基于ARM的步进电机细分驱动控制设计.doc

西安科技大学电控学院课程设计论文 第PAGE \* MERGEFORMAT3页 PAGE \* MERGEFORMAT0 ARM课程设计论文 题 目：基于ARM的步进电机细分驱动控制设计 院 （系）：电气与控制工程学院 专业班级：自动化 第1章 绪论 1.1 ARM概述及其发展 HYPERLINK / ARM公司的IP核已经由ARM7,ARM9发展到今天的ARM11版本。ARM11囊括了Thumb-2,CoreSight,TrusZone 等众多业界领先技术，同时由单一的处理器内核向多核发展，为高端的嵌入式应用提供了强大的处理平台。高集成度SOC芯片的采用可以带来一系列好处，诸如减少了外围器件和PCB面积，提高系统抗干扰能力，缩小产品体积，降低功耗等。 ARM 公司是一家IP供应商，其核心业务是IP核以及相关工具的开发和设计。半导体厂商通过购买ARM公司的IP授权来生产自己的微处理器芯片。由此以来，处理器内核来自ARM公司、各芯片厂商结合自身已有的技术优势以及芯片的市场定位等因数使芯片设计最优化，从而产生了一大批高度集成、各据特色的SOC芯片。例如Intel公司的XScale系列集成了LCD控制器、音频编/解码器，定位于智能PDA市场；Atmel公司的AT91系列片内集成了大容量 Flash和RAM、高精度A/D转换器以及大量可编程I/O端口，特别适合于工业控制领域；Philips公司的LPC2000系列片内集成了128位宽的零等待Flash存储器以及I2C,nbspSPI,PWM,UART等传统接口，极高的性价比使它对传统的8/16位MCU提出了严峻的挑战。本次设计仍使用的ARM7系列。 1.2 ARM微处理器 1.2 ARM微处理器采用RISC指令集、使用大量寄存器、ARM/THUMB指令支持、三/五级流水线具有低功耗、低成本、高性能等特点。 1.2.2 ARM微处理器LPC2131概述及其 LPC2131简介 LPC2131的内核是ARM7TDMI-S核，32位微处理器，采用冯·诺依曼结构（数据和指令混合编址）。 ARM7TDMI-S核采用三级流水线，还使用了一个被称为Thumb（16位指令长度）的独特结构化策略，适合那些对存储器有限制或者需要较高代码密度的大批量产品的应用。Thumb代码仅为ARM代码规模的65%，但是性能却是连接到16位存储器系统的相同ARM处理器性能的160%。 较小的封装（LQFP64）和极低的功耗使LPC2131可理想的应用于小型系统中，如通信网关、协议转换器、声音辨别、低端成像、工业控制和医疗系统。 LPC2131特性： 8KB片内SRAM； 32KB片内Flash，128位宽度接口/加速器实现高达60MHz的操作频率； 8路10位A/D转换器； 2个32位定时器（带4路捕获和4路比较通道），PWM单元（6路输出）和看门狗； 2个UART，2个高速IIC接口（400Kb/s），SPI，SSP； 向量中断控制器，可配置优先级和向量地址； 47个（P0.0-P0.23，P0.24-P0.31，P1.16-P1.31）可承受5V电压的通用I/O口； 9个边沿或者电平触发的外部中断引脚； 片内晶体振荡电路支持频率1-30MHz； 2个低功耗模式：空闲和掉电； ARM内部结构原理图 单电源供电，含有上电复位（POR）和掉电检测（BOD）电路，CPU操作电压3.0-3.6V。 第2章 主要元器件及其各部分电气特性 2 .1步进电机部分 2.1 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。通俗一点讲：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（及步进角）。您可以通过控制脉冲个来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时您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。 步进电机分为三种：永磁式（PM），反应式（VR）和混合式（HB）。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度;反应式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪声和振动都很大;混合式步进电机混合了永磁式和反应式的优点。它分为两相和五相，两相混合式步进电机步距角一般为1.8度而五相混合式步进电机步距角一般为 0.72度。其中混合式步进电机的应用最为广泛 2.1 该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电源供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。图3是该四相反应式