基于基于TMS320F28335的微位移步进电机控制系统设计的微位移步进电机控制系统设计
本系统拟计划采用DSP控制步进电机推动轻装置移动实现测量装置的精准定位。系统拟采用的主控制器为
DSP28335，被控对象为最小步进角为1.8°的42步进电机，采用DSP输出PWM脉冲波通过电机驱动器摔制电机
的运行。系统根据具体控制要求改变对PWM参数的设置，并通过相关的算法对过程参数进行修正以完成系统目
的。
摘要：摘要：本系统拟计划采用DSP控制步进电机推动轻装置移动实现测量装置的精准定位。系统拟采用的主控制器为DSP28335，
被控对象为最小步进角为1.8°的42步进电机，采用DSP输出PWM脉冲波通过电机驱动器摔制电机的运行。系统根据具体控制
要求改变对PWM参数的设置，并通过相关的算法对过程参数进行修正以完成系统目的。电机控制系统的控制精度为线位移10
μm，能够达到为实验室项目进行支持的目的，本系统亦可广泛应用于电机控制领域。
0 引言引言
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制器件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲
信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位
移量，从而达到准确定位的目的。为实现对步进电机的控制，一般可采用单片机为控制器，通过一些大规模集成电路来控制其
脉冲输出频率和脉冲输出数以实现步进电机的控制，然而整个系统的准确性、可靠性都存在缺陷。本系统是为实验室某项目服
务的子系统，系统的研究目的在于精确、快速、稳定地调节实验装置的相对移动，找到最佳位置、角度安放装置，故本系统拟
采用浮点型DSP28335作为系统控制器，拟采用其集成的PWM输出模块，减少外围电路的使用，提高了系统的可靠性和系统
的控制精度。
1 系统总体方案设计系统总体方案设计
本系统总体设计框图如图1所示。拟采用数字信号处理芯片DSP28335根据控制算法输出一个特定的PWM脉冲序列，该脉冲序
列经由特定的步进电机驱动器实现对高精度的42步进电机的控制，通过控制算法自动或者手动调节电机的运行状态和运行速
度并送液晶实时显示。通过对系统点位的检测来判定是否达到系统的控制目的，最终通过一定算法完成系统安装位置的选定。
2 系统硬件实现系统硬件实现
本系统拟选用的主控制器为TMS320F28335，其具有150MHz的高速处理能力，12位16通道ADC，具备32位浮点处理单元，
有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精度的PWM输出(HRPWM)。本系统中正是使用了其独立的PWM模块产
生脉冲信号。因课题需要精确定位故选用控制精度为1.8°的42步进电机实现装置推动，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移
或线位移的开环控制元步进电机件，其结构图如图2所示。
从理论上讲，步进电机的驱动方式只需通过循环改变定子线圈励磁就能实现，但是由于电机对电路驱动能力要求高，故本系统
采用外接驱动芯片A3977，A3977细分驱动器采用高性能的专用微步距电脑控制芯片，其含内置转换器的完整的微步电动机驱
动器。只需在一个步进输入一个脉冲即可驱动电动机进行一个步进，通过两个逻辑输入确定所处的全、半、1/4或1/8步进模
式。其内部同步整流控制电路用来改善脉宽调制(PWM)操作时的功率消耗，并且该芯片可以自动地控制其PWM操作工作在
快、慢及混合衰减模式。本驱动芯片设置为全步模式，其采用共阴接法en使能，dir控制方向，step信号接收脉冲信号，信号
的频率决定转速，脉冲的个数控制电机的步进距离。系统的总体硬件图如图3所示，上位机对信号采集后通信DSP，使DSP产
生相应的控制信号输给连接好42电机的步进电机驱动器A3977SED，控制电机的运行完成系统控制目的。
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