ARM单片机已经应用到工业控制的方方面面，学习ARM单片机的使用，熟悉其性能显得越发重要。现代交流伺服系统经历了从模拟到数字化的转变，基于单片机的控制技术逐渐取代了传统的交流伺服电机控制方式，以便获得更高的精度和性能。本文在了解了交流伺服系统的控制原理后，利用ARM单片机的相关技术，简单的设计了控制交流伺服电机控制电路，具有显示模块、键盘输入模块、串行通讯模块等。通过学习protel2004DXP软件，选择符合要求的元器件，完成了控制电路的PROTEL原理图和PCB图，得到了满意的结果。
关键字：交流伺服系统、控制、STM单片机、原理图
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title Control circuit design of AC servo system Based on ARM microcontroller
Abstract
ARM microcontroller has been applied to all aspects of industrial control
System, Learning the use of the ARM microcontroller, familiar with its performance becomes more important.The modern AC servo system has undergone a transition from analog to digital, Microcontroller-based control technology gradually replaced the traditional AC servo motor control, in order to obtain higher accuracy and performance. In this paper, understanding of the control principle of the AC servo system,Simplely designed the control circui of AC servo motor using ARM microcontroller technology, which has a display module, keyboard input module, serial communication module etc. By learning protel 2004 DXP software, Selecting the components to meet the requirements,I have completed the the PROTEL control circuit schematic and PCB, getting a satisfactory result.
Keywords AC servo system,control,STM microcontroller, schematic
目 次
1 引言 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 交流伺服系统的发展趋势 2
1.3 本设计主要运用的工具 2
2 交流伺服系统简介 4
2.1 伺服系统的组成 5
2.2 伺服系统性能的基本要求 5
2.3 交流伺服系统的构成 5
2.4 交流伺服系统的控制信号 12
3 STM32处理器简介 13
3.1 处理器组件 14
3.2 处理器内核 15
3.3 嵌套向量中断控制器（NVIC） 16
3.4 集成调试 17
3.5 STM32F103XX增强型芯片 18
4 伺服系统控制电路的搭建 21
4.1 交流伺服系统控制电路原理图设计 21
4.2 交流伺服系统控制电路PCB设计 33
结 论 35
致 谢 36
参考文献 37
1 引言
伺服是指系统能够跟随外部指令进行人们所期望的运动，包括位置、速度和力矩。伺服系统经历了从液压、气动到电气的过程，电气伺服系统包括伺服电机、反馈装置和控制器，随着技术的不断更新，交流伺服电机的性价比不断提高，逐渐取代直流电机作为伺服系统的主导电机。伺服电机最主要的特点就在于“伺服”二字，想要控制电机，就必须拥有一套完整的控制器，完成伺服系统的闭环控制，包括力矩、速度和电机位置等。自20世纪80年代以来，随着现代电机技术、材料技术、传感器技术，电力电子技术、微电子技术、控制技术以及计算机技术等支撑支柱技术的快速发展，伺服控制技术取得了巨大的进步[1]。尤其是矢量控制技术的发展，使得交流电机高动态响应的转矩控制得以实现，极大地提高了交流伺服系统的性能，从而使得交流伺服系统的电机控制复杂、控制特性差等问题的解决取得了突破性的进展。交流伺服系统在各种应用领域充分展现了高精度、高动态性能、高可靠性、高效率、体积小、重量轻等突出的优势。随着甲流伺服系统性能的日益提高，价格日趋合理，交流伺服取代直流伺服、数字控制取代模拟控制、软件控制取代硬件控制成了现代电气伺服驱动系统的一个发展趋势，伺服控制技术步入了一个全新的发展阶段 。单片机的飞速发展为交流伺服系统的控制提供了更高的平台，通过数字电路和单片机，再结合相应的控制软件，从而更好的控制交流伺服电机的各个方面的性能，实现了交流伺服电机的高精度和高动态性。本文利用了ST公司于2007年率先推出的Cortex-M3内核的STM32系列处理器设计了交流伺服电机的控制电路，结合软件实现了交流伺服电机的数字控制。