ARM嵌入式系统中直流电机与步进电机控制实验

该文档是关于使用ARM微处理器进行直流电机和步进电机控制的实验指导书，涉及嵌入式系统设计与A/D转换技术。 在嵌入式系统设计中，直流电机和步进电机是常见的执行机构，常用于各种自动化设备和机器人系统。ARM处理器因其高效能和低功耗特性，广泛应用于这类控制系统。实验主要围绕ARM的A/D转换器、PWM（脉宽调制）功能以及I/O端口控制进行。 A/D转换器是将模拟信号转化为数字信号的关键部件。逐次逼近型A/D转换器通过比较逐次逼近寄存器的值与输入电压，最终确定转换结果。其重要指标包括转换精度（位数）、转换速率、输入信号范围以及电源噪声抑制能力。在ARM处理器中，通常有几个特定的寄存器用于配置和管理A/D转换，例如控制寄存器、状态寄存器和数据寄存器，它们的地址会在相关的数据手册中给出。启动A/D转换可以通过设置特定的启动寄存器，并指定转换的通道。转换结束通常通过监控转换完成标志位来判断。 实验目的是让参与者熟悉ARM的PWM输出和I/O控制，以控制直流电机和步进电机。直流电机通过调节PWM的占空比来改变转速，正反转则通过改变电源极性实现。而步进电机则需要精确的脉冲序列，通过软件实现环形脉冲分配，替代硬件分配器，可以灵活控制电机的角度。 实验内容包括： 1. 使用一对PWM控制直流电机的正反转和速度，通过A/D旋钮读取模拟输入调整电机状态。 2. 利用四路I/O通道生成步进电机所需的脉冲序列，同样通过A/D旋钮控制步进电机的转角。 3. 设计用户界面，如超级终端，以便于切换控制直流电机和步进电机。 实验前需要掌握的知识包括ARM开发环境的使用、程序框架、C语言编程、A/D转换器使用、直流电机和步进电机工作原理等。实验设备主要包括ARM开发板、JTAG仿真器、PC机及相应的软件工具。 实验原理涉及直流电机的PWM控制，其中晶体管的导通角а决定了电机的平均电压，从而影响电机转速。而步进电机则依赖于精确的脉冲序列，每个脉冲对应电机的一个固定角度步进。通过控制这些脉冲的频率和顺序，可以精确控制电机的位置和速度。