日可以降低成本（）驱动器采用了作为功率驱动开关管，因而电路有以下优点：耐压高导通电流大、导通速度快、损耗低、电路简单、也更加可靠（）驱动方式改善了步进电机的负载特性，充分发挥出步进电机的性能潜力，不仅能够有效地利用能量，而且具有良好的适应性和自保护能力参考文献：张大波嵌入式系统设计原理与应用北京：机械工业出版社，慕春隶嵌入式系统的构建北京：清华大学出版社

9、田泽嵌入式系统开发与应用北京：航空航天大学出版社，季昱，林俊超，宋飞嵌入式应用系统开发典型实例北京：中国电力出版社，周立功微控制器基础与实战北京：北京航空航天大学出版社。杜春雷体系结构与编程北京：清华大学出版社，马忠梅嵌入式处理器结构与应用基础北京：北京航空航天出版社，李驹光应用系统开发详解北京：清华大学出版社，万方数据 基于ARM的步进电机控制器设计作者：袁旭龙， 唐杰， 陈军华， 李通， 李建霖， 邹亮， YUAN Xu-long， TANG Jie， CHEN Jun-hua ， LI Tong， LI Jian-lin， ZOU Liang作者单位：邵阳学院,电气工程系,湖南,邵阳,422000刊名：邵阳学院学报（自然科学版）英文刊名：JOURNAL OF SHAOYANG UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE年，卷(期：2010，07(2被引用次数：0次参考文献(8条1. 张大波 嵌入式系统设计原理与应用 20052. 慕春隶 嵌入式系统的构建 20043. 田泽 嵌入式系统开发与应用 20054.