基于MCU的三軸運動控制器設計

　　硬件設計方案

　　多軸聯動運動控制器在繪圖儀、3D打印機、數控機床、機器人等領域用途廣泛。本文設計的基于MCU的低成本運動控制器可實現三軸聯動運動控制，硬件如圖1所示。MCU選用基于Cortex-M3內核的32位ARM微控制器STM32F103ZET，主頻達72MHz，內嵌512KB Flash和64KB SRAM，配有豐富的片上外設(USART, TIMER, I2C, SPI, CAN, ADC, DAC, RTC等)。由MCU的GPIOA端口發出的X、Y、Z三軸電機脈沖(PLSX, PLSY, PLSZ)和方向(DIRX, DIRY, DIRZ)指令經驅動芯片26C31轉換為差分輸出信號，可連接伺服或步進電機驅動。差分信號由雙絞線進行傳輸，提高了抗干擾能力。GPIOB的低8位是通用輸出，經光耦實現電氣隔離，并由2803對電流放大，可連接伺服驅動使能信號、繼電器、指示燈等。GPIOB的高8位是通用輸入，伺服報警、行程極限、原點、傳感器等信號可經由光耦隔離輸入。USART接口通過MAX3232轉換為RS-232電平與上位機通訊。