毕业设计（论文）-基于arm的步进电机细分驱动控制设计

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1、基于ARM的步进电机细分驱动控制设计引言随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。本控制系统的设计，由硬件设计和软件设计两部分组成。其中，硬件设计主要包括ARM最小系统、控制模块、步进电机驱动模块、数码显示模块等功能模块的设计，以及硬件电路在电路板上的实现。软件设计包括主程序以及各个模块的控制程序，最终实现对步进电机转动方向及转动速度的控制，并且将步进电机的转动速度动态显示在L

2、ED数码管上。本系统具有智能性、实用性及可靠性的特点。一、ARM的简介1.概念;ARM（AdvancedRISCMachines）处理器是Acorn计算机有限公司面向低预算市场设计的第一款RISC微处理器。更早称作AcornRISCMachine。　　ARM处理器本身是32位设计，但也配备16位指令集。一般来讲比等价32位代码节省达35%，却能保留32位系统的所有优势。ARM的Jazelle技术使Java加速得到比基于软件的Java虚拟机第31页(JVM)高得多的性能，和同等的非Java加速核相比功耗降低80%。CPU功能上增加DSP指令集提供增强的16位和32位算术运算能力，提

3、高了性能和灵活性。ARM还提供两个前沿特性来辅助带深嵌入处理器的高集成SoC器件的调试，它们是嵌入式ICE-RT逻辑和嵌入式跟踪宏核(ETMS)系列。2.特点：ARM处理器的三大特点是：耗电少功能强、16位/32位双指令集和合作伙伴众多。　　1、体积小、低功耗、低成本、高性能；　　2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；　　3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；　　4、大多数数据操作都在寄存器中完成；　　5、寻址方式灵活简单，执行效率高；　　6、指令长度固定。(3)体系结构:　　①CISC（Complex　Instruction　Se

4、t　Computer，复杂指令集计算机）　　在CISC指令集的各种指令中，大约有20%的指令会被反复使用，占整个程序代码的80%。而余下的80%的指令却不经常使用，在程序设计中只占20%。　　②RISC（Reduced　Instruction　Set　Computer，精简指令集计算机）　　RISC结构优先选取使用频最高的简单指令，避免复杂指令；将指令长度固定，指令格式和寻地方式种类减少；以控制逻辑为主，不用或少用微码控制等　　RISC体系结构应具有如下特点：　　1　采用固定长度的指令格式，指令归整、简单、基本寻址方式有2～3种。第31页　　2　使用单周期指令，便于流水线操作执行

5、。　　3　大量使用寄存器，数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/　存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率。(4)寄存器结构ARM处理器共有37个寄存器，被分为若干个组（BANK），这些寄存器包括:①31个通用寄存器，包括程序计数器（PC指针），均为32位的寄存器。　　②6个状态寄存器，用以标识CPU的工作状态及程序的运行状态，均为32位，目前只使用了其中的一部分。3.指令结构　　ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集：ARM指令集和Thumb指令集。其中，ARM指令为32位的长度，Thumb指令为16位长度。Thumb指令集为ARM指令集的功能子集，但与等价的

6、ARM代码相比较，可节省30%～40%以上的存储空间，同时具备32位代码的所有优点。本实验采用ARM中ARM7引系列的LPC2131二．硬件电路设计1、硬件电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。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。第

7、31页2、总体框图设计总体设计框图如图2-1所示：LPC2131控制模块电机驱动模块步进电机图2-1总体设计框图说明如下：(1)ARM接受按键信息，改变系统内部变量值。(2)ARM输出脉冲信号，控制步进电机转动。三、步进电机1.步进电机概念步进电机是一种能够将电脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步电动机。单相步进电动机有单路电脉冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多相方波脉冲驱动，用途很广。　使用多相步进电动机时，单路电