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□步进电机是通过输入脉冲信号来实行职掌

  步进电机是通过输入脉冲信号来举办支配_电子/电道_工程科技_专业材料。小序 步进电机是通过输入脉冲信号来举办支配□□□□□, 电机的总转动角度由输入脉冲数决议□□□□□, 而电 机的转速由脉冲信号频率决议。 跟着计划机时间的提高和出产自愿化水准的提升□□□, 步进电机 正在邦民经济各规模中被普通使

  小序 步进电机是通过输入脉冲信号来举办支配□□□□□, 电机的总转动角度由输入脉冲数决议□□□, 而电 机的转速由脉冲信号频率决议。 跟着计划机时间的提高和出产自愿化水准的提升□□□, 步进电机 正在邦民经济各规模中被普通利用。 正在良众的现实运用中□□□□, 通常必要众台步进电机事务于统一个别例中□□□, 可是每台步进电机 的传动间隔却各不相通。这种景况下□□□□,能够采用每台电机独自运转□□□□□,程序支配的手段□□□□,这种 手段显著的偏差是效力低。针对这种景况□□□,本文提出愚弄 STM32 系列单片机的优秀个性如 DMA 以及众条 PWM 输出通道□□□□□,正在统一体例内举办众台步进电机同步运转的优化支配体例 考虑。 体例硬件策画 本体例采用 STM32F10X 系列单片机行为主控芯片□□□□□,该芯片是一款 ARM Cortex-M3 内 核的处分器□□□□□,很适合正在支配规模运用□□□□□,具有速率速□□□□□,效力高□□□□□,价值低□□□,以及充足的外设效用 等长处。同时 STM32 具有本人特别的长处□□□□□:正在 Cortex-M3 架构前进行了众项鼎新□□□□,正在提拔 功能的同时□□□□□,一齐新效用都具有较低的功耗□□□□□,其内核电压为 1.8V□□□□□,芯片电压为 3.3V□□□□□,能够 采取睡眠形式、待机形式□□□□□,确保低功耗运用的请求;相对付 ARM 系列的其他芯片□□□,STM32 运转速率更速; 7 个 TIM 最众能够发作 28 个精准的 PWM 信号□□□□, 轻易地用于步进电机支配; 充足的通讯模块便于上位机举办通讯[1]。其它 STM32 还装备了相当完满的 DMA 资源□□□:两 个 DMA 支配器共有 12 个通道(DMA1 有 7 个通道□□□□,DMA2 有 5 个通道) □□□□□,每个通道特意用 来拘束来自于一个或者众个外设对存储器拜候的 DMA 苦求□□□□□,尚有一个仲裁器来妥协各个 DMA 苦求的优先权。 凭据利用步进电机的现实景况□□□, 应当采用相对付的步进驱动器。 步进驱动器分为 2 相步 进驱动器、3 相步进驱动器、5 相步进驱动器等分别品种□□□□,平时景况下□□□□□,其驱动电流可调□□□, 驱动电流的细分数也可调。 本体例采用 3 台两相四线MA 来驱动。体例总体计划如图 1 所示。 体例软件策画 2.1 众台步进电机同步运转支配手段 要告终众台步进电机的同步运转□□□,就必要告终众台步进电机的同时启动、加快、匀速、 减速及制动。然而一目了然□□□,步进电机正在启动、步进电机的脉冲怎么给休止以及更改速率都必要一个渐进的进程□□□□, 它受到迁入频率、迁出频率等时间目标的局限□□□,因而□□□,支配步进电机驱动器的步进脉冲信号 必需是一种频率可控□□□□,脉冲数目可控的脉冲信号。一个模范的步进电机的运转进程如图 2 所示□□□□,T1 之前的时间是步进电机的加快段□□□□,步进频率从 V0 上升到了 V1□□□□,这里能够是线性 升速或者其他升速弧线 是匀速运转阶段□□□,步进频率褂讪。T2 到 T3 时间是步进电 机减速段[2]。如图所示 假如两台步进电机每次调剂的 PWM 信号频率运转的时分相通□□□□,同时启动后的加快、匀 速、减速进程颠末相通的调剂次数□□□□,则同时休止运转。即 A 电机各次调剂后运转时分为□□□□: t11, t12 , t1n ,B 电 机 各 次 调 整 后 运 行 时 间 为 □□□: t2 , t , 1 2 2 t n , 2使 t11 ? t21, , t1n ? t2n ,则两电机可同步结束全面运动进程。 要告终对 PWM 脉冲频率的支配□□□,就要先显着它的决议要素。咱们已知其决议要素包 括 □□□:f(时钟频率) 、M(预分频值) 、T(计数周期) 。个中 f 和 T 平时是褂讪的□□□,如许我 们只要通过更改 M 来告终输出脉冲频率的调剂。 起初把个中一台电机行为基准□□□□□,连系现实需求给电机次第设定 6 个 M 值来结束运转过 程□□□,其值为 M 1? ,? ? 1,2,? ? ?,6 。凭据公式V1? ? 对应的电机步速V1? ,? ? 1,2,? ? ?,6 。 每个步速运转下所走过的步数分手创立为 N 1 正在各步速下 ? ,? ? 8,8,2,12,12,12 。 f (M 1? ? 1)(T ? 1) 可求出各预分频值 运转时□□□□,步进电机走过的步速占总步速的比重能够调剂。进一步可得出 t? ? N (M ? 1)(T? 1) N1 ? ? 1 1? ,? ? 1,2, V1? ?f ,6 第 2 台步进电机每个步速运转下所走过的步进分手设 N 2 ? ,? ? 8,8,2,12,12,12 。步进电机的脉冲怎么给 t? ? Kede N 1(M 1? ? 1)(T? 1) N 2(M 2? ? 1)(T? 1) ? ?f ?f M 2? ? N 1(M2? ? 1) ? 1,? ? 1,2, N2 ,6 正在次第策画中□□□□,通过计划并策画并设定 M 1? □□□□□, M 2? □□□□□, t? t□□□,即可告终对步进电机的同步 支配。遵守此类手段能够告终对众台步进电机的同步支配[]。 2.2 通过 DMA 效用告终优化支配 平时是通过依时器终了形式发作脉冲,升速或减速的频率和步数仍然以数组的形式存储 正在单片机的 FLASH 中□□□□,数组中的数据必需连系电机的材料和一再的实行来确定最佳的值。 把升减速外的第一个值装入依时器 TIM1 的装载寄存器□□□□□,启动依时器 TIM1□□□□,然后正在每个定 时器终了到来时□□□□, 起初输出一个脉冲信号□□□,步进电机的脉冲怎么给 然后凭据已走的步数查外得出下一步进脉冲信号 必要的频率来更新依时器的装载值□□□,结果退出终了[]。这种手段的长处是合适性好□□□□,正在终了 中能够告终各样算法。偏差是 CPU 的占用率高□□□□,加倍是支配那些利用高细分数的步进电机 支配器正在高转速时□□□,必要很高频率的脉冲信号□□□□□,单片机运算时分被依时器终了多量占用□□□,特 别是体例中存正在众台步进电机同时运转的景况。 如图 3 所示□□□, 依时器终了与步进脉冲的联系。 依时器终了与步进脉冲的联系 针对这种众台步进电机同时运转□□□□, CPU 占用率过高的景况□□□, 提出通过 DMA 效用告终优 化支配。CPU 最紧张的事务是举办数据的运算□□□,搬运数据是其浩繁性能中对照不紧张的一 种。DMA 即是存储器直接存取,正在搬运数据的恶果上□□□□,利用 DMA 比利用 CPU 来推广显得 神速而高效得众。 这种手段的根基思念即是□□□□: 起初把存放步进脉冲频率外值得所在行为 DMA 通道的源地 址□□□□□,而把依时器的自愿装载寄存器的所在行为 DMA 通道的目标所在;然后把依时器摆设为 PWM 输出□□□□,利用主从触发形式□□□□□,当依时器被更新时□□□□□,输出一个 PWM 脉冲。步进电机的脉冲怎么给每通过 DMA 自愿装载依时器一次□□□,就会输出一个 PWM 脉冲。如图 4 所示□□□□□,DMA 终了与步进脉冲的合 系。 DMA 终了与步进脉冲的联系 这种手段的长处即是□□□:CPU 占用率极低。同时□□□□,利用 DMA 的偏差即是精巧性差□□□,必要正在电 机启动前计划好全面运动轨迹。这种支配手段无需 CPU 过众的干扰□□□□,能够支配众台步进电 机的运动□□□,结束较为繁复的体例举措。 2.3 次第流程支配 体例中步进电机所支配的兴办从初始地方下手运转□□□, 但步进电机的现实地方相对初始位 置通常会有必然的差错□□□□□, 因而软件体例中应当有回零效用□□□□□, 使步进电机启动前回到初始地方。 体例初始化中席卷了 DMA 的摆设,结束初始化后□□□□,通过硬件终了来触发回零次第。然后根 据串口终了的形式络续收受上位机指令□□□, 正在终了任事次第中把指令的间隔音信 L1,L2 计划后 转化为电机运转 N1,N2,然后再依照策画好的次第□□□,求出 M1、M2□□□□□, 电机运转 时分后□□□□,及时读取联系地方音信通过计划并转化 为步进电机运转步数□□□,连系支配指令的步数□□□□□,采纳过失支配的手段。若过失Δ L1、Δ L2 超 出规矩值□□□□□,那么次第就会把 Δ L1、Δ L2 分手赋值给 L1、L2 □□□□□,接下来轮回推广上述次第□□□, 直至过失到达批准值。告终标的的地方搬动之后□□□□,返回音信给上位机□□□□□,上位机就会把接下来 的标的地方以及间隔音信发到 STM32 主控板□□□,云云轮回下去直到结束总标的地方搬动。 体例次第流程支配图如图所示。 实行结果 用两台步进电机行为考虑对象□□□,利用步进电机拖动摄像头众次间断运转必然间隔□□□□□,每 次间断时分设定为 4s□□□,每次运转间隔分手设定为 60cm□□□□,40cm□□□,同时凭据前次运转结果改进 下次要运转的间隔。 正在一齐运转数据落选取一连的 5 组数据□□□□,如外 1、外 2 所示。

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