发布时间 : 星期四 文章基于STM32的步进电机控制系统更新完毕开始阅读
CAN，PWM，2×ADC，3×USART，3 个16 位定时器－8 位/16 位单片机的终结者）
", 工业级设计，可稳定运行于-40 到85 摄氏度 ", 1 个串口 ", 1 个CAN 端口 ", 1 个USB 接口 ", 1 个SD 卡插槽
", 1 个160x128 图形点阵彩色TFT LCD ", 标准 20 针JTAG 口，用于下载与调试
", 1 个可调模拟电压控制用于ADC 输入，用来测试 STM32F103 的模数转换特性。
", 1 只扬声器用于测试PWM 输出。 ", 1 只五向游戏杆，作为开关量输入用。 1 片I2C 器件24C02
已经将芯片所有信号引出，方便二次开发 。
STM32 系列32 位闪存微控制器基于突破性的ARM Cortex-M3 内核，这是
一款专为嵌入式应用而开发的内核。Cortex-M3 内核:英国ARM 公司力推内核，致力于替代8 位/16 位单片机。使用THUMB-2 指令集，32 位性能，16 位密度，与ARM7TDMI 相比，Cortex-M3 内核要快35%，代码减少45%。
STM32 系列产品得益于Cortex-M3 在架构上进行的多项改进，包括提升性
能的同时又提高了代码密度的 Thumb-2 指令集，大幅度提高的中断响应，而且所有新功能都同时具有业界最优的功耗水平。
3.2 步进电机模块
3.2.1 步进电机驱动模块
本设计选用专用的电机驱动芯片SPGT62C19B。SPGT62C19B电机控制模组是为学生以及单片机爱好者学习步进电机和直流电机控制而设计的学习套件。模组采用凌阳SPGT62C19B电机驱动芯片，配置两相步进电机和直流电机各一台，并提供4位LED数码管用来显示电机转速等信息。模组针对SPCE061A单片机设计，可以方便地用排
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线与SPCE061A精简开发板（即“61板”）连接，可作为单片机教学、产品开发前期验证等辅助工具使用。
模组配备的步进电机为35BYJ26型永磁步进电机，工作方式为双极性两相四拍。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进电机接收到一个脉冲信号，它就按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率实现步进电机的调速。
SPGT62C19B是低电压单片式步进电机驱动器集成电路芯片，可驱动一台两相步进电机，或者两台直流电机。它带有双路H桥，可分别驱动两个独立的PNP功率管。每一个H桥都有各自独立的使能引脚，因此非常适合于需要独立控制的步进电机驱动系统。SPGT62C19B输出电压可达40v，输出电流可达750mA，由输入的逻辑电平来决定输出脉冲的宽度及频率，所以由这款芯片组成的电机驱动系统将脉冲发生器、脉冲分配器、脉冲放大器合为一体，省去了很多外围器件。
SPGT62C19B的内部由两组完全相同的控制电路组成了两路输出通道。。输入控制信号经前级缓冲后送入片内控制器，然后由控制部分进行处理并驱动晶体管，最后由OUT端口输出驱动信号以控制电机的运行。
SPGT62C19B的控制脚有如下6个：
表3.2.1SPGT62C19B的控制引脚
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引脚 20 17 16 8 9 10 名称 I01 I11 PHASE1 I02 I12 PHASE2 用途 通道1的电流大小控制 通道1的电流大小控制 通道1的电流方向控制 通道2的电流大小控制 通道2的电流大小控制 通道2的电流方向控制
以通道1为例，控制口I01与I11的不同逻辑组合可使通道1输出端产生不同大小的电流输出：
表3.2.2控制脚I01与I11逻辑组合与输出电流的关系
I01逻辑值 0 1 0 1
I11逻辑值 0 0 1 1 输出电流 Imax 2/3*Imax 1/3*Imax 0 上表中，Imax是输出电流的上限值，它与图 2.3中Vref和Rs的值有关。其关系式为：
Imax = Vref /10*Rs：
PHASE1的逻辑电平值决定了该通道的电流输出方向。PHASE1与电流方向的对应关系
表3.2.3 控制脚PHASE1与输出电流的关系
PHASE1逻辑值 0 1 输出电流方向 OUT1B -> OUT1A OUT1A -> OUT1B 3.2.2 步进电机驱动控制模块
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。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，在各个国民经济领域都有应用。
步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距
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角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。在非超载的情况下，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。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。虽然步进电机已被广泛地应用，但步进电机并不能象普通的直流电机，交流电机在常规下使用。它必须由双环形脉冲信号、功率驱动电路等组成控制系统方可使用。因此用好步进电机却非易事，它涉及到机械、电机、电子及计算机等许多专业知识。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。现在比较常用的步进电机包括反应式步进电机（VR）、永磁式步进电机（PM）、混合式步进电机（HB）和单相式步进电机等。
永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度或15度；反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大。反应式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。
混合式步进电机是指混合了永磁式和反应式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。这种步进电机的应用最为广泛，也是本次细分驱动方案所选用的步进电机。
3.2.3 步进电机的一些特点
1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2．步进电机外表允许的最高温度。
步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。
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