论文题目：基于STM32的两相四线步进电机高精度驱动器设计
摘要：随着经济发展,步进电机在工业生产与社会生活中的应用越来越广泛,对精度的要求也在不断提高。日益扩展的实际应用需求,不仅对步进电机结构提出了更高的要求,而且对步进电机的驱动控制也提出了更高的要求。虽然步进电机存在很多的优点,但是实际应用起来也有许多的不方便,很大程度上是受到步进电机驱动器的限制。步进电机的应用必须选用与之匹配的步进电机驱动器,以满足电机对不同电流大小的要求。而且现在的很多控制器不够智能化,实际应用中,除了要选用专门的驱动器之外,还要配备一个控制器,来发送一些脉冲,或者调节一些步进电机的运行参数。大多数驱动器都无法满足高精度高效控制的需求,这些驱动器没能更好的开发出步进电机的细分等方面的潜能。由上述可知,目前常用驱动器缺乏普适性,电流大小无法满足不同类型电机的要求,细分分辨率不高,斩波频率不可调,保护功能不足,智能化程度不高。针对步进电机存在的上述问题,本课题设计了性能较为优越的步进电机驱动系统。该驱动器采用了恒流驱动与细分驱动的原理,结合单片机与电力电子应用技术,来提高驱动器的性能。该步进电机驱动系统,硬件上包括STM32与LV8726专用芯片组成的控制电路、功率放大电路、光耦隔离电路以及USB转串口的通信电路。软件上使用VB6.0编写了驱动器的控制应用程序,通过上位机实时控制步进电机的运行状态,以提高智能化的程度。对整个系统的测试表明,电机的实际输出波形与理论输出波形接近。优化的加速曲线的设计,使得电机在高速启动的时候,不会出现失步或者堵转的情况。通过上位机的界面,可以实时控制步进电机在各种参数下运行,并实时地切换运行状态,运行参数主要包括步进电机的速度,加速度,步距角细分,绕组电流,正反转,启动和停止,电流衰减率,上下桥臂切换的死区时间等参数。驱动器除具备以上功能之外,还具备多种保护功能,如欠压保护,过流保护,过温报警等功能。该驱动器能够驱动多种不同类型的步进电机,具有更高的输出电流,电流无极可调,具有更高的细分分辨率。能够满足多场合下,高精度高效的应用需求。
关键词：高细分;恒流驱动;加速算法;上位机
学科专业：电气工程
摘要
Abstract
1. 绪论
1.1 课题研究的背景和意义
1.2 国内外研究现状
1.3 本论文工作内容
1.4 论文结构
1.5 本章小结
2. 步进电机工作原理与驱动技术
2.1 步进电机工作原理与分类
2.1.1 步进电机工作原理
2.1.2 步进电机分类
2.2 步进电机驱动控制技术
2.3 步进电机启动算法设计
2.4 本章小结
3. 硬件驱动电路设计
3.1 系统硬件框图
3.2 STM32控制电路
3.2.1 STM32最小系统
3.2.2 程序下载接口
3.3 驱动电路
3.3.1 LV8726驱动芯片介绍
3.3.2 H桥功率放大电路
3.3.3 光耦隔离电路
3.4 PL2303串行通信电路
3.5 电源电路
3.6 本章小结
4. 系统软件设计
4.1 通信程序设计
4.2 驱动芯片参数设定程序
4.3 上位机软件设计
4.3.1 上位机界面功能介绍
4.3.2 MSCOMM串行通信控件配置
4.4 本章小结
5. 系统测试
5.1 系统功能
5.2 硬件测试
5.3 本章小结
6. 总结与展望
参考文献
致谢
作者简介及读研期间主要科研成果