熊方 李愛民

摘要：本文基于v2Arm Cortex-M3為內(nèi)核的324A微控制器STM32F103R6，對步進(jìn)電機實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、加速、減速、停止?fàn)顟B(tài)進(jìn)行控制。該設(shè)計利用了STM32的GPIO端口、中斷、定時器等資源和技術(shù)進(jìn)行硬件、軟件設(shè)計，通過Keil軟件仿真和實驗證明，該設(shè)計方案穩(wěn)定可行，系統(tǒng)運行各項指標(biāo)符合設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：STM32;步進(jìn)電機;運動控制

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）05-0003-02

0引言

步進(jìn)電機是廣泛應(yīng)用于智能制造、汽車電子和精密儀器等領(lǐng)域的執(zhí)行器。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響。STM32系列處理器是由ST公司以Am Cortex-M3為內(nèi)核開發(fā)生產(chǎn)的32位處理器，專為高性能、低成本、低功耗的嵌入式應(yīng)用而設(shè)計。STM32F103R6屬于增強型系列處理器，有64個引腳，32KB閃存容量，工作頻為72MHz，有16個內(nèi)核中斷線、1個高級定時器、3個通用16位定時器。本文基于STM32F103R6處理器設(shè)計一款簡潔的商陛能、低成本、低功耗的步進(jìn)電機運動控制系統(tǒng)。

1系統(tǒng)方案

該系統(tǒng)包括STM[32F103R6處理器、控制按鍵、電機驅(qū)動器和步進(jìn)電機四個部分，如圖1所示。STM32接收到按鍵信息，對步進(jìn)電機運行狀態(tài)進(jìn)行控制。

2硬件設(shè)計

2.1控制鍵盤

控制鍵盤的設(shè)計采用獨立式鍵盤方式，如圖2所示。KEYO～KEY4分別與SM32的PA8-PA12連接。當(dāng)按鍵沒有按下時，引腳上是高電平;當(dāng)按鍵按下時，引腳上是低電平。

2.2電機驅(qū)動

本設(shè)計中，步進(jìn)電機驅(qū)動器采用ULN2003A，它是一種新型的七路高耐壓、大電流達(dá)林頓晶體管驅(qū)動IC，在繼電器驅(qū)動、電磁閥驅(qū)動、伺服電機以及步進(jìn)電機驅(qū)動電路當(dāng)中廣泛應(yīng)用。驅(qū)動電路如圖3所示，STEP_A、STEP_B、STEP_C、STEP_D分別接到STM32的PB8-PB11。

3軟件設(shè)計

3.1步進(jìn)電機正反轉(zhuǎn)控制

以四相八拍步進(jìn)電機為例，只要對步進(jìn)電機的各相繞組按合適的時序通電，就能使步進(jìn)電機步進(jìn)轉(zhuǎn)動。加上正時序A_AB_B_HCC_CD_D_DA_A，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)。加上反向時序步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)。正反轉(zhuǎn)控制函數(shù)void STEP MO"FOR RUN（u8 Direction）主要程序如下：

3.6步進(jìn)電機加減速控制

為了克服步進(jìn)電機失步和過沖現(xiàn)象，應(yīng)采用與電機控制相適應(yīng)的控制算法，即在啟動和停止時實行加減速控制。其實質(zhì)是在速度變化過程中控制發(fā)送脈沖的頻率實現(xiàn)速度的加減速。通常加減速算法主要有梯形曲線、指數(shù)曲線和s型曲線。

4結(jié)語

本文針對步進(jìn)電機，選用STM32F103R6芯片進(jìn)行控制。利用了STM32的GPlO口、定時器、中斷等資源和技術(shù)來完成，通過Kdl軟件進(jìn)行仿真和在開發(fā)板上進(jìn)行實驗，實現(xiàn)了步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、加速、減速的運動控制。程序中如果加人s速度曲線或其它優(yōu)化算法，可以減少步進(jìn)電機啟動和停止過程中的振動和失步現(xiàn)象，提高電機控制精度和平穩(wěn)度。該設(shè)計簡易、低成本、低功耗，便于應(yīng)用。