基于stm32的步进电机微步驱动器设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着时代的发展，步进电机在生活中的应用也越来越广泛。步进电机是将输入的电脉冲信号转化为角位移、线位移的开环控制电机，是现代数字控制系统中的主要元件。步进电机和其它控制电机的最大区别就是,它接收的数字控制信号和电脉冲信号都可以直接转换为与之相对应的角位移或直线位移,它本身就是一个完成数字模式转化的执行元件。它可以可开环位置控制,输入一个脉冲信号就得到一个规定的位置增量,这样的所谓增量位置控制系统与传统的直流控制系统相比,可以大大降低成本减少系统的调整。步进电机的角位移量与输入的脉冲个数严格成正比,而且在时间上与脉冲同步。因而只要控制脉冲的数量、频率和电机绕组的相序,即可获得所需的转角、速度和方向。

步进电机主要有以下特点：步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积；力矩会随转速的升高而下降；低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有噪声。步进电机除了它鲜明的特点外具有以下优点：电机旋转的角度正与脉冲数成正比关系；电机停转的时候具有最大的转矩；在正常运行的情况下，步进电机的每转一周的步数是固定的，每步的精度也在3-5%的范围内，也不会积累步误差，所以有着很好的位置精度和重复性运动的能力；没有电刷，电机的机械结构简单，运行可靠性较高，因此电机的寿命取决于轴承的寿命；电机的响应仅由数字输入脉冲确定，采用开环控制，这使得电机的结构比较简单而且可以控制成本；步进电机具有自锁能力；由于速度与脉冲频率成正比关系，因而有比较宽的转速范围，能够实现平滑的调节步进电机的运行速度。步进电机因为其显著的特点及优点广泛应用于定位场合；atm机、喷绘机、医疗仪器设备、工业控制系统等领域；步进电机在电脑绣花机等纺织机器设备中也有着广泛的应用。

步进电机从结构上分为反应式步进电机、平面步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机、单相步进电机等类型，而混合式步进电机具有分辨率高、控制简单、驱动功率小等特点在目前的步进电机市场上比较受欢迎。步进电机从定子上绕组来分，共有二相、三相和五相等系列。而二相混合式步进电机因为其突出的性能是当下市场中比较受欢迎的步进电机，常见的二相混合式步进电机有8极和4极的区分，每个极有两相绕组所以是2相，每个磁极均匀分布五个小齿。但是由于步进电机的转角大、失步的缺点也制约了他的应用和发展，而步进电机的细分驱动技术可以使步进电机克服其缺点。所以研究步进电机的细分驱动技术进而更好的控制步进电机，改善步进电机的缺陷是目前亟待解决的问题。本课题所设计研究的步进电机微步驱动器具有很大的实用意义。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容与目标

本设计的主要内容是了解2相步进电机的驱动原理，为了减小噪音，使用stm32进行微步细分来控制步进电机，在减小工作噪音的前提下得到较大扭矩。

本设计的目标是通过了解步进电机的驱动原理，利用stm32对步进电机实现微步细分驱动控制，从而实现利用细分驱动的方法减小步进电机的工作噪音，并能获得较大的扭矩。

3. 研究计划与安排

1～3周：查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告；

4～6周：完成基于stm32的步进电机微步驱动器硬件电路设计；

7～9周：完成基于stm32的步进电机微步驱动器软件设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 王益涵等著.嵌入式系统原理及应用. 清华大学出版社,2016.

[2]刘伟著. 集成电路原理及应用（第4版）. 电子工业出版社，2018.

[3]徐科军等编. 传感器与检测技术（第4版）. 电子工业出版社，2016.