专利名称：基于arm的步进电机控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及基于ARM的步进电机控制器，属于电机控制领域。
背景技术：
步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件。每当对其施加一个电脉冲时，其输出轴便转过一个固定的角度，当供给连续电脉冲时就能一步一步地连续转动，这种电机的运行方式与普通匀速旋转的电机有一定的差别是步进式运动的，因此被称为步进电机。步进电机的位移量与输入脉冲严格成正比，其转速与脉冲频率和步进角有关，控制输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的接通顺序，可以得到各种需要的运行特性。尤其与数字系统配套时，体现出更大的优越性，因此广泛应用于数字控制系统中，是工矿、交通、建筑等行业中的常见动力机械。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，其控制器的需求也越来越高，在各个国民经济领域都有应用。因此，对步进电机的转速实现高精度控制具有较高的设计价值。目前大部分电机控制器采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以得到良好的效果。本设计的Cortex-MO处理器便可以充分发挥步进电机的良好性能，并且在此基础上提高精确性。它是市场上现有的最小、能耗最低、最节能的ARM处理器。该处理能耗非常低、门数量少、代码占用空间小，使得MCU开发人员能够以8位处理器的价位，获得32位处理器的性能。自从步进电机在计算机外围设备中取代小型直流电动机以后，使其设备的性能提高，很快地促进了步进电机的发展。另一方面，微型计算机和数字控制技术的发展，又将作为数控系统执行部件的步进电机应用在如电加工机床、小功率机械加工机床、测量仪器、光学和医疗仪器以及包装机械等领域。由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以得到良好的效果。
发明内容本实用新型目的是为了解决现有微处理器受其处理速度、体系架构、寻址范围、夕卜围接口资源等诸多限制，已难以得到良好的效果的问题，提供了一种基于ARM的步进电机控制器。本实用新型所述基于ARM的步进电机控制器，它包括单片机、驱动电路、功率放大与保护电路和按键电路，按键电路的外部指令输出端与单片机的外部指令输入端相连；单片机的驱动指令输出端与驱动电路的输入端相连，驱动电路的输出端与功率放大与保护电路的输入端相连，功率放大与保护电路的输出端与步进电机的控制端相连；功率放大与保护电路的超限停止指令输出端与单片机的超限停止指令输入端相连。本实用新型的优点:本实用新型以Cortex-MO系列单片机LPC1114为控制核心所设计的步进电机控制器，开发一种全新的、由32位高性能ARM微处理器组成的步进电机控制系统。用C语言编写出可以任意设置电机转速的程序，通过单片机、电机的驱动芯片L298N、相应的按键、反馈装置实现以上功能，并由IXD显示屏实时显示。通过步进电机以及单片机原理、该驱动器的硬件电路、程序组成，同时对软、硬件进行了调试，介绍了调试过程中出现的问题以及解决问题的方法。该设计具有思路明确、可靠性高、稳定性强等特点。
图1是本实用新型所述基于ARM的步进电机控制器的结构示意图；图2是驱动电路驱动步进电机的具体电路图；图3是按键电路的具体电路图。
具体实施方式
具体实施方式
一:下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于ARM的步进电机控制器，它包括单片机1、驱动电路2、功率放大与保护电路3和按键电路4，按键电路4的外部指令输出端与单片机I的外部指令输入端相连；单片机I的驱动指令输出端与驱动电路2的输入端相连，驱动电路2的输出端与功率放大与保护电路3的输入端相连，功率放大与保护电路3的输出端与步进电机的控制端相连；功率放大与保护电路3的超限停止指令输出端与单片机I的超限停止指令输入端相连。单片机I采用型号为LPC1114的ARM系列单片机来实现。单片机是将中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器芯片和一些输入/输出接口电路集成在一个芯片上的微控制器。LPCl114是以ARM的Cortex-MO为内核的微控制器，该控制器是为嵌入式系统应用而设计的32位微处理器，它性能卓越、简单易用、功耗低，更重要的是，它能显著降低所有8/16位应用的代码长度，并且可用于高集成度和低功耗的嵌入式应用。Cortex-MO是ARM研制的第二代内核，它提供了一个简单的指令集，可以实现确定性行为。LPC1114微控制器的主频时钟高达50MHz，拥有高性能的运算控制能力，每秒可执行4500多万条指令，支持睡眠、深度睡眠和深度掉电3种低功耗模式。同时，它还拥有丰富的外设组件:高达32KB片内Flash程序存储器、8KB片内SRAM、一路I2C(FM+)、一路RS-485/EIA-485 UART、两路SSP、4个通用定时器以及多达42个通用I/O 口。 驱动电路2采用L298N为核心芯片的电机驱动电路来实现。由于步进电机是一种将电脉冲信号转换成直线或角位移的执行原件，他不能直接接到直流电源上，而必须使用专用设备一步进电机控制驱动器。L298N是SGS公司的产品，是具有15个引出脚的多瓦数直插式封装的集成芯片，其封装图如图2所示。按键电路4是人机对话的主要组成部分，本设计利用4个按键组成按键电路4。在查询键盘中，如果有键按下，相应的I/O端口就会变成低电平，而其他的端口则仍旧保持高电平。其中一个按键具有启动设功能，其余三个按键作为方向、速度控制按键使用，只有启动按键按下，另外三个控制按键才可正常工作。具体按键电路如图3所示。
具体实施方式
二:本实施方式对实施方式一作进一步说明，它还包括IXD显示器5，单片机I的显示信号输出端与IXD显示器5的显示信号输入端相连。
权利要求1.基于ARM的步进电机控制器，其特征在于，它包括单片机(I)、驱动电路(2)、功率放大与保护电路(3)和按键电路(4)， 按键电路(4)的外部指令输出端与单片机(I)的外部指令输入端相连； 单片机(I)的驱动指令输出端与驱动电路(2)的输入端相连，驱动电路(2)的输出端与功率放大与保护电路(3)的输入端相连，功率放大与保护电路(3)的输出端与步进电机的控制端相连； 功率放大与保护电路(3)的超限停止指令输出端与单片机(I)的超限停止指令输入端相连。
2.根据权利要求1所述基于ARM的步进电机控制器，其特征在于，它还包括LCD显示器(5)，单片机(I)的显示信号输出端与IXD显示器(5)的显示信号输入端相连。
3.根据权利要求1所述基于ARM的步进电机控制器，其特征在于，单片机(I)采用型号为LPCl114的ARM系列单片机来实现。
4.根据权利要求1所述基于ARM的步进电机控制器，其特征在于，驱动电路(2)采用L298N为核心芯片的电机驱动电路来实现。
专利摘要基于ARM的步进电机控制器，属于电机控制领域，本实用新型为解决现有微处理器受其处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以得到良好的效果的问题。本实用新型所述基于ARM的步进电机控制器包括单片机、驱动电路、功率放大与保护电路和按键电路，按键电路的外部指令输出端与单片机的外部指令输入端相连；单片机的驱动指令输出端与驱动电路的输入端相连，驱动电路的输出端与功率放大与保护电路的输入端相连，功率放大与保护电路的输出端与步进电机的控制端相连；功率放大与保护电路的超限停止指令输出端与单片机的超限停止指令输入端相连。本实用新型用于驱动步进电机。
文档编号H02P8/14GK202978800SQ20122072714
公开日2013年6月5日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者徐泽清, 杨春光 申请人:黑龙江工程学院