2.3、串口電平轉換電路

　　串行接口是嵌入式系統中較為常用的一種接口。本系統采用RS-232總線于上位機進行通信，采用MAX232芯片來完成RS-232串行接口的電平轉換。串口通信電路如圖8所示。

　　圖8串口電平轉換電路

　　2.4、步進電機驅動電路

驅動器的作用是對控制脈沖進行環形分配、功率放大，使步進電機繞組按一定順序通電，控制電機轉動。本設計采用DM442數字式步進電機驅動器。該驅動器可以設置512內的任意細分以及額定電流內的任意電流值，能夠滿足大多數場合的應用需要。電路連線如圖9所示。

　　圖9步進電機驅動器連線圖

　　通過步進電機驅動器控制步進電機的方法較為簡單，僅需通過單片機IO口給出不同頻率的方波脈沖信號即可控制步進電機的速度，通過另一個IO口給出高低電平控制電機旋轉方向。本文所采用的步進電機步距角為1.8°，因此驅動器每接收200個脈沖信號，步進電機旋轉一周。

　　3、運動控制系統軟件設計

　　下位機控制程序由串口收發程序，限位開關檢測程序，舵機驅動程序、步進電機驅動等部分組成。下面將對舵機驅動和串口收發部分做詳細的介紹。

　　3.1、舵機驅動程序

　　根據1.1.2中的介紹，舵機用來控制吸筆和拖拽針的運動，在單片機的控制中常用PWM（PulseWidthModulation）調制來驅動它。在舵機控制系統中，輸出的PWM信號通過功率器件將所需的電流和能量傳送到舵機線圈繞組中，來控制舵機的正反轉。

　　STM32的定時器除了TIM6和TIM7，其他的定時器都可以用來產生PWM輸出。其中高級定時器TIM1和TIM8可以同時產生多達7路的PWM輸出。而通用定時器也能同時產生多達4路的PWM輸出，這樣，STM32最多可以同時產生30路PWM輸出。由于只控制一個舵機，這里我們僅利用TIM3的CH2產生一路PWM輸出。具體步驟如下：

　　1）開啟TIM3時鐘，配置PA7為復用輸出。

　　2）設置TIM3的ARR和PSC，控制輸出PWM的周期。

　　3）設置TIM3_CH2的PWM模式。

　　4）使能TIM3的CH2輸出，使能TIM3。

　　5）修改TIM3_CCR2來控制占空比。

　　由于舵機所需的控制信號標準周期是20毫秒，最低不得少于15毫秒。中位脈沖寬度是1.5毫秒，脈沖寬度在加減1.5毫秒之間內變化。可控范圍一般都是0.5～2.5毫秒。即控制舵機運行至兩個機械極限位置的信號周期為0.5～2.5毫秒，對應占空比為2.5%-12.5%。本方案中舵機需保持在3個狀態，分別是左極限，右極限和中間位置。用于控制拖拽針下移，吸筆下移和復位。

　　因此，要控制舵機，首現需要一個頻率為50赫茲的PWM波，然后調節其占空比為2.5%-12.5%。PWM輸出頻率的計算公式為：

　　這里系統時鐘頻率為72000000赫茲，所需PWM頻率為50赫茲。為方便計算，同時保證自動重裝載值和預分頻系數均為整數，這里取自動重裝載值為1000。計算得預分頻系數為1440-1=1439。因此調用PWM初始化函數為：PWM_Init（1000，1439）;

　　PWM輸出波形占空比計算公式為：

　　由此計算得到：

　　左極限位置時TIM3-》CCR2=25，

　　右極限位置時TIM3-》CCR2=125，

　　中間位置時TIM3-》CCR2=75。

　　3.2、串口通信配置

　　STM32的串口配置需要開啟串口時鐘，并設置相應IO口的模式，配置波特率、數據位長度、奇偶校驗位等信息。STM32的串口波特率計算公式如下：

　　上式中，fPCLKx是給串口的時鐘;USARTDIV是一個無符號定點數。