用MSP430F149单片机实现步进电机通用控制器

　　1.前言

　　基于步进电机的控制系统，除了步进电机一般还需要专门的驱动电源，驱动电源仅仅完成功率驱动部分，用户并不能使整个控制系统按预定的、期望的工作状态运 行，必须对它的驱动电源予以控制，用户需要再次开发。

　　鉴于此，设计了基于MSP430F149单片机实现的步进电机通用控制器，可以满足大多数控制场合下的要求。控制器的主要功能为：

　　① 可控制多套步进电机驱动系统;目前可同时控制3套系统。

　　② 工作方式灵活，可按设定的曲线运行，曲线最多达8段;可按外部检测到的控制信号运行;可按模拟调节测试功能运行;

　　2.系统的设计

　　2.1系统的结构

　　本控制器主要实现了多台步进电机在多段曲线上的运行控制。系统结构如图1所示。

　　图1 系统结构框图

　　2.2微处理器的选择

　　本设计选用了TI公司所生产的MSP系列单片机MSP430F149。目的是应用其丰富的接口资源和强大的定时器功能，MSP430F149的性能特点如下：

　　①6个八位并行接口;完全可以实现该系统所有信号的输入、输出，无须硬件扩展，其中P1、P2八位并行端口的每根口线都具有中断功能，使键盘的软、 硬件设计变的非常简单。

　　②12位A/D转换器ADC;完成模拟设定功能。

　　③强大的定时器功能;TIMER-A3、TIMER-B7分别为带有3个和7个捕捉/比较寄存器的16位定时器，可以满足系统速度的设定及曲线定时 的要求。

　　④液晶驱动模块;

　　⑤内置2KB RAM、60KB的FLASH;

　　MSP430F149所提供的丰富资源，外围硬件扩展只需做很少的工作，不仅设计变得非常简单，而且该控制器体积小、可靠性高。

　　2.3步进电机起动及加/减速控制方案

　　步进电动机的最高起动频率(突跳频率)一般为0.1KHz到3-4KHz，而最高运行频率则可以达到N*102 KHz。以超过最高起动频率的频率直接起动，将出现"失步"现象，甚至无法起动。较为理想的起动曲线，应是按指数规律起动。但实际应用对起动段的处理可采 用按直线拟合的方法，即"阶梯升速法"。可按两种情况处理，①已知突跳频率则按突跳频率分段起动，分段数n=f/fq。②未知突跳频率，则按段拟合至给定 的起动频率，每段频率的递增量(后称阶梯频率)△f=f/8,即采用8段拟合。在运行控制过程中，将起始的速度(频率)分为n分作为阶梯频率，采用"阶梯 升速法"将速度连续升到所需要的速度，然后锁定，按预置的曲线运行。如图2所示。

　　图2 阶梯升速起动