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摘 要

归功于这些年材料科学和电子技术的突飞猛进 ，步进电机的研究也得以迅速推进。由于当今社会对生产率和产品质量日益提高的要求，步进电机能够精确而稳定的工作变得十分必要。也就是说要对步进电机转速进行精确细微的控制，即改变的步进电机的转速。步进电机具有启动力矩大，转动精确无累积误差等优良特点，本文着重利用步进电机的这些特点，使用自动控制原理，以STM32为核心，使用MDK编程，采用PWM细分控制方式，利用外部中断切换步进电机状态，并通过LCD显示当前状态，以更好地对步进电机的转速，转动方向以及转动角度进行精确而又迅速的控制，实现电机正转、倒转，加速转、减速转，定位转，以及加减速过程中的定速。

关键词：PWM STM32 定时器 LCD

The control of stepper motor by PWM of STM32

Abstract

Thanks to the rapid development of microelectronics, control theory and materials science, the stepper motor develops rapidly,too. In order to improve productivity and assure the quality ,it is necessary that stepper motor can work precisely, which requires people to adopt a certain way to change the speed .In this paper, we make good use of the stepper motor’s excellent characteristics ,such as big starting torque,precise rotation and no cumulative error. According to the principle of automatic control ,we use STM32 as the core, using MDK programming, using PWM subdivision control, switching stepper motor’s status by external interrupt, displaying the current status through the LCD , in order to better respond to the stepper motor speed, direction of rotation and the rotation angle for precise and quick control.The system can realize motor’s turning forward,turning back,increasing speed,decresing speed and fixed angle rotation.

Keywords: STM32;PWM;Timer;LCD

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 课题来源及研究内容 1

1.3 软硬件的研究现状 2

1.3.1 硬件 2

1.3.2 软件 2

1.4 课题内容分析与实现 2

第二章 控制总方案 4

2.1 总体方案 4

2.2 硬件设计 4

2.3 软件设计 5

第三章 系统硬件设计 6

3.1 步进电机模块 6

3.1.1 步进电机驱动模块 6

3.1.2 步进电机简单介绍 7

3.1.3 步进电机的基本参数 7

3.1.4 步进电机的驱动方法 8

3.2 LCD显示模块 9

3.3硬件原理图 12

3.3.1 STM32最小系统 12

3.3.2 供电模块 13

3.4 PCB制作 15

第四章 系统软件设计 19

4.1 步进电机正倒转的实现 19

4.2 步进电机加减速的实现 22

4.3 步进电机定位转的实现 24

4.4 程序总览 26

第五章 总结和展望 28

5.1 总结评价 28

5.2 展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第一章 绪论

在这个信息化，机械化的时代，各种控制电机广泛地使用在各种自动控制的系统中。现代工业生产中要求能对电机以特定的速度工作，即对电机进行调速，而且不仅能够调速，还要求具有宽广的调节范围，要有平滑的加减速过程，而调速方法要尽可能简单，可靠。步进电机的特点决定它可以在以上的方面发挥其优势，本文针对步进电机方便控制转矩、转速等特点，制作了一个步进电机控制系统，完成对步进电机的一些基本动作的控制及切换。

1.1 引言

STM32 系列32位Flash微控制器使用强大的Cortex-M3内核，该内核拥有优越性能的同时，又十分省电，价格也不高，深受欢迎，在嵌入式系统中有广泛的应用。Cortex-M3使用Thumb2指令集，具有更高的代码密度，这意味着程序执行起来有更高的效率；中断控制器使用嵌套方式，可以比以往更加快速的处理中断事件；另外，芯片整体有很低的功耗，这一切让这款芯片拥有了极高的水准。这款新片的资源比同类芯片丰富很多，架构也更加先进高效，并且十分省电，受再加上价格优势，受到广大用户的欢迎。现代的工业生产，在传动控制系统尤其是电机控制系统中，电机发挥了很大的作用。与此同时，芯片的发展使得复杂控制系统得以出现，也使得对步进电机的精确控制成为可能^[７]。

1.2 课题来源及研究内容

STM32 是最近几年来出现的优秀处理器，其各方面的突出优势使得其拥有很高的性价比，同时也让这种高性能芯片使用在日常工业生产中成为可能。电机为工业生产提供动力，对于我们日常生活意义极大。步进电机 是最常见的一种电机，它的优势在于能够精确转动，并且没有累积误差，这对于工业生产具有十分重要的意义。因此对步进电机的研究，提高其工作效率，或者说找到更好的控制方法，可以实现工业生产智能化，节约大量的资源，在当今这个资源日益匮乏的时代有很重要的意义。本方案使用STM32 为控制芯片，实现普通步进电机在各种状态间转换，协调工作^[８]。

1.3 软硬件的研究现状

1.3.1 硬件

步进电机驱动模块对于步进电机十分重要，如果驱动板性能不佳，步进电机很难高质量得发挥作用。

从驱动模块的构成情况来看，评价驱动电源性能，主要看它使用的功放的功率器件的性能。晶体管控制起来比较方便，作为开关元件速度也足够快，同时损耗也不高，并且由于其设计的先进性，晶体管各方面性能有了很大的提升，因此，近几年在国内外的驱动模块中使用很广泛。

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