基于DRV8825驅(qū)動(dòng)芯片的步進(jìn)電機(jī)

需要控制步進(jìn)電機(jī)，電機(jī)方面主要包括控制運(yùn)動(dòng)、加減速、限位。下面介紹一下在電機(jī)控制方面的心得，由于對(duì)于電機(jī)的控制不需要很精確，并且自身能力有限，相比于大牛有很大的差距。

1.需要實(shí)現(xiàn)的功能

主要是控制滑塊的運(yùn)動(dòng)，開始運(yùn)動(dòng)時(shí)需要加速，當(dāng)穩(wěn)定在最高速度時(shí)勻速運(yùn)動(dòng)，檢測(cè)到下端限位信號(hào)時(shí)，開始減速直到停止，然后進(jìn)行反向加速，勻速，檢測(cè)到上端限位時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。

加速——?jiǎng)蛩佟獪p速——停止——反向——加速——?jiǎng)蛩佟Ｖ?/p>

2.硬件部分

本次電機(jī)為兩相四線步進(jìn)電機(jī)，兩相：電機(jī)有兩個(gè)線圈（繞組），四線：電機(jī)有四根線，一般是A+ A- B+ B-。有些電機(jī)不會(huì)標(biāo)注出線的極性，其實(shí)可以用萬用表測(cè)，短接的就是同一個(gè)繞組，或者短接之后電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)很費(fèi)力，也代表是同一個(gè)繞組。

驅(qū)動(dòng)

電機(jī)的運(yùn)動(dòng)需要較大的電流，這取決于電機(jī)本身和負(fù)載，所以通常需要驅(qū)動(dòng)芯片。而且驅(qū)動(dòng)芯片可以實(shí)現(xiàn)許多附加的功能，包括細(xì)分、休眠、保護(hù)等。本次采用的是DRV8825驅(qū)動(dòng)芯片模塊。模塊的介紹圖如圖所示：

引腳介紹：

1.ENABLE/：使能引腳，高電平停止工作，低電平正常工作；

2.M0-M2：代表細(xì)分，最大可以達(dá)到32細(xì)分，這部分可以參考datasheet；

3.RESET/ 、SLEEP/：低電平會(huì)休眠和復(fù)位，因此電機(jī)正常工作時(shí)，兩個(gè)引腳接高電平；

4.STEP：最重要的引腳，通過單片機(jī)給這個(gè)引腳PWM信號(hào)，控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)；

5.DIR：0和1控制電機(jī)方向；

6.VMOT：供電引腳，一般用12-20V就可以了；

7.B2-A1：接電機(jī)四根線；

8.FAULT/：接高電平工作；

光電限位

光電限位采用的反射型，型號(hào)為sy1200，感應(yīng)距離為1-4mm，當(dāng)沒有遮擋時(shí)，輸出低電平；有遮擋時(shí)，代表有光反射回來，輸出高電平；測(cè)試過程中，發(fā)現(xiàn)最好采用白色的平面反射，效果更好。

3.軟件部分

軟件主要就是通過stm32輸出PWM脈沖，脈沖的頻率決定了電機(jī)的速度。

PWM通過定時(shí)器產(chǎn)生，決定頻率的主要是arr重裝載值，以及psc預(yù)分頻值。最終輸出的PWM頻率為72000k/（arr*psc）。

加減速

由于需要做到加減速，也就意味著PWM的頻率是改變的，因此arr的值需要改變。參考網(wǎng)上對(duì)于加減速的一些方法：主要有T型加減速和S型加減速，實(shí)現(xiàn)方法有公式法或者查表法。由于公式法比較麻煩，就直接采用了查表法。所以根據(jù)需要的頻率，計(jì)算出不同頻率下的arr值，寫到數(shù)組里，就可以實(shí)現(xiàn)頻率的改變。不過這種方法下，頻率的改變是根據(jù)時(shí)間做線性或者S型變化，這種方法對(duì)嗎？還是根據(jù)步數(shù)來改變？

S型加減速：

T型加速就是勻加速，固定加速度。S型加速需要根據(jù)公式計(jì)算，詳細(xì)說明如下：

其中Fcurrent代表某個(gè)點(diǎn)的頻率：Fmin代表最小頻率；Fmax代表最大頻率；Flexible為S曲線區(qū)間系數(shù)，越大代表壓縮的最厲害，中間（x坐標(biāo)0點(diǎn)周圍）加速度越大；越小越接近勻加速。理想的S曲線的取值為4-6；num：頻率點(diǎn)/2；

例如想要從1kHz加速到40kHz，中間經(jīng)過40個(gè)點(diǎn)，F(xiàn)min=1kHz，F(xiàn)max=40kHz，num=40/2=20，最后通過excel計(jì)算出各個(gè)頻率值，可以發(fā)現(xiàn)在末端的加速是非常緩慢的，中間加速比較大。問題就是，初始速度并不是1khz了，他取決于系數(shù)的取值，取6時(shí)，初始速度就越小。

軟件中實(shí)現(xiàn)：

采用定時(shí)器3輸出PWM脈沖，定時(shí)器2用于計(jì)數(shù)中斷（更精確的控制可以通過定時(shí)器2來計(jì)算出給出多少個(gè)脈沖，也就是電機(jī)運(yùn)動(dòng)的步數(shù)，那樣的話就可以精確控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)，形成開環(huán)反饋）

// 加減速實(shí)現(xiàn)部分void TIM2_IRQHandler（void） //

{

if（TIM_GetITStatus（TIM2， TIM_IT_Update） ！= RESET） //

{

TIM_ClearITPendingBit（TIM2， TIM_IT_Update）; //

time++;

if（time》=35）//

{

time=0; //每x個(gè)周期進(jìn)入定時(shí)后，對(duì)time進(jìn)行清零，然后重新進(jìn)行累加

if（jiasu==1） //加速狀態(tài)

{

n=n+1;

fre=freq［n］;

}

if（jiasu==0） //減速狀態(tài)，檢測(cè)到下端的限位后進(jìn)行減速，此時(shí)的n應(yīng)該等于加速之后的最大值，也就是頻率最大的時(shí)候，接下來進(jìn)行遞減，速度降低

{

n=n-1;

fre=freq［n］;

}

if（n》=38）//

{

n=38;

}

if（n《=0） //根據(jù)前面速度遞減，當(dāng)減到第一個(gè)數(shù)時(shí)，速度已經(jīng)降到了1k，可以讓電機(jī)開始停止然后轉(zhuǎn)向

{

GPIO_SetBits（GPIOC，GPIO_Pin_6）; // 拉高步進(jìn)電機(jī)的enable，停止運(yùn)動(dòng)

DIR0=！DIR0; //轉(zhuǎn)向

delay_ms（100）;

n=0;

fre=freq［n］;

jiasu=1;

GPIO_ResetBits（GPIOC，GPIO_Pin_6）; // 轉(zhuǎn)向之后拉低電機(jī)的enable，開始運(yùn)動(dòng)

}

TIM3_PWM_Init（fre，9）;

TIM_SetCompare4（TIM3，fre/2）;// 改變TIM3的輸出頻率，從而改變電機(jī)的速度

}

}

}