步进电机的控制原理是什么？如何实现步进电机的控制？

冬至子 2023-08-04 6752

工业控制

1219人已加入

描述

实验原理

先来看一下硬件原理图，可看到控制步进电机的管脚分别为：GPIO6[2]、GPIO6[3]、GPIO6[4]和GPIO1[15]。使用的是一路四相五线步进电机，使用的电机驱动芯片是L9110。

信号转换器

四相五线步进电机的控制方法有两种，四相四拍和四相八拍。本实验中使用的是四相四拍，称为全步控制。

四相：步进电机中有四组线圈。

四拍：步进电机A，B，C，D四组线圈的通电时序，四拍的驱动正转通电顺序为A-B-C-D-A-B-C-D-……循环往复，-A-B-C-D-四拍为一个循环周期。

五线：步进电机引出的接线数量为五根。

信号转换器

步进电机工作原理

步进电机是利用电磁铁原理，将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。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，而不受负载信号的影响。每给电机加一个脉冲信号，电机就转过一个步距角，带动机械移动一小段距离。

步进电机的速度控制：通过输入的脉冲频率快慢实现的。当发生脉冲的频率减小时，步进电机的速度就下降；当频率增加时，速度就加快。还可以通过频率的改变而提高步进电机的速度或位置精度。

步进电机的位置控制：靠给定的脉冲数量控制的。给定一个脉冲，转过一个步距角，当停止的位置确定以后，也就决定了步进电机需要给定的脉冲数。

程序流程

程序流程设计中首先要进行UART2初始化和DSP中断初始化，接着进行矩阵键盘初始化和外设使能配置，然后进行管脚复用配置和定时器初始化，接着初始化定时器中断，最后进行矩阵键盘扫描并控制步进电机的转动。

信号转换器

管脚复用源码

信号转换器

管脚复用配置

GPIO复用配置操作直接封装成了函数，使用时，相关函数通过“gpio.h”文件引用。

StarterWare API 接口：GPIOBank0Pin0PinMuxSetup();

方向配置源码

第一个参数时GPIO的基地址，第二个参数是GPIO的编号，第三个参数设置GPIO的方向

信号转换器

管脚方向配置

使用StarterWare 的库将 GPIO 口配置为输出或输入。使用时，直接包含“gpio.h”文件即可。

StarterWare API 接口：GPIODirModeSet(SOC_GPIO_0_REGS, 141, GPIO_DIR_INPUT);

数据配置源码

第一个参数是GPIO的基地址，第二个参数是GPIO的编号，第三个参数设置GPIO的电平

信号转换器

数据寄存器配置

使用 StarterWare 的库来设置GPIO的值。

使用时，直接包含“gpio.h”文件即可。

StarterWare API 接口：GPIOPinWrite(SOC_GPIO_0_REGS, 105, GPIO_PIN_LOW);

定时器配置源码

第一个参数是定时器模块寄存器的基地址，第二个参数是用于配置定时器模块。

信号转换器

定时器配置

使用 StarterWare 的库来配置定时器。

使用时，相关函数通过“timer.h”文件引用。

StarterWare API 接口：void TimerConfigure(unsigned int baseAddr, unsigned int config)

周期配置源码

第一个参数是定时器模块寄存器的基地址，第二个参数是要设置周期的定时器，第三个参数是设置的周期大小

信号转换器

定时器周期配置

使用 StarterWare 的库来配置定时器周期。

使用时，相关函数通过“gpio.h”文件引用。

StarterWare API 接口：void TimerPeriodSet(unsigned int baseAddr, unsigned int timer, unsigned int period)

定时器使能源码

第一个参数是定时器模块寄存器的基地址，第二个参数是要使能的定时器，第三个参数是配置使能定时器的模式。

信号转换器

定时器使能配置

使用 StarterWare 的库来使能定时器。

使用时，相关函数通过“gpio.h”文件引用。

StarterWare API 接口：void TimerEnable(unsigned int baseAddr, unsigned int timer, unsigned int enaMode)

操作现象

硬件连接

本实验使用的硬件接口为步进电机和UART2 RS232接口，所需硬件为实验板、仿真器、RS232 交叉串口母母线、USB转RS232串口线和电源。

（1）使用 RS232 交叉串口母母线和 USB 转 RS232 串口线连接实验板的UART2串口和电脑的 USB口。

（2）连接仿真器和电脑的USB接口，

（3）将拨码开关拨到DEBUG模式01111，连接实验箱电源，拨动电源开关上电。

串口调试工具调节

（1）先在设备管理器查看串口的端口号；

（2）再设置串口调试工具，

信号转换器

软件操作

设置好串口调试工具后，在CCS里进行相关操作

导入工程，选择Demo文件夹下的对应工程

编译工程

将CCS连接实验箱并加载程序

点击运行程序，实验板上步进电机开始转动，串口调试终端打印步进电机转动的信息。

Direction 表示转动方向，正方向转动为 Forward，反方向转动为 Backward；

SpeedLevel表示转速，最慢为 0，最快为 5；

按键 7 控制转方向。

按键 8 控制加速。

按键 9 控制减速。

按下按键 7 调转方向，按下按键 8 加速，实验板上步进电机开始反方向转动

信号转换器

打开APP阅读更多精彩内容