基于TI DRV8424驱动步进电机实现调速和行程控制
前言
最近接手了实验室里的一个项目,需要使用TI 的DRV8424驱动芯片来驱动一个两相四线步进电机,要实现可以控制速度和电机行程,于是琢磨了几天,成功调试出来了,MCU是STM32F429。
一、步进电机
1.基础知识
步进电机是一种把电脉冲信号转换位角位移或线位移的电动机,就是说当电机收到一个脉冲电机就旋转一个角度,这个角度叫做步距角,而电机的转速只取绝于脉冲信号的频率
步进电机按照磁激励进行分类可分为: 永磁式,反应式,混合式。
按照相数分:二相(二相四线),三/四/五相(四相五线)
二、步进电机驱动器
1.驱动器的用途
由于单片机输出的PWM信号无法直接驱动步进电机,所以需要一个驱动器来将单片机的输出信号放大以实现驱动步进电机,步进电机主要是细分驱动,将步距角以电流分配的方式来进行细分化。
步进电机静态指标有: 1.相数,2.步距角,3.拍数,4.定位转矩,通常二相的步距角为1.8°。三相为1.2°。
动态指标:1.步距角精度,2.最大空载起动频率,2.最大空载运行频率。
2.TI DRV8424 步进电机驱动芯片
因为这次所步进电机的功率和体积都很小,所以采用了TI的DRV8424芯片,其具有集成电流感应,1/256微步进,STEP/DIR接口和智能调优技术,可以通过PWM来实现调速,工作电压为4.5V至33V,最高可驱动2.5A的满量程输出电流。
引脚说明
AOUT1 | 绕组 A 输出。连接到步进电机绕组。 |
---|---|
AOUT2 | 绕组 A 输出。连接到步进电机绕组。 |
PGND | 电源接地。连接到系统接地。 |
BOUT2 | 绕组 B 输出。连接到步进电机绕组 |
BOUT1 | 绕组 B 输出。连接到步进电机绕组 |
CPH | 电荷泵开关节点。在 CPH 到 CPL 之间连接一个额定电压为 VM 的X7R 0.022uF陶瓷电容 |
CPL | 同上 |
DIR | 方向输入。逻辑电平设置步进的方向; 内部下拉电阻。 |
ENABLE | 逻辑低电平将禁用器件输出; 逻辑高电平则会启用; 内部上拉至DVDD。还将决定 OCP 和 OTSD 响应的类型 |
DVDD | 逻辑电源电压。通过电容为 0.47μ F 至 1μ F、额定电压为 6.3V 或10V 的 X7R 陶瓷电容器连接至 GND。 |
GND | 器件接地。连接到系统接地。 |
VREF | 电流设定基准输入。最大值为 3.3V( 对于 DRV8424) 和 2.64V( 对于 DRV8425) 。 DVDD 可用于通过电阻分压器提供 VREF。 |
M0 | 微步进模式设置引脚。设置步进模式; 内部下拉电阻器。 |
M1 | 微步进模式设置引脚。设置步进模式; 内部下拉电阻器。 |
DECAY0 | 衰减模式设置引脚。设置衰减模式 |
DECAY1 | 衰减模式设置引脚。设置衰减模式 |
STEP | 步进输入。上升沿使分度器前进一步; 内部下拉电阻。 |
VCP | 电荷泵输出。通过一个 X7R 0.22μ F 16V 陶瓷电容器连接至 VM。 |
VM | 电源。连接到电机电源电压, 并通过两个 0.01µF 陶瓷电容器( 每个引脚一个) 和一个额定电压为 VM 的大容量电容器旁路到 PGND。 |
TOFF | 设置电流斩波期间的衰减模式关断时间; 四电平引脚。还将设置智能调优纹波控制模式中的纹波电流。 |
nFAULT | 故障指示。故障状态下拉低逻辑低电平; 开漏输出需要外部上拉电阻。 |
nSLEEP | 休眠模式输入。逻辑高电平用于启用器件; 逻辑低电平用于进入低功耗休眠模式; 内部下拉电阻。 nSLEEP 低电平脉冲将清除故障。 |
PAD | 散热焊盘。连接到系统接地。 |
DIR–方向控制
STEP–MUC的PWM
ENABLE–3.3V(使能电机),–0V(关闭)
nSLEEP–3.3V(取消休眠),–3V(休眠)
关于M0和M1就是用来设置细分参数
关于DECAY0和DECAY1用于设置衰减模式,建议设置成(0.0)或(0,1)
三.代码
脉冲数决定电机的行程,脉冲频率决定电机的转速,通过查找资料得知,可以通过两个定时器设置主从定时器模式来实现,或者是采用一个定时器,直接定时器中断里改输出电平去模拟脉冲输出,但电机没做闭环容易丢步,我采用的是主从定时器模式来实现。
由主定时器输出方波信号,从定时器对主定时器输出的脉冲进行计数,溢出时触发从定时器的中断服务函数。以此达到控制步进电机转动的圈数的目的,主从定时器模式需要按照下表来设置
该表来自于STM32F4XX中文参考手册
程序:
stepmotor.h
#ifndef __stepmotor_H
#define __stepmotor_H#include "main.h"void STEP_MOTOR_PWM_Configuration(u16 arr,u16 pre);//主定时器void TIM3_Config(u32 PulseNum_B );//从定时器void PWM_Output_B(u32 PulseNum_B,u8 DIR); void TIM3_IRQHandler(void);//从定时器中断
#endif
# include "stepmotor.h"// 主定时器TIM2,从定时器TIM3 ,ITR1.void STEP_MOTOR_PWM_Configuration(u16 arr,u16 pre) //主定时器设置
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;
// TIM_BDTRInitTypeDef TIM_BDTRInitStructure;RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA | RCC_AHB1Periph_GPIOB | RCC_AHB1Periph_GPIOC | RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource3,GPIO_AF_TIM2); //// PWM PA3GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3; //GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_100MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF;GPIO_InitStructure.GPIO_OType = GPIO_OType_PP; //复用推挽输出GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP; //上拉GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure); //初始化 PB14TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period= arr-1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler= pre-1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode=TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision=TIM_CKD_DIV1; TIM_TimeBaseStructure.TIM_RepetitionCounter = 0; TIM_TimeBaseInit(TIM2,&TIM_TimeBaseStructure); //TIM2TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = arr/2;TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High; TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);TIM_SelectMasterSlaveMode( TIM2, TIM_MasterSlaveMode_Enable); // 定时器主从模式使能TIM_SelectOutputTrigger( TIM2, TIM_TRGOSource_Update);TIM_OC4PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);TIM_ARRPreloadConfig(TIM2,ENABLE); void TIM3_Config(u32 PulseNum_B )//从定时器设置
{TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;RCC_APB1PeriphClockCmd( RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = PulseNum_B;TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 0;TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;TIM_TimeBaseInit( TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);TIM_SelectInputTrigger( TIM3, TIM_TS_ITR1); // TIM2-主,TIM3-从TIM_SelectSlaveMode( TIM3, TIM_SlaveMode_Gated);TIM_ITConfig( TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = TIM3_IRQn;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 3;NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;NVIC_Init( &NVIC_InitStructure);
}
void PWM_Output_B( u32 PulseNum_B,u8 DIR) // TIM2-主,TIM3-从
{if(DIR == 0)GPIO_SetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4);// C4--DIRelseGPIO_ResetBits(GPIOC, GPIO_Pin_4);// C4--DIRTIM3_Config(PulseNum_B);TIM_Cmd( TIM3, ENABLE);TIM_ClearITPendingBit( TIM3, TIM_IT_Update);TIM_ITConfig( TIM3, TIM_IT_Update, ENABLE);STEP_MOTOR_PWM_Configuration( 1000,84); //F429:通用定时器是 84MHz, 故84MHz / 84 = 1MHzTIM_Cmd( TIM2, ENABLE);void TIM3_IRQHandler(void)
{if (TIM_GetITStatus( TIM3, TIM_IT_Update) != RESET){TIM_ClearITPendingBit( TIM3, TIM_IT_Update); // 清除中断标志位TIM_Cmd( TIM2, DISABLE); // 关闭定时器2TIM_Cmd( TIM3, DISABLE); // 关闭定时器3TIM_ITConfig( TIM3, TIM_IT_Update, DISABLE);}
}
}
main.c
#include "stm32f4xx.h"
#include "usart.h"
#include "delay.h"
#include "main.h"float motor_t;int main(void)
{ SystemInit();start_up();NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_3);TIM7_Init(TIM7_ARR,TIM7_PRE); /* 主计时时钟初始化 */usart2_Config(100000);Can_Init();PID_Init(); LED_Init();PWM_Configuration(40,84);// 50kHz=20 , 25KHz=40 //直流无刷电机ENCODER_Configuration(12800); //编码器PWM_Output_B(10000,0); //步进电机 DIR:0-正向,1-反向,while(1){LOOP();}}
在初始化程序中调用一次PWM_Output_B()即可。
基于TI DRV8424驱动步进电机实现调速和行程控制相关推荐
- 【毕业设计】基于超声波与红外的自动调速风扇系统(代码开源) -物联网 嵌入式 stm32
文章目录 1 简介 1 设计概要 2 系统设计 2.1 系统供电问题 2.2 自动/手动模式的切换 2.3 PWM信号的产生 2.4 单片机内部资源的分配 三.硬件搭建 3.1 单片机最小系统 3.2 ...
- 基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统
摘要 电机的主要作用是产生驱动转矩,通常是作为电器或各种机械的动力源.直流电动机具有良好的启.制动性能,在轧钢机及流水线.电梯.汽车等领域得到了广泛应用.本文首先根据直流电机工作原理建立直流电机的数学 ...
- matlab数字量转电气量,基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统.doc
电力拖动课程设计 作 者 段发鑫 系 (院) 信息工程学院 专 业 电气工程及其自动化 年 级 2010级 学 号 K031041513 指导教师 耿东山 日 期 2013.5.5 基于MATLAB的 ...
- linux内核下网络驱动流程,基于Linux内核驱动的网络带宽测速方法与流程
本发明涉及一种测速方法,尤其是一种网络带宽测速方法. 背景技术: :电信运营商为客户提供一定带宽的Internet接入:为了检验带宽是否达标,一般均由客户使用个人电脑在网页上直接测速.但是随着智能网关 ...
- 基于STM32单片机的直流电机PWM调速(Proteus仿真+程序)
编号:9 基于STM32单片机的直流电机PWM调速 功能描述: 由 STM32单片机+液晶1602显示模块+键盘模块+L298N电机驱动模块+直流电机 1.采用STM32F103单片机为主控制器 2. ...
- 直流电机单闭环调速matlab仿真,基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统仿真.doc
摘要:双闭环直流电机调速系统是现代社会最常用的调速系统之一,作为最常用的调速设备,双闭环调速系统拥有良好的平稳性,宽广的调速范围等特性,已经在国内外尤其是电力拖动领域被广泛使用. 在充分了解国内外对双 ...
- 51单片机+L298驱动步进电机+L297测速+LCD1602显示+按键调试+Proteus仿真
51单片机+L298驱动步进电机+L297测速+LCD1602显示+按键调试+Proteus仿真 *Proteus仿真 L298N是双H桥式驱动器. L297是步进电机控制集成芯片(包括环形分配器), ...
- matlab直流电机pid调速仿真,基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统的实现
Computer Knowledge and Technology 电脑知识与技术计算机工程应用技术 本栏目责任编辑:梁书 第6卷第22期(2010年8月)基于MATLAB 的数字PID 直流电机调速 ...
- 基于51单片机的L298N直流电机调速系统Proteus仿真程序
基于51单片机的L298N直流电机调速系统Proteus仿真程序 本此设计选择STC89C52单片机作为主控芯片,选取带有光电编码器的直流电机作为被控对象,利用单片机的T0定时器产生PWM信号并送到直 ...
- matlab spwm变频调速开环系统电路仿真图,基于MATLABSimulink的开环SPWM变频调速系统仿真.pdf...
基于MATLABSimulink的开环SPWM变频调速系统仿真 ( ) <电气开关 >2008. No. 6 2 1 文章编号 : 1004 - 289X (2008) 06 - 002 ...
最新文章
- 老广: KVM虚拟化学习笔记
- 【免费报名】与阿里云一同探索视频云的新技术与新场景
- windows下gvim中文乱码解决方案
- 【方案分享】2020娜扎X薇娅SKG娜小古直播方案.pdf(附下载链接)
- Go 语言本身提供的包管理机制
- Android中service的生命周期
- python机器学习案例系列教程——优化,寻找使成本函数最小的最优解
- 16款有助于提升工作效率的工具
- 【转载】WEB架构师成长之路
- misc学习笔记2-图形密码
- 信号与系统实验六 傅里叶分析方法的应用
- 大龄程序员的8种出路
- Android手游3d模型导出,楚留香手游3D模型怎么提取 提取教程
- 319. 灯泡开关【我亦无他唯手熟尔】
- [模板上新]病毒防疫主题公众号图文模板免费使用,武汉加油!
- sau交流学习社区--songEagle开发系列:Vue.js + Koa.js项目中使用JWT认证
- amixer alsa
- Android Settings和SettingsProvider源码分析与修改,android开发计算器界面
- python 接收外部参数_python 接收处理外带的参数方法
- 十个鲜为人知的 Linux 命令 - Part 3