L298驅動步進電機及程序

1、L298驅動步進電機摘要：本系統采用STM32作為主控制芯片，用L298驅動步進電機，并由按鍵分別控制步進電機的啟/停，快速/慢速，整步/半步，正轉/反轉，發(fā)光二極管顯示按鍵情況。實現了步進電機的基本功能。關鍵詞：STM32、L298、步進電機Abstract: This system adopts STM32 micro processer as main controller. The stepper is driven by L298 chip,and the Keys controls the steppers mode separately as START/STOP,FAST/SL

2、OW,FULL/HALF,CW/CCW, then LED shows whether the Key is pressed .The system achieved the base functions easily.Key words: STM32, L298, stepper motor第1章 引 言本系統采用STM32F103XX微控制器驅動步進電機的方法，由按鍵來執(zhí)行整步和半步模式來控制L298，并驅動步進電機。用戶可以選擇：操作模式（整步/半步）；電機旋轉方式（順時針/逆時針）；當前控制模式（快速/慢速）。這種方法使用中密度STM32F103XX微控制器和常用電機驅動L298,這是

3、性價比最高和最簡單的方式獲得最小的CPU負載。Cortex-M3是專門在微控制系統和無線網絡等對功耗和成本敏感的嵌入式應用領域實現高系統性能而設計的，它大大簡化了編程的復雜性，集高性能、低功耗、低成本于一體。第2章 方案比較與論證總體系統框圖如圖1所示：圖1 系統框圖2.1 控制模塊選擇方案一：采用89C51作為步進電機控制器。經典51單片機具有價格低廉、使用簡單等優(yōu)點。但其運算速度低，功能單一，RAM、ROM空間小，不穩(wěn)定等特點。方案二：采用STM32F103XX作為步進電機控制器。STM32通過寄存器模式，尋址方式靈活，RAM和FLASH容量大，運算速度快、低功耗、低電壓等，且通過TIM2

4、的輸出比較模式來控制步進電機以連續(xù)周期的50%和一個可變頻率。DMA控制器可用來改變時鐘周期，Systick定時器靈活地產生中斷?；谝陨戏治?，選擇方案二。2.2 電機的選擇方案一：采用直流電機。直流電機具有優(yōu)良的調速特性，調速平滑、方便，調整范圍廣；過載能力強，能承受頻繁的沖擊負載，可實現頻繁的無極快速啟動、制動和反轉；能滿足生產自動化系統各種不同的特殊運行要求。直流電機的工作狀態(tài)可分為兩種：開環(huán)狀態(tài)和閉環(huán)狀態(tài)。直流電機工作在開環(huán)狀態(tài)時，電路相對簡單，但其定位性能比較差。直流電機工作的閉環(huán)狀態(tài)時，其定位性能精確，但是相對開環(huán)狀態(tài)又要增加很多檢測器件，使用的元器件多，電路非常復雜。方案二：采用

5、步進電機。步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉速、啟停的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，即給電機一個脈沖信號， 電機則轉過一個步距角。因此，步進電機具有快速啟停能力，如果負荷不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉矩值，就能立即使步進電機啟動或反轉，而且步進電機的轉換精度高，驅動電路簡單，非常適合定位控制系統。基于以上分析，選擇方案二。2.3 驅動模塊的選擇方案一：采用繼電器對電動機的開和關進行控制，通過開關的切換對電機的速度進行調整。這個方案的優(yōu)點是電路較為簡單，實現容易；缺點是繼電器的響應速度慢、機械結構易損壞、壽命較短。方案

6、二： 采用DSP芯片，配以電機控制所需要的外圍功能電路，通過數控電壓源調節(jié)電機運行速度，實現控制物體的運動軌跡。該方案優(yōu)點是體積小、結構緊湊、使用便捷、可靠性提高。但系統軟硬件復雜、成本高。方案三： 采用專用芯片L298N。L298N是一個具有高電壓大電流的全橋驅動芯片，它相應頻率高，且還帶有控制使能端。用該芯片作為電機驅動，操作方便，穩(wěn)定性好，性能優(yōu)良?；谏鲜隼碚摲治龊蛯嶋H情況，擬定選擇方案三。第3章 系統硬件設計3.1 電機驅動系統的設計按鍵Key1、Key2、Key3、Key4分別控制電機的START/STOP、 FAST/SLOW、 HALF/FULL、CW/CCW，作為驅動芯片L2

7、98的控制信號的輸入端，按鍵控制電路和L298的封裝分別如圖2和圖3所示：圖2 按鍵原理圖圖3 L298N封裝圖L298引腳的功能如下所示：1、15=SEN1、SEN2分別為兩個H橋的電流反饋腳，不用時可以直接接地 ；2、3=1Y1、1Y2輸出端; 13、14=2Y1、2Y2 輸出端；4=VS驅動電壓，最小值須比輸入的低電平電壓高2.；5、7=1A1、1A2輸入端, 10、12=2A1、2A2 輸入端，TTL電平兼容 ；6、11=ENA、ENB使能端，低電平禁止輸出 ；8=GND地；9=Vss邏輯電源。電機驅動系統原理圖如圖4所示：圖4 電機控制系統原理圖第4章 系統軟件設計程序流程圖如下：第

8、5章 功能測試及結果分析第6章 結束語本系統主要以STM32為主要控制芯片。采用了L298驅動芯片實現電機控制。在設計過程中，力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件設計的優(yōu)勢，編程靈活方便來滿足系統的要求。參考文獻1 李寧，基于MDK的STM32處理器開發(fā)應用，北京航空航天大學出版社2 黃智偉，全國大學生電子設計競賽系統設計，北京航空航天大學出版社3 康華光，陳大欽，電子技術基礎，高等教育出版社附錄一主要元器件清單：器件名稱器件數量STM32F103RBT6微控制器1片電機驅動芯片L298N1片42BYG102步進電機1個電阻、電容、按鍵、肖特基二極管等若干附錄二主程序：#include<reg

9、52.h> /包含頭文件，一般情況不需要改動，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#define uchar unsigned char#define uint unsigned int #define hongwai P2 /紅外掃描端口sbit IN1 = P10; /電機輸入IN1 IN1-L,IN2-H 反轉sbit IN2 = P11; /電機輸入IN2sbit IN3 = P12; /電機輸入IN3 IN3-L,IN4-H 正轉sbit IN4 = P13; /電機輸入IN4unsigned char CYCLE; /定義周期 該數字X基準定時時間 如果是10 則周期是10 x 0

10、.1msunsigned char PWM_ON;/定義高電平時間unsigned char level1,level2,level3,level4;/*/* 延時函數 */*/ 紅外掃描函數void scan() hongwai |=0x0f; switch(hongwai) case 0xf1: PWM_ON=80;level1=1;level2=0;level3=1;level4=0;break;/當檢測到紅外發(fā)射1為高時，調整方向,轉向速度較大case 0xf2: PWM_ON=40;level1=1;level2=0;level3=1;level4=0;break;/當檢查到紅外發(fā)射

11、2為高時，調整方向,轉向速度較小case 0xf3: PWM_ON=60;level1=1;level2=0;level3=1;level4=0;break;/當檢查到紅外發(fā)射1和2都為高時，調整方向,轉向速度中等case 0xf4: PWM_ON=80;level1=0;level2=1;level3=0;level4=1;break;/當檢測到紅外發(fā)射4為高時，調整方向,轉向速度較大case 0xf8: PWM_ON=40;level1=0;level2=1;level3=0;level4=1;break;/當檢查到紅外發(fā)射3為高時，調整方向,轉向速度較小case 0xfc: PWM_ON

12、=60;level1=0;level2=1;level3=0;level4=1;break;/當檢查到紅外發(fā)射3和4都為高時，調整方向,轉向速度中等default: PWM_ON=50;level1=0;level2=1;level3=1;level4=0; /*/* 主函數 */*/main()TMOD |=0x01;/定時器設置 1ms in 12M crystalTH0=(65536-1000)/256; TL0=(65536-1000)%256;/定時1mS IE= 0x82; /打開中斷TR0=1;CYCLE = 100;/ 時間可以調整 這個是10步調整 周期10ms 8位PWM就是256步while(1) scan(); /*/* 定時器中斷函數 */*/void tim(void) interrupt 1 using 1static unsigned char c