基于STIM132的涂布儀蠕動泵控制器設計

王運 牛宗超

摘要：文章設計了以STM32為核心的涂布儀蠕動泵控制系統，通過4.3寸觸摸屏控制信號對57型號步進電機進行細分控制，系統運行時可隨時改變步進電機的運行方式，包括轉動方向、轉動速率及轉矩數，達到精準實時控制蠕動泵步進電機的目的。

關鍵詞：STM32；控制器；蠕動泵

目前涂料自動涂布儀應用廣泛，其中涂布儀中蠕動泵控制技術也得到了相應的發展，本項目研制了一種基于STM32的蠕動泵控制器。其主要功能是實現針對涂料涂布實驗中對流體的準確高效計量控制。制作出一款精密輸送液體的電子蠕動泵分液系統，專為微生物實驗室中各種試劑溶液（培養基、緩沖液、稀釋液等）的精確計量和分裝使用，可被廣泛應用于各種生物、化工企業、政府檢測機構和科研單位的專業微生物實驗室。

1 控制工作原理

自動涂布儀中蠕動泵可以實現精確控制液體輸送的裝置，方便驅動液體流動。STM32最小系統控制步進電機驅動器驅動蠕動泵，該方法可靠穩定、成本低，本設計采用“STM32控制系統+步進電機驅動器+串口觸摸屏”方案，通過電路設計和軟件開發精確控制蠕動泵。該系統以步進電機控制器為核心，利用觸摸屏實現可視化操作。利用STM32內部定時器產生脈沖作為控制信號，改變控制信號的頻率，進而控制步進電機的轉速等，脈沖信號決定了步進電機的啟動、停止以及轉向。系統結構如圖1所示。

2 硬件電路部分

該控制系統可實現觸摸屏操控，系統硬件電路由控制和驅動部分組成。控制部分主要完成控制信號的輸入、脈沖的輸出及狀態顯示；驅動部分主要通過增加電路驅動功率實現驅動步進電機。由圖1可知，系統硬件具體包括STM32最小系統、THB6128芯片驅動電路、串口觸摸屏、兩相混合式步進電機4部分，硬件電路外圍元件少、集成度高。

2.1控制電路部分

控制電路設計包括STM32最小系統及相關外圍電路，完成輸入信號處理及控制脈沖、液晶控制信號的輸出。選用的STM32芯片具有以下優點：性能高、成本低、功耗低，采用ARM Cortex-M3內核。

2.2驅動電路部分

驅動電路實質是電子技術的應用，主要完成弱電到強電的放大。步進電機驅動本質是將邏輯電平變換為電機繞組需要的具有一定功率的電流信號。驅動芯片選擇東芝公司生產的高細分兩相混合式步進電機驅動專用芯片THB6128，可實現細分設定，由STM32輸出控制信號實現驅動57系列步進電機。該硬件電路如圖2所示。

3 觸摸屏界面部分

人機界面部分采用廣州大彩公司的觸摸屏，其組態軟件易于上手，非常方便用戶設計友好的人機界面。該系統中，STM32電路部分由串口協議與觸摸屏進行通信，人機界面設計如圖3所示。

4 系統軟件部分

系統軟件總體結構模塊化，各功能模塊相對獨立，便于程序的編寫、調試及功能擴展。根據功能要求，軟件部分由初始化模塊、調速模塊、觸摸屏顯示模塊等組成。系統核心軟件是步進電機控制程序，控制系統在初始化后，進入主循環查詢指令隊列程序，觸摸屏信號作為觸發條件觸發主程序中的功能模塊，調用對應的功能子程序。軟件主程序流程如圖4所示。

5 結語

本項目通過步進電機驅動涂布儀中的蠕動泵，觸摸屏界面可操作步進電機的開始、停止，控制步進電機的速度和方向。通過細分設置驅動芯片，采用脈寬調制技術方式驅動57步進電機，提高步進電機穩定性。

本文致力于研究將蠕動泵技術應用于涂布儀控制的分液過程當中，以STM32為核心的蠕動泵裝置完成分液量準確控制，運動控制器和觸摸屏構建的電控系統來總體協調控制，成功研制了一臺面向涂料涂布實驗應用的全自動化蠕動式涂布儀樣機，實現了友好的人機界面操作和及時的運動控制器通信效果。整個系統控制方法簡易切實可行，控制器結構簡單可靠、性價比高，具有良好的實用推廣價值。