基于STM32的步进电机控制系统
基于stm32单片机的步进电机实验报告
基于stm32单片机的步进电机实验报告步进电机是一种将电脑控制信号转换为机械运动的设备，常用于打印机、数码相机和汽车电子等领域。
本实验使用STM32单片机控制步进电机，主要目的是通过编程实现步进电机的旋转控制。
首先，我们需要了解步进电机的基本原理。
步进电机是一种能够按照一定步长精确旋转的电机。
它由定子和转子两部分组成，通过改变定子和转子的电流，使转子按照一定的角度进行旋转。
在本实验中，我们选择了一种四相八拍步进电机。
该电机有四个相位，即A、B、C、D相。
每个相位都有两个状态：正常（HIGH）和反向（LOW）。
通过改变相位的状态，可以控制步进电机的旋转。
我们使用STM32单片机作为控制器，通过编程实现对步进电机的控制。
首先，我们需要配置STM32的GPIO口为输出模式。
然后，编写程序通过改变GPIO口的状态来控制步进电机的旋转。
具体来说，我们将A、B、C、D相分别连接到STM32的四个GPIO口，设置为输出模式。
然后，通过改变GPIO口输出的电平状态，可以控制相位的状态。
为了方便控制，我们可以定义一个数组，将表示不同状态的四个元素存储起来。
通过循环控制数组中的元素，可以实现步进电机的旋转。
在实验中，我们通过实时改变数组中元素的值，可以实现不同的旋转效果。
例如，我们可以将数组逐个循环左移或右移，实现步进电机的正转或反转。
在实验过程中，我们可以观察步进电机的旋转情况，并根据需要对程序进行修改和优化。
可以通过改变步进电机的旋转速度或步进角度，来实现更加精确的控制。
总结起来，通过本次实验，我们了解了步进电机的基本原理，并通过STM32单片机控制步进电机的旋转。
通过编写程序改变GPIO口的状态，我们可以实现步进电机的正转、反转和精确控制。
这对于理解和应用步进电机技术具有重要意义。
基于STM32和L6208的步进电机控制系统
总体系统框图如图 1 所示：
1
图 1 系统框图
2.1 控制模块选择
方案一：采用 89C51 作为步进电机控制器。经典 51 单片机具有价格低廉、使用简单等 优点。但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM 空间小，不稳定等特点。
方案二：采用 STM32F103XX 作为步进电机控制器。STM32 通过寄存器模式，寻址方 式灵活，RAM 和 FLASH 容量大，运算速度快、低功耗、低电压等，且通过 TIM2 的输出比 较模式来控制步进电机以连续周期的 50%和一个可变频率。DMA 控制器可用来改变时钟周 期，Systick 定时器灵活地产生中断。
#endif /* RotationDirection_CCW */
#ifdef Half_Step Stepper_SelectMode(Stepper_Half);
#endif /* Half_Step */
#ifdef Full_Step Stepper_SelectMode(Stepper_Full);
型双 H 驱动桥，且为驱动双极步进电机而专门优化的全集成驱动器，从而大幅度减少了电
2
机控制应用所需的外围元器件的数量。此芯片产品采用 8V~52V 的单电源电压，所有的逻 辑输入引脚都配有降低噪声敏感度的磁滞功能，而且兼容 TTL/CMOS/CMOS 3.3V 电压。 为全面保护对地短路和每个电桥的两个相位之间的短路，芯片内置过流检测电路（OCD）。 OCD 电路用于监测流经上桥臂功率 DMOS 晶体管的电流，因为没有外部电阻器，所以也就 降低了功耗，符合节能要求。此外，为保证对 IC 进行的全面的保护，芯片上还集成了其它 的特殊电路：监测电源电压的低压封锁保护以及一旦结温超过 165℃时关闭所有功率输出的 热保护功能。这个器件能够适应各种应用，包括微步进应用。
基于stm32控制的步进电机程序代码
基于stm32控制的步进电机程序代码一、前言步进电机是一种常见的电机类型，其控制方式也有很多种。
在本文中，我们将介绍如何使用STM32控制步进电机。
二、硬件准备在开始编写程序之前，我们需要准备以下硬件：1. STM32单片机开发板2. 步进电机驱动板3. 步进电机4. 电源三、步进电机驱动原理步进电机驱动原理是通过不同的脉冲信号来控制步进电机转动。
其中，每个脉冲信号代表着一个步进角度，而不同的脉冲序列则可以实现不同的转速和方向。
四、STM32控制步进电机程序代码以下是基于STM32控制步进电机的程序代码：```c#include "stm32f10x.h"#define CLK_PORT GPIOA#define CLK_PIN GPIO_Pin_0#define DIR_PORT GPIOA#define DIR_PIN GPIO_Pin_1void delay_us(uint16_t us){uint16_t i;while(us--){i = 10;while(i--);}void step(uint8_t dir){if(dir == 0)GPIO_ResetBits(DIR_PORT, DIR_PIN);elseGPIO_SetBits(DIR_PORT, DIR_PIN);for(int i=0; i<200; i++){GPIO_SetBits(CLK_PORT, CLK_PIN);delay_us(2);GPIO_ResetBits(CLK_PORT, CLK_PIN);delay_us(2);}}int main(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = CLK_PIN;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_Init(CLK_PORT, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = DIR_PIN;GPIO_Init(DIR_PORT, &GPIO_InitStructure);while(1){step(0);delay_us(1000);step(1);delay_us(1000);}}```五、代码解析1. 定义了CLK_PORT和CLK_PIN，用于控制步进电机的脉冲信号。
基于stm32和tmc5160的步进电机控制系统
关键词 ：STM32F103VCT6 ；TMC5160 ；步进电机 ；DMX512 通信
中图分类号：TM383.6；TP273
文献标志码：A
DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2020.02.017 文章编号：1671-1041(2020)02-0063-04
Stepper Motor Control System Based on STM32 and TMC5160
Key words：STM32F103VCT6；TMC5160；stepper motor；DMX512 protocol
步 进 电 机 因 为 其 结 构 简 单、 控 制 方 式 容 易、 定 位 精 度高等优点，在各控制领域中广泛应用。随着生产自动化 要求的不断提高，步进电机的控制需求与日俱增，驱动方 式也已经非常成熟，在舞台灯光的控制系统中，对于步进 电机的远程控制也成为一种趋势。本文主要研究的是基于 STM32F103VCT6 单片机和 TMC5160 电机驱动芯片，应用 于舞台灯光等控制系统中，是可通过 DMX512 通信协议远 程控制的低成本，高可靠性的步进电机控制系统。
1 系统构成
本文中的步进电机控制系统的主控制芯片选用 STM32 系 列 的 STM32F103VCT6 单 片 机， 电 机 驱 动 芯 片 选 用 Trinamic 公司 2018 年新推出的 TMC5160。
STM32F103 系列单片机是意法半导体公司（ST）推出 的基于 ARM Cortex-M3 内核的 32 位处理器芯片，是一款 高性价比、速度快、效率高、外设功能丰富的单片机。
Zhang Jing1，Fan Yanyan1，Li Yong2 （1.China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd.,Beijing,100840,China； 2.China Nuclear Control System Engineering Co.,Ltd.,Beijing,102401,China）
基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇
基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计共3篇基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计1本文介绍了基于STM32和FPGA的多通道步进电机控制系统设计。
一、设计目标本次设计的目标是：设计一个可控制多路步进电机的系统，具备高效、可靠的控制方式，实现步进电机多通道运动控制的目标。
二、硬件选型1、主控芯片STM32本设计采用STM32作为主控芯片，STM32系列微控制器具有高性能、低功耗、高集成度、易于开发等优点，非常适合此类控制系统。
2、FPGA本设计采用FPGA作为数据处理和控制模块，FPGA具有可编程性和高速、低功耗的特点，在电机控制系统中有广泛的应用。
3、步进电机步进电机具有速度可调、定位精度高等特点，很适合一些高精度的位置控制系统。
4、电源模块电源模块负责为整个系统提供稳定的电源。
5、驱动模块驱动模块负责驱动步进电机，其控制原理为将电机的输入电流拆分为若干个短脉冲信号，每一个短脉冲信号控制一个步距运动。
三、系统设计1、STM32控制器设计STM32控制器是本系统的核心，其功能是读取FPGA发送的控制信号和控制步进电机的运动。
STM32控制器处理的信号主要包括方向信号、脉冲信号、微步子段等控制参数，将这些参数按照驱动模块的需求分发到各个驱动模块中，从而控制步进电机的运动。
2、FPGA模块设计FPGA模块是本系统的数据处理模块，其主要功能是接收STM32发送的指令，进行解码并且转化为步进电机的控制信号，以驱动步进电机的运动，同时FPGA模块还负责将电机的运动数据反馈回STM32，以保证整个系统的稳定运行。
3、驱动模块设计驱动模块是本系统的控制模块，其主要功能是将电机的输入电流拆分成若干个短脉冲信号，每一个短脉冲信号控制一个步距运动，从而实现对步进电机的控制。
四、系统流程1、系统初始化整个系统初始化主要包括STM32控制器的初始化、FPGA模块的初始化、各个驱动模块的初始化、电源模块的初始化，当系统初始化完成后，所有硬件设备均已经准备完成，可以开始正常的运行。
基于stm32的28byj步进电机控制设计原理
基于stm32的28byj步进电机控制设计原理
基于STM32的28BYJ步进电机控制设计原理主要包含以下几个步骤：
1. 确定步进电机的型号：28BYJ步进电机是一种减速型永磁式步进电机，其有效最大外径为28毫米，有四相八拍的工作方式。
2. 确定步进电机的工作原理：五线四相步进电机，不同相位得电会让步进电机的转子转动一个角度，按一定规律给不同的相位通电，就可以让步进电机连续转动。
通电的顺序如下表所示。
3. 控制电机的转速：通过改变延时的时间，就可以控制电机的转速。
但要注意不能太慢，也不要太快，需要不断调试以达到合理范围。
4. 控制电机的转向：调换得电的顺序，就可以控制电机的转向。
5. 连接硬件：将STM32的IO口和步进电机的四条相线连接，但要确保连接顺序正确，否则可能无法正常工作。
具体来说，如果你想让步进电机向一个方向转动，你可以按照这个方向的通电顺序给电机通电；如果你想让步进电机停止转动，你可以让所有相位的电流都停止；如果你想改变步进电机的转动方向，你可以改变通电的顺序。
此外，通过改变通电的频率，你可以改变步进电机的转速。
以上就是基于STM32的28BYJ步进电机控制设计原理。
基于STM32的微型步进电机驱动控制器设计
3.2 控制器控制策略
STM32软件负责该模块的主控制器，首先让启动模式处于非启动状态（DISABLE），外部中断也处于关闭状态。一旦启动模式被打开，即点亮LED；其次，进行速度设置、细分系数设置以及旋转角度设置。睡眠模式下LED缓慢闪烁。具体该驱动控制器软件设计流程图。
4 结论
通过系统对软硬件进行调试，该控制器实现了对步进电机速度、细分系数、任意角度的设置，并达到了预期设定的目标。此控制器可以应用在相对比较精细的项目控制中，加快项目研发周期。该模块的主要缺陷就是输出驱动电流不够大，无法应用在扭力比较大的场合中，因此，通过上述对A4988模块的分析，可以再对A4988芯片进行改进，更换导通电阻小、驱动电流大的MOS管，实现电机驱动器的设计。
1.2 A4988的工作原理
为了更加清晰地分析A4988的工作原理，首先深入分析A4988的内部结构。为A4988的内部结构图和典型的外部电路连接图。
由图1所示，A4988有一个编译器（Translator），主要负责微控制器和驱动电路的信息交互。通过该编译器可产生DA信号，配合比较器辅助PWM锁存器修复衰减信号，并且该编译器能够产生逻辑电平控制逻辑控制器，逻辑控制器再配合电流调节器和N型MOS管驱动电压共同驱动两路全桥电路。电路中所标电容必须严格与技术文档中所给的相同，Rosc主要更改并修复衰减模式，接VDD自动修复衰减，接GND电流衰减设置为增减电流同时修复。SENSE1和SENSE2检测驱动输出电压，实则是实时检测输出电流，供电流调节器调节输出电流信号，形成闭环控制。因此SENSE1和SENSE2管脚连接的电阻非常关键，一般这个电阻的阻值在零点几欧姆左右。
（1）串口通信模块[6]：主要负责上位机和下位机通信。上位机通过串口通信模块发送相应的功能指令给下位机，下位机执行上位机的指令并控制A4988驱动器模块驱动步进电机。。
stm32控制步进电机原理
stm32控制步进电机原理
STM32控制步进电机的原理是通过数字信号控制步进电机的
运动。
步进电机是一种电动机，可将电能转换成机械能，其特点是可以精确地控制旋转角度和位置。
在STM32开发板上，通常会使用GPIO（通用输入输出）引
脚来控制步进电机。
首先，需要设置GPIO引脚为输出模式。
然后，通过更改GPIO输出的高低电平来控制步进电机的转动。
具体来说，步进电机通常有两相或四相，每相对应一个线圈。
通过控制线圈的电流，可以使步进电机旋转到特定的角度。
在控制步进电机时，需要按照一定的顺序依次激活不同线圈，以实现步进电机的转动。
在STM32的程序中，可以使用定时器来生成脉冲信号，控制
步进电机的转动。
通过编写程序，使用定时器以特定的频率产生脉冲信号，并按照预定的顺序依次改变GPIO输出的状态，
从而控制步进电机转动的步数和方向。
在具体的应用中，可以根据步进电机的型号和工作要求，调整定时器的配置参数，如频率和占空比，以实现步进电机的精确控制。
需要注意的是，在控制步进电机时，还需要考虑到电机的驱动电流和供电电压，以及保护电路的设计，以确保步进电机的正常运行和保护电子设备安全。
总结起来，STM32控制步进电机的原理是通过数字信号控制步进电机的运动，使用GPIO引脚和定时器生成脉冲信号，依次改变线圈的电流激活顺序，从而控制步进电机的转动。
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基于STM32的步进电机控制系统摘要本文的主要工作是基于STM32步进电机控制系统的设计。
随着越来越多的高科技产品逐渐融入了日常生活中，步进电机控制系统发生了巨大的变化。
单片机、C 语言等前沿学科的技术的日趋成熟与实用化，使得步进电机的控制系统有了新的的研究方向与意义。
本文描述了一个由STM32微处理器、步进电机、LCD显示器、键盘等模块构成的，提供基于STM32的PWM细分技术的步进电机控制系统。
该系统采用STM32微处理器为核心，在MDK的环境下进行编程，根据键盘的输入，使STM32产生周期性PWM信号，用此信号对步进电机的速度及转动方向进行控制，并且通过LCD显示出数据。
结果表明该系统具有结构简单、工作可靠、精度高等特点.关键词：STM32微处理器；步进电机；LCD显示；PWM信号；细分技术AbstractAs well as the high-tech products gradually integrated into the daily life,servo control system has undergone tremendous changes.SCM and C language of the frontier disciplines such mature technology and practical，steering control system is a new research direction and meaning.This paper describes a STM32 microprocessors, steering, LCD display and keyboard, Based on the STM32 servo control system of PWM signal，This system uses STM32 microprocessor as the core, MDK in the environment, according to the keyboard input , STM32 produce periodic PWM signal, with this signal to the velocity and Angle of steering gear control, and through the LCD display data. The features of the simple hardware, stable operation and high precision are incarnated in the proposed system.Keywords:STM32 microprocessors; Steering system; LCD display；pulse width modulation signal；Subdivide technology目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 课题目标及意义 (2)1.3 课题任务及要求 (3)1.4 课题内容分析与实现 (3)1.5 课题论文安排介绍 (3)第2章步进电机控制系统的总体方案论证 (5)2.1 总体方案 (5)2.2 步进电机控制系统硬件方案 (5)2.3 步进电机控制系统软件方案 (6)第3章系统的硬件设计 (7)3.1 STM32开发板简介 (7)3.2 步进电机模块 (8)3.2.1 步进电机驱动模块 (8)3.2.2 步进电机驱动控制模块 (10)3.2.3 步进电机的一些特点 (11)3.2.4 步进电机的一些基本参数 (12)3.2.5 步进电机的驱动方法 (13)3.3 A/D转换模块 (13)3.3.1 模拟/数字转换（ADC）介绍 (13)3.3.2 模拟/数字转换（ADC）主要特性 (13)3.3.3 模拟/数字转换（ADC）功能描述 (14)3.4 LCD显示模块 (16)3.5 硬件电路 (17)第4章控制系统软件设计 (18)4.1 控制系统软件设计步骤 (18)4.2 Keil for ARM软件开发环境 (19)4.3 PWM细分技术简介 (20)4.3.1 PWM细分技术简介 (20)4.3.2 PWM细分技术驱动原理 (20)4.3.3 PWM细分调压调速原理 (22)4.4 主程序设计 (23)4.5 各模块程序设计 (25)4.5.1系统初始化 (25)4.5.2A/D转换程序设计 (26)4.5.3 PWM细分程序设计 (29)4.5.4电机控制程序设计 (30)4.5.5 LCD显示程序设计 (32)第5章步进电机控制系统综合调试与分析 (33)5.1 硬件电路调试 (33)5.2 软件电路调试 (34)5.3 系统联调结果与分析 (34)结论 (35)社会经济效益分析 (36)参考文献 (37)致谢 (38)附录I 电路原理图 (39)附录Ⅱ程序清单 (41)附录IV 元器件清单............................................................................ 错误!未定义书签。
第1章绪论随着电力电子技术、微电子技术、控制理论以及永磁材料的快速发展，步进电机得以迅速发展。
在现代工业生产中，生产机械一般都用电动机拖动。
随着现代化的发展，工业自动化水平不断提高，各种自动控制系统中也日益广泛地应用各种控制电机。
为了提高生产率和保证产品质量，大量的生产机械要求步进电机以不同的速度工作。
这就要求人们采用一定的方法来改变机组的转速，即对步进电机进行调速。
对电机的转速不仅要能调节，而且要求调节的范围宽广，过程平滑，调节的方法要简单、经济。
步进电机在上述方面都具有独到的优点，使它得到广泛的应用。
本文针对步进电机具有起动转距大、体积小、重量轻、转矩和转速容易控制以及效率高等十分优良的特点, 根据自动控制原理, 采用PWM细分控制方式, 设计了一个步进电机控制系统，以更好地对步进电机进行精确而又迅速的控制。
1.1课题背景STM32系列32位闪存微控制器使用来自于ARM公司具有突破性的Cortex-M3内核，该内核是专门设计于满足集高性能、低功耗、实时应用、具有竞争性价格于一体的嵌入式领域的要求。
Cortex-M3在系统结构上的增强，让STM32受益无穷；Thumb-2®指令集带来了更高的指令效率和更强的性能；通过紧耦合的嵌套矢量中断控制器，对中断事件的响应比以往更迅速；所有这些又都融入了业界领先的功耗水准。
STM32系列给MCU用户带来了前所未有的自由空间，提供了全新的32位产品选项，结合了高性能、实时、低功耗、低电压等特性，同时保持了高集成度和易于开发的优势。
由于集成了更丰富的资源、方便使用的架构以及低功耗的特性，加上有竞争力的价格，使得从16位升级到32位变得容易。
在工业生产中，常常要用到步进电机在一些对位置控制要求不高的电机控制系统如传动控制系统中，传统电机如步进电机仍有很大的优势，而要对其进行精确而又迅速的控制，就需要复杂的控制系统。
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。
通过细分来控制步进电机可以更加精确。
细分的基本概念为：步进电机通过细分驱动器的驱动，其步距角变小了。
如驱动器工作在10细分状态时，其步距角只为‘电机固有步距角’的十分之一，也就是：当驱动器工作在不细分的整步状态时，控制系统每发一个步进脉冲，电机转动1.8°；而用细分驱动器工作在10细分状态时，电机只转动了0.18°。
细分功能完全是由驱动器靠精确控制电机的相电流所产生的，与电机无关。
步进电机的细分技术实质上是一种电子阻尼技术，其主要目的是提高电机的运转精度，实现步进电机步距角的高精度细分。
其次，细分技术的附带功能是减弱或消除步进电机的低频振动，低频振荡是步进电机（尤其是反应式电机）的固有特性，而细分是消除它的唯一途径，如果步进电机有时要在共振区工作（如走圆弧），选择细分驱动器是唯一的选择。
驱动器细分后的主要优点为：完全消除了电机的低频振荡；提高了电机的输出转矩，尤其是对三相反应式电机，其力矩比不细分时提高约30-40% ；提高了电机的分辨率，由于减小了步距角、提高了步距的均匀度，‘提高电机的分辨率’是不言而喻的。
1.2课题目标及意义STM32是近年来发展非常迅速的处理器，有很好的应用前景。
将其应用于步进电机的调速控制，有极大的使用价值。
以脉宽调制技术为代表的电机数字驱动技术也在迅猛发展，将计算机应用于这一领域正好可以发挥其在数字控制方面的优势.微电子技术和计算机技术的发展，为计算机控制技术的发展和应用奠定了坚实的基础。
可以这样说，没有微处理器的仪器不能称其为仪器，没有微型机的控制系统更谈不上现代工业控制系统。
随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电力电子开关器件和传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展，电气传动装置日新月异地更新换代，直流传动系统也在不断地更新和发展。
步进电机是常用的动力提供元件，在日常生活中占据着重要的地位。
步进电机是最常见的一种电机，在各领域中得到广泛应用。
研究步进电机的速度控制，有着非常重要的意义。
研究直流电机的控制方法，对提高控制精度、节约能源等都具有重要意义。
本方案以STM32为控制核心，实现普通步进电机的转速、正反转调节功能，为进一步研究和优化步进电机控制方法提供基础。
1.3课题任务及要求通过STM32实现对步进电机的精确控制，通过按键实现正转、反转、加速、减速，并将这些信息通过TFT彩色LCD显示出来。
1.4课题内容分析与实现本设计是一种采用STM32 为核心实现步进电机控制系统。
基于设计目标的要求，本设计需要实现的硬件部分是系统的SPGT62C19B电机控制模组以及整个控制系统的编程。
首先，根据课题背景综合成本和控制精度指标等因素，选择需要的步进电机。
其次，基于成本和结构复杂的原因，本设计通过A/D转换代替键盘输入，将电压模拟信号转换为数字信号并通过LCD显示出来。
再次，设计SPGT62C19B电机控制模组，并完成硬件搭建。
最后，整体硬件和软件联调，实现任务要求。
1.5课题论文安排介绍本文的主要工作是基于STM32的步进电机控制系统的设计，介绍了整个控制系统的设计思想、主要模块的电路原理、程序结构以及测试结果等内容，整体上分为软件和硬件的两大部分来设计。