基于MCU的三轴运动控制器设计

　　硬件设计方案

　　多轴联动运动控制器在绘图仪、3D打印机、数控机床、机器人等领域用途广泛。本文设计的基于MCU的低成本运动控制器可实现三轴联动运动控制，硬件如图1所示。MCU选用基于Cortex-M3内核的32位ARM微控制器STM32F103ZET，主频达72MHz，内嵌512KB Flash和64KB SRAM，配有丰富的片上外设(USART, TIMER, I2C, SPI, CAN, ADC, DAC, RTC等)。由MCU的GPIOA端口发出的X、Y、Z三轴电机脉冲(PLSX, PLSY, PLSZ)和方向(DIRX, DIRY, DIRZ)指令经驱动芯片26C31转换为差分输出信号，可连接伺服或步进电机驱动。差分信号由双绞线进行传输，提高了抗干扰能力。GPIOB的低8位是通用输出，经光耦实现电气隔离，并由2803对电流放大，可连接伺服驱动使能信号、继电器、指示灯等。GPIOB的高8位是通用输入，伺服报警、行程极限、原点、传感器等信号可经由光耦隔离输入。USART接口通过MAX3232转换为RS-232电平与上位机通讯。