基于XC2267M的仪表盘步进电机控制

4 主函数详解

首先判断指针是否需要转动，如果否，直接跳到结束，等待新一轮判断。如果判定结果为需要转动，继续判断上一步是正向还是反向运动。



图2 主函数流程图

若判定结果为正向运动，进入正向运动模块，继续判断当前位置和目标位置是否一致。

如果目标位置和当前位置一致，则表明指针已到达指定位置，此时进入防抖模块，并将Move-time 置为1。

如果目标位置和当前位置不一致，则要进一步判断目标位置是否大于当前位置。如果目标位置小于当前位置，则表明在步进电机的正向运动中检测到反向运动的请求。此时，进入反向运动需求相应模块，逐渐减小步进电机转速，最后改变步进电机运行方向标志位。

如果目标位置大于当前位置，则表示运动需求仍为正向，此时需要判断目标位置和当前位置之差的大小。如果位置差很大，而步进电机转速没有到达最大，则提速；如果转速已达到最大，则保持该速度。如果位置差小于某一特定值，则进入减速状态。

5中断函数详解

首先判断指针是否需要转动，如果是，表明上次转动尚未完成，直接跳出中断，等待下一次中断。如果判定结果为不要转动，继续判断上一步是正向还是反向运动。



图3 中断函数流程图

若判定结果为正向，则继续进行下一步判断：目标位置和当前位置是否一致。结果为反向则进入反向运动中断处理模块，流程结果类似。

判断转动一步标志位是否为1。若为1，依据当前位置从PWM数组里赋新值给PWM寄存器，步进电机行动一步，当前位置前进一步（若为反向则退后一步）并清零转动一步标志位。这样下次进入中断时，若转动一步标志位没有在主循环里重新赋值为1，步进电机就不会再次转动。

每次进入中断，当Move_time不为0时，Move_time减1，直至减为0为止。

实验结果

经过巴特沃斯二阶低通滤波后，步进电机两相电压波形都为比较平滑的正弦波，波形相位差为120°，与理论的细分波形相吻合。

步进电机从位置A移动到位置B的过程中，先加速（如果AB距离足够大，步进电机将加速到最大转速后匀速运行）。在接近位置B时，步进电机将减速，最后停止在位置B。从上图可以看出，加速阶段正选的波长逐渐变窄，减速时则逐渐变宽。



图4 步进电机匀速运转两相电压图



图5 步进电机加速状态单相电压示意图



图6 步进电机减速状态单相电压示意图

结论

利用单片机可方便的对步进电机的速度和位置进行控制，可靠地实现各种步进电机的操作，完成各种复杂工作。这里提出的步进电机分步控制方法，依靠Infineon最新的XC2267M单片机CC2模块强大的16个PWM输出通道，同时驱动4个步进电机，成功通过软件编程代替驱动芯片实现仪表盘步进电机的细分控制，运行结果稳定可靠，并节省了外部设备，降低了成本。