【正文】 void turn_stop(void)。 以下為步進(jìn)電機(jī)各種控制函數(shù)： void turn_zh(void)。 步進(jìn)電機(jī) 控制 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 具體工作原理詳見 節(jié) 。只有當(dāng) VAL 值為 0 時，計數(shù)器自動重載 RELOAD。在 STM32F10X系列處理器 的應(yīng)用中，使用 ARM CortexM3 內(nèi)核的 SysTick 作為定時時鐘，設(shè)定每一毫秒產(chǎn)生一次中斷，在中斷處理函數(shù)里對 N 減一，在 Delay(N) 函數(shù)中循環(huán)檢測 N 是否為 0，不為 0 則進(jìn)行循環(huán)等待；若為 0 則關(guān)閉 SysTick 時鐘，退出函數(shù)。因此，需要一個定時器來產(chǎn)生周期性的中斷，而且最好還讓用戶程序不能隨意訪問它的寄存器，以維持操作系統(tǒng)“心跳”的節(jié)律。 2) 硬件延時準(zhǔn)確， 不用考慮內(nèi)部程序的處理情況，就可以反應(yīng)準(zhǔn)確的時間間隔響應(yīng)；而這一點軟件延時由于內(nèi)部處理的程序不同，指令周期不同，江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 產(chǎn)生的時間間隔也不同。采用 Systick 定時器獲得時間間隔是采用硬件延時的手段，比較軟件延時可以知道有一下幾個特點： 1) 硬件延時占用了硬件資源，但是不占用 CPU 的運算資源。 通過軟件設(shè)置的優(yōu)先級權(quán)限高于硬件優(yōu)先級。可以給中斷設(shè)置軟件優(yōu)先級以及對其進(jìn)行分組。下表列出了異常的類型、位置和優(yōu)先級。CortexM3 處理器支持尾鏈技術(shù)，即當(dāng)發(fā)生背靠背中斷時，無需保存和恢復(fù)狀態(tài)，而是繼續(xù)執(zhí)行。 CortexM3 處理器和 嵌套向量中斷控制器 NVIC 對所有優(yōu)先級進(jìn)行劃分和處理。 配置順序 如下： 1) 設(shè)置 RCC_CR 啟動 HSE，并確認(rèn) HSE 正常， 2) 設(shè)置 FLASH_ACR 設(shè)置 FLASH 緩沖 3) 設(shè)置 RCC_CFGR 確定 PLL 倍率， PLL 輸入源， HSE 分頻， APB 時鐘分頻。 1 2 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 表 51 RCC 寄存器 寄存器 描述 CR 時鐘控制寄存器 CFGR 時鐘配置寄存器 CIR 時鐘中斷寄存器 APB2RSTR APB2 外設(shè)復(fù)位寄存器 APB1RSTR APB1 外設(shè)復(fù)位寄存器 AHBENR AHB 外設(shè)時鐘使能寄存器 APB2ENR APB2 外設(shè)時鐘使能寄存器 APB1ENR APB1 外設(shè)時鐘使能寄存器 BDCR 備份域控制寄存器 CSR 控制 /狀態(tài)寄存器 上 表 51 RCC 寄存器 羅列出配置 系統(tǒng)時鐘的各種寄存器 ， 結(jié)合 每個寄存器的具體配置將完成系統(tǒng)時鐘的初始化。 基于 C/C++編程，在這里定義需要的宏還有設(shè)置頭文件的包含路徑， 在 C/C++頁中進(jìn)行設(shè)置 ? 圖中 1定義宏： STM32FX0X_MD是 STM32F103C8芯片啟動文件的規(guī)格，表示芯片文中等密度的； USE_STDPERIPH_DRIVER 是基于庫編程而需項目管理窗口 編輯窗口 輸出窗口 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 要的宏定義，如果但是使用寄存器編程不需要設(shè)置，本文是基于庫編程，發(fā)揮本芯片的功能； ? 圖中 2 設(shè)置頭文件的包含路徑，使編譯的時候工程能夠找到編譯的頭文件?！保ㄒ部梢酝ㄟ^點擊工程窗口的 Target 1”，然后使用菜單“ Project” “ Options for Target 39。 uVision4 集成了 C 語言編輯器，宏編譯，鏈接 /定位，以及 HEX 文件產(chǎn)生器。 4. 修改源程序中的錯誤。因此很多開發(fā) ARM應(yīng)用的工程師，都對它十分喜歡。本章將先對 STM32 常用的開發(fā)工具 Keil MDK 進(jìn)行簡單介紹，并構(gòu)建工程模板。 STM32F101xx 和 STM32F103xx 在整個文檔中被寫作 STM32F101x。對大多數(shù)應(yīng)用程序來說，用戶可以直接使用之，對于那些在代碼大小和執(zhí)行速度方面有嚴(yán)格要求的應(yīng)用程序，該固件庫驅(qū)動程序可以作為如何設(shè)置外設(shè)的一份參考資料，根據(jù)實際需求對其進(jìn)行調(diào)整。因此，使用本固態(tài)函數(shù)庫可以大大減少用戶的程序編寫時間，進(jìn)而降低開發(fā)成本。 開始 初始化時鐘 NVIC 管理 LED 顯示 按鍵 是否 按下 判斷是哪個按鍵按電機(jī)正轉(zhuǎn) 鍵 1 電機(jī)反轉(zhuǎn) 鍵 1 電機(jī)加速 鍵 3 鍵 4 是 否 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 圖 51 程序流程圖 本課題軟件系統(tǒng)設(shè)計 將 采用的是 32 位基于 ARM 微控制器 STM32F101xx與STM32F103xx 的固件函數(shù)庫 。主程序主要完成硬件初始化、子程序調(diào)用等功能。 4) 制動按鍵按下時，處理器接收到制動信號， 運行制動程序 ， 步進(jìn)電機(jī) 在任何狀態(tài)下都立刻禁止。 指示正轉(zhuǎn)的 LED 根據(jù) 相應(yīng)的轉(zhuǎn)速閃爍，指示反轉(zhuǎn)的 LED 熄滅。 將步進(jìn)電機(jī)的工作狀態(tài)控制賦予按鍵功能上， 極大的提高了人機(jī)的交互平臺。每個獨立式按鍵單獨占有一根 GPIO 口線，每根 GPIO 口線的工作狀態(tài)不會影響其他 GPIO 口線的工作狀態(tài)，這是一個最簡單易懂的按鍵結(jié)構(gòu) 。 按鍵 模塊 中每一個按鍵都是一個常開的開關(guān)電路，當(dāng)所設(shè)置的功能鍵或數(shù)字鍵按下時，則處于閉合狀態(tài)，對于一組鍵或一個鍵盤，需要通過接口電路與單片機(jī)相連，以便把鍵的開關(guān)狀態(tài)通知單片機(jī)。 如下圖 45 LED 電路圖 中有 8 路發(fā)光二極管， 每一個發(fā)光二極管接在獨立的端口上， 可以獨立的工作。 LED 驅(qū)動電路除了要滿足安全要求外，另外的基本功能應(yīng)有兩個方面，一是盡可能保持恒流特性，尤其在電源電壓發(fā)生177。程序可根據(jù)這個原理來設(shè)計。 這 8 個脈沖序列 將直接由 具有 高壓大電流 的 電流驅(qū)動模塊 ULN2020達(dá)林頓芯片 輸入 。如果步進(jìn)電機(jī)的引線是 6 根，那么它是多段式單極性步進(jìn)電機(jī)有兩個繞組，每個繞組分別有一個中間抽頭引線。兩個線圈的極性相反，卷繞在同一鐵芯上，具有同一個中間抽頭。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 圖 43 電流驅(qū)動模塊 電路連接圖 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本課題使用其中四個輸入端口 ，用來驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工作。 本 課題 采用的驅(qū)動芯片是 ULN2020 達(dá)林頓芯片。 本微處理器模塊 脈沖發(fā)生模塊 電流驅(qū)動模塊 LED 顯示模塊 步進(jìn)電機(jī) 按鍵模塊 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 課題 將 采用 GPIOA 的 四個端口 GPIOA_Pin_0， GPIOA_Pin_1， GPIOA_Pin_2，GPIOA_Pin_3 分別對步進(jìn)電機(jī)的 A， B， C， D 四個相序 輸入脈沖 序列 。 圖 41 硬件系統(tǒng)設(shè)計框圖 本課題 采用 為 處理器 的是 意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics)公司 設(shè)計 并 生產(chǎn)的STM32F103C8 處理器 專門 為 要求高性能、低成本、低功耗 、基于控制類 的嵌入式應(yīng)用 系統(tǒng) 而 設(shè)計 。軟件 系統(tǒng)設(shè)計 部分的設(shè)計包括鍵盤掃描模塊、脈沖發(fā)出模塊、 LED 顯示模塊、延時模塊和速度調(diào)節(jié)模塊等。 發(fā)光二極管 具有 的反向擊穿電壓約 5 伏。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。 圖 37 按鍵開關(guān) 實物圖 發(fā)光二極管 發(fā)光二極管 是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能， 常簡寫為 LED。 功能 特點 ： 1) 高電壓輸出 50V 2) 輸出鉗位二極管 3) 輸入兼容各種類型的邏輯電路 4) 應(yīng)用繼電器驅(qū)動器 圖 36 ULN2020 原理圖 按鍵 開關(guān) 按鍵 開關(guān)是一種電子開關(guān)，使用時輕輕點按開關(guān)按鈕就可使開關(guān)接通，當(dāng)松開手時開關(guān)即斷開，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是靠金屬彈片受力彈動來實現(xiàn)通斷的。因此，許多公司都生產(chǎn)高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列產(chǎn)品，從而形成了各種系列產(chǎn)品。 （以 4 線 2 相為例） 1) 單拍： (A) – B – A – (B) 2) 雙拍： (A B) – AB – (AB) – (AB) 3) 半拍： (A) – (A B) – B – AB – A– (AB) – (B – (AB) ULN2020 達(dá)林頓陣列驅(qū)動芯片 特性與應(yīng)用 ULN2020 是高耐壓、大電流復(fù)合晶體管陣列，由七個硅 NPN 復(fù)合晶體管組成。如果在某兩根引線之間能夠測量到阻值，那么這兩 根引線之間就屬于一個繞組，其他兩根線之間是另外一個繞組。雙極性步進(jìn)電機(jī)的每個繞組需要一個可逆電源，通常由 H 橋驅(qū)動電路提供。因此每個繞組都既可以是 N 極又可以是 S 極。雙拍方式的優(yōu)點是比單拍方式多獲得 %的輸出力矩，不過代價是需要花費后者的雙倍的能量，因為它有兩相繞組同時通電。如果步進(jìn)電機(jī)的引線是 6 根，那么它是多段式單極性步進(jìn)電機(jī)有兩個繞組，每個繞組分別有一個中間抽頭引線。兩個線圈的極性相反，卷繞在同一鐵芯上，具有同一個中間抽頭。步進(jìn)電機(jī)廣泛應(yīng)用在各種自動化控制系統(tǒng)和精密機(jī)械等領(lǐng)域，如數(shù)控機(jī)床、繪圖儀、自動記錄儀表和數(shù)模轉(zhuǎn)換等裝置，在航空航天遙測等高端精密領(lǐng)域中應(yīng)用也十分廣泛。完整的 STM32F103C8增強(qiáng)型系列產(chǎn)品包括從 36 腳至 100 腳的五種不 同封裝形式；根據(jù)不同的封裝形式，器件中的外設(shè)配置不盡相同。所有型號的器件都包含 2 個 12 位的 ADC、 3 個通用 16 位定時器和一個 PWM 定時器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá) 2 個 I2C 和 SPI、 3 個 USART、一個 USB和一個 CAN。采用 50MHZ 速率輸出（不考慮功耗）。除了具有模擬輸入功能的端口，所有的 GPIO 引腳都有大電流通過能力。另外，APB2 分頻器還有一路輸出供 ADC 分頻器使用，分頻后送給 ADC 模塊使用。該倍頻器可選擇 1 或者 2 倍頻，時鐘 輸 出供定時器 4使用。 2) 通過 8 分頻后送給 Cortex 的系統(tǒng)定時器時鐘。 STM32F10X 的 時鐘結(jié)構(gòu) 在 STM32F10X 處理器中系統(tǒng)時鐘 SYSCLK 來源有三個： ? HSI 內(nèi)置時鐘振蕩器 ? HSE 外部時鐘振蕩器 ? PLL 時鐘 系統(tǒng)時鐘 SYSCLK，它是供 STM32 中絕大部分部件工作的時鐘源。 11) ARMv6 不對齊訪問。 7) Handler 和 Tread 模式。 3) 三級流水線。 為降低器件成本， ARM CortexM3 處理器采用了與系統(tǒng)部件緊耦合的實現(xiàn)方法，來縮小芯片面積，其內(nèi)核面積比現(xiàn)有的三級流水線內(nèi)核縮小了 30%。它是為功耗和價格敏感的應(yīng)用領(lǐng)域而專門設(shè)計的、具有較高性能的處理器，應(yīng)用范圍可從低端微控制器到復(fù)雜 SoC。增強(qiáng)型系列時鐘頻率達(dá)到 72MHz，是同類產(chǎn)品中性能最高的產(chǎn)品；基本型時鐘頻率為 36MHz，以 16 位產(chǎn)品的價格得到比 16位產(chǎn)品大幅提升的性能 ，是 16 位產(chǎn)品用戶的最佳選擇。結(jié)合以上的選型考慮最終選擇 STM32F10X系列的處理器作為步進(jìn)電機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計的核心處理器。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 第二章 微 控制器 處理器的選型 在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計中，微控制器起著關(guān)鍵的作用。 3) 加速 ： 步進(jìn)電機(jī)將以越來越快的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動。 江西理工大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)研究內(nèi)容 本課題將通過 微處理器控制脈沖數(shù)和脈沖頻率的輸出控制電流驅(qū)動器 從而達(dá)到步進(jìn)電機(jī)的各項控制 。微處理器控制端口的脈沖 數(shù)和脈沖頻率的 輸出 ，使得步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速的控制靈活。 結(jié)合 微處理器 對其他信號的采集、運算及控制，使得步進(jìn)電機(jī)的 使用更加 廣泛 、智能化 。 雖然步進(jìn)電機(jī)是一種數(shù)控原件，易于同數(shù)字電路接口。 關(guān)鍵字： 步進(jìn)電機(jī) ； 電脈沖 ； 脈沖發(fā)生 器 ； 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng) Abstract The design is based on the stepper motor work, bined with the microcontroller, digital equipment interface and other professional theoretical knowledge and basic skills, to study and solve a prehensive training on practical problems. Through the whole process of design, training the knowledge solution actual problem abili