基于arm步进电机细分驱动控制设计

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1、西安科技大学电控学院课程设计目录1.设计目的与要求…………………………………………21.1设计目的……………………………………………………………21.2设计要求……………………………………………………………22.方案设计与论证…………………………………………22.1设计分析……………………………………………………………22.2方案论证………………………………………………………………22.3方案选择………………………………………………………………23.硬件电路……………………………………………23.1硬件结构………………………………………………………………23.2器件连接说明……

2、…………………………………………………44.软件设计…………………………………………………65调试………………………………………………………86.结论与心得………………………………………………97.参考文献…………………………………………………11附录程序……………………………………………11-23-西安科技大学电控学院课程设计1、设计的目的与要求1.1设计目的（1）设计通过按键控制步进电动机实现正转、反转和调速功能的电路，要求通过4个GPIO发出有序的矩形脉冲，控制UL2003驱动四相步进电动机。（2）通过课程设计，巩固和加深了对“ARM嵌入式系统基础教程”课程中所学的理论知

3、识和实验能力，基本掌握计算机接口应用电路的一般设计方法，提高电子电路的设计和实验能力。（3）加深对计算机软硬知识的理解，获得初步的应用经验，为以后从事生产和科研工作打下一定的基础。1.2设计要求（1）用protel画出最小系统及外围扩展电路；（2）以ARM为控制器,驱动部分需自己动手制作；（3）显示部分可用12864或者数码管。2、方案的设计与论证2.1设计分析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。电机的转速、停止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，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。本次课程设计所设计的步进电机的控制系统可

4、通过键盘设定转速和方向，并能显示转速。2.2方案论证方案一：采用ARM7的脉宽调制器PWM产生脉冲对步进电机进行控制。方案二：利用定时器定时中断进行步进电机的控制。2.3方案选择第一种方案中PWM技术是采用脉宽调制技术，即占空比不同的方波电压产生不同的平均电流使步进电机转动，通过调节占空比即可调节电机转速。精确，简单。第二种方案中采用定时器的方式，只需要几条简单的指令就可以产生具有一定频率和数目的脉冲信号，而且在整个脉冲产生过程中，CPU可用来处理其他工作，大大提高了系统的实时处理能力。考虑到课设时间短和程序的繁简程度我选择了第一种方案。3、硬件电路3.1硬件结构(1)、硬件电

5、路设计思路步进电机控制系统共分为四个模块：ARM模块、控制模块、数码显示模块、步进电机驱动模块。-23-西安科技大学电控学院课程设计ARM最小系统主要由复位电路和时钟电路组成。复位电路为ARM系统提供可靠复位，使ARM能正常启动。时钟电路采用外部时钟方式，保证ARM个功能部件都是以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。步进电机驱动模块选用八NPN达林顿连接晶体管2803为步进电机提供脉冲信号，驱动步进电机转动。该模块与ARM的P1.22—P1.25相连。(2)﹑按键的连接图图1不按下时为高电平，按下时变为低电平。(3)﹑UART0特性：管脚描述：-23-西安科技大学电控学院

6、课程设计(4)、步进电机接口由于LPC2131的GPIO驱动能力有限，必须通过ULN2003达林顿集成驱动芯片驱动步进电机，在步进电机和驱动电路间连接了电阻，防止控制紊乱而造成的电机损坏。图2(5)、器件连接说明（1）在EasyARM2138开发板上，当跳线JP6分别选择TXD0和RXD0端时方可进行UART0通信实验。（2）KEY1连接P0.16；KEY2连接P0.17；KEY3连接P0.18，KEY4连接P0.19，KEY5连接P0.20，KEY6连接P0.21。（3）步进电机的四个输入端口分别接EasyARM2131开发板上P2.2~P2.5四个端口。3.2器件连接说明（

7、1)、步进电机的工作原理该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图3是该四相反应式步进电机工作原理示意图。-23-西安科技大学电控学院课程设计图3四相步进电机步进示意图开始时，开关SB接通电源，SA、SC、SD断开，B相磁极和转子0、3号齿对齐，同时，转子的1、4号齿就和C、D相绕组磁极产生错齿，2、5号齿就和D、A相绕组磁极产生错齿。当开关SC接通电源，SB、SA、SD断开时，由于C相绕组的磁力线和1、4号齿之间