CN103336479A - 一种伺服电机控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机开发的伺服电机控制模块，通过此模块实现对伺服电机转速与位置的精确控制，并对其工作电流以及扭矩实施实时监测。所述的控制模块主要由单片机控制模块、电机驱动器、光电编码器、电流和扭矩传感器、存储模块、输入输出终端以及以太网接口组成。单片机控制模块主要负责电机控制信号的输出、处理计算光电编码器采集回来的位置与速度信号、转换电流和扭矩传感器采集回来的信号并把以上信息送至输入输出模块、存储模块以及以太网接口上，从而实现这些数据的显示、存储和远程监测。本发明具有控制精度高、体积较小、安全可靠和成本较低等优点，并可以实现数据的存储以及对电机工作状态的远程监测。

Description

一种伺服电机控制模块

技术领域

本发明涉及一种电机控制模块，特别是一种伺服电机控制模块。

背景技术

随着自动控制以及机电一体化技术的发展，伺服电机在工业中的应用越来广泛，而在电机控制的过程中电机工作的转速、位置、电流以及力矩都是控制中要考虑的重要参数，因此需要一种模块来监测电机工作时的这些参数以及控制电机的转速与位置。

文献《基于单片机的伺服电机控制系统的研究》（李红伟，胡涛，徐熙平，李沛松，长春理工大学学报，2012（3）第35卷第1期）介绍了一种基于STC12C5A60S2单片机的交流伺服电机控制系统，该控制系统包括单片机控制模块、独立键盘、差动驱动器、伺服电机驱动器、编码器、显示屏组成。其不足在于：1）STC12C5A60S2单片机的主频较小，处理速度较慢；2）控制对象单一，不能实现对伺服电机位置与速度的同时控制也没有电流与力矩检测显示功能；3）采用独立键盘和显示屏实现系统的输入与输出显示不利于用户的操作；4）不能实现远距离监测与电机在工作过程中状态信息的保存；5)定位精度较低，控制电机的转速范围较小。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种伺服电机控制模块，可以精确控制伺服电机的转速与位置并对电机的工作电流与力矩实现实时检测，对电机的转速、位置、电流以及力矩的显示，测得数据的实时保存和远程传输。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种伺服电机控制模块，包括单片机控制模块、输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块，所述输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块均与单片机控制模块相连，以太网接口模块为单片机控制模块提供以太网接口，电机驱动器接收单片机的控制信号驱动电机工作，编码器为单片机控制模块采集电机工作时的位置与速度信息，电流和力矩传感器为单片机控制模块采集电机工作的电流与力矩信息，输入输出终端为单片机提供人机界面，实现单片机内部信息的显示以及用户控制参数的输入，存储模块对电机历史参数进行存储。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本控制模块的处理器主频为72MHz，处理速度快，每个时钟周期为13.89ns，因此基于此单片机的伺服电机控制模块，可以更加准确的控制电机的位置和转速以及测量电机的工作电流和力矩；2）本控制模块中的输入输出模块为触摸屏，只需通过单片机的串口与触摸屏连接，外围电路大大简化，其显示和按键操作均可在触摸屏上完成；3）本控制模块具有以太网接口模块，可以实现伺服电机控制模块与以太网的连接，从而实现远程监控，有利于实现对大量伺服电机的集中控制；4）本控制模块还包含了CAN口通讯接口，可以实现与上位机的通信；5）单片机芯片及外围芯片采用贴片芯片，使得电路尺寸大为减少，更易于安装在空间受限的场所使用。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明基于单片机的伺服电机控制模块的系统总设计图。

图2为本发明的伺服电机控制模块电路。

图3为本发明的伺服电机控制模块的电源模块电路图。

图4为本发明的主程序流程图。

图5为本发明的速度控制程序流程图。

图6为本发明的位置控制程序流程图。

图7为本发明的速度与位置同时控制程序流程图。

图8为本发明的系统设置程序流程图。

图9为本发明的系统校零程序流程图。

图10为本发明的历史数据回访程序流程图。

图11为使用说明显示程序流程图。

具体实施方式

本发明的一种伺服电机控制模块，包括单片机控制模块、输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块，所述输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块均与单片机控制模块相连，以太网接口模块为单片机控制模块提供以太网接口，电机驱动器接收单片机的控制信号驱动电机工作，编码器为单片机控制模块采集电机工作时的位置与速度信息，电流和力矩传感器为单片机控制模块采集电机工作的电流与力矩信息，输入输出终端为单片机提供人机界面，实现单片机内部信息的显示以及用户控制参数的输入，存储模块对电机历史参数进行存储。

所述单片机控制模块为芯片STM32F107VCT6[U1]，输入输出终端包括电平转换芯片MAX3232EWE[U10]和接口Header8[JP1]，以太网接口模块包括以太网控制器芯片RTL8019AS[U12]、网络变压器芯片20F001N[U13]、16位双向逻辑电平转换芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]、接口Header8[JP6]，电机驱动器接口包括第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]、第二四芯接口Header4[JP5]，编码器的接口包括第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]、接口Header9[JP4]，电流传感器的接口包括第一四芯接口Header4[JP3]、霍尔电流传感器芯片ACS712[U4]，力矩传感器的接口为接口Header5[JP2]，存储模块为I2C串行EEPROM24LC64[U5]芯片；

该控制模块还包括线性稳压器AMS1117-3.3[U2],3.3V CAN收发器SN65HVD230/231D[U3]，第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]、第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]、第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]，接口Header17*2[CN1]，第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4，第五电阻R5，第六电阻R6，第七电阻R7，第八电阻R8，第九电阻R9，第十电阻R10，第十一电阻R11，第十二电阻R12，第一晶体振荡器Y1，第二晶体振荡器Y2，第三晶体振荡器Y3，二十八个电容C7-C10、C15-C38，第一电感L1，第二电感L2，第三电感L3，第四电感L4，第一发光二极管LED1[D1]，第二发光二极管LED2[D2]，第三发光二极管LED3，第四发光二极管LED4，第五发光二极管LED5，开关按键S1；

芯片STM32F107VCT6[U1]的73、6、7、80、66、65、64、63、54、53、95、91、90、89、77、76、72引脚悬空，芯片STM32F107VCT6[U1]的94、49、74、99、27、10、37引脚接地，芯片STM32F107VCT6[U1]的81引脚PD0、82引脚PD1、83引脚PD2、84引脚PD3、85引脚PD4、86引脚PD5、87引脚PD6、88引脚PD7分别与第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的55引脚PD8、56引脚PD9、57引脚PD10、58引脚PD11、59引脚PD12、60引脚PD13、61引脚PD14、62引脚PD15分别与第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的97引脚PE0、98引脚PE1、1引脚PE2、2引脚PE3、3引脚PE4、4引脚PE5、5引脚PE6、38引脚PE7分别与第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的39引脚PE8、40引脚PE9、41引脚PE10、42引脚PE11、43引脚PE12、44引脚PE13、45引脚PE14、46引脚PE15分别与第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；

芯片STM32F107VCT6[U1]的12引脚OSC-IN接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端接第一晶体振荡器Y1的一端，第一晶体振荡器Y1的另一端接该芯片的13引脚OSC-OUT，第一电阻R1的另一端也通过第九电容C9接地，13引脚OSC-OUT通过第十电容C10接地；芯片STM32F107VCT6[U1]的19引脚VSSA通过第二电感L2接地，并通过两并联电容第十五电容C15、第十六电容C16接到22引脚VDDA上，20引脚VREF-通过第四电感L4、第二电感L2接地，并通过两并联电容第十七电容C17、第十八电容C18接到21引脚VREF+上；芯片STM32F107VCT6[U1]的8引脚PC14接第二晶体振荡器[Y2]的2端，9引脚PC15接第二晶体振荡器[Y2]的1端，8引脚PC14通过第七电容[C7]接地，9引脚PC15通过第八电容[C8]接地，78引脚PC10/USART4-TX与芯片MAX3232EWE[U10]的11引脚T1IN相连，79引脚PC11/USART4-RX与芯片MAX3232EWE[U10]的12引脚R1OUT相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的15引脚PC0、16引脚PC1、17引脚PC2、18引脚PC3、33引脚PC4、34引脚P5分别与第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的92引脚PB6接芯片24LC64[U5]的6引脚SCL，93引脚PB7接芯片24LC64[U5]的5引脚SDA，92引脚PB6通过第四电阻[R4]分别与芯片24LC64[U5]的8引脚VCC以及第二十三电容[C23]相连，第二十三电容[C23]的另一端接地；芯片24LC64[U5]的1引脚A0、2引脚A1、3引脚A2、4引脚VSS、7引脚WP都与地相接；芯片STM32F107VCT6[U1]的35引脚AD1与芯片ACS712[U4]的7脚VIOUT相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的36引脚AD2与接口Header5[JP2]的5脚相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的70引脚PA11/CAN1-RX与芯片SN65HVD230/231D[U3]的4引脚R相连，71引脚PA12/CAN1-TX与芯片SN65HVD230/231D[U3]的1引脚D相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的23引脚PA0、24引脚PA1、25引脚PA2、26引脚PA3、29引脚PA4、30引脚PA5、31引脚PA6、32引脚PA7、67引脚PA8、68引脚PA9、69引脚PA10、96引脚PB9、47引脚PB10、48引脚PB11、51引脚PB12、14引脚NRST分别与芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]的47引脚1A1、46引脚1A2、44引脚1A3、43引脚1A4、41引脚1A5、40引脚1A6、38引脚1A7、37引脚1A8、36引脚2A1、35引脚2A2、33引脚2A3、32引脚2A4、30引脚2A5、29引脚2A6、27引脚2A7、26引脚2A8相连；

接口Header5[JP2]的1引脚接地，2引脚接+15V电压，3引脚接-15V电压，4引脚悬空，5引脚接芯片STM32F107VCT6[U1]的36引脚AD2，并通过第二十七电容[C27]接地，第一四芯接口Header4[JP3]的1、3引脚悬空，2引脚与芯片ACS712[U4]的3引脚IP-、4引脚IP-相接，4引脚与芯片ACS712[U4]的1引脚IP+、2引脚IP+相接；芯片ACS712[U4]的8引脚VCC接+5V电压并通过第二十六电容C26接地，5引脚GND接地，6引脚FIL TER通过第二十五电容C25相连；芯片SN65HVD230/231D[U3]2脚GND接地，3脚VCC接+3.3V电压并通过第二十四电容C24接地，5引脚VREF空接，6脚CANL和7脚CANH通过第六电阻R6相接，且6脚CANL与接口Header17*2[CN1]的34引脚相连，7脚CANH与接口Header17*2[CN1]的33引脚相连，8引脚RS接地；第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]的1引脚VCCA接+5V电压，2引脚DIR、11引脚GND、12引脚GND、13引脚GND、22引脚/G接地，8、9、10、11、14、15、16、23引脚悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压，3引脚A1、4引脚A2、5引脚A3分别与第二四芯接口Header4[JP5]的4、3、2引脚相连，6引脚A4、7引脚A5、8引脚A6分别与第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的2引脚DIR、第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的2引脚DIR、第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的2引脚DIR相接，第二四芯接口Header4[JP5]的1引脚接地；芯片MAX3232EWE[U10]的1引脚CI+通过第十九电容C19与3引脚CI-相连，4引脚C2+通过第二十电容C20与5引脚C2-相连，8引脚R2IN、9引脚R2OUT、10引脚T2IN、7引脚T2OUT四个引脚悬空，15引脚GND接地，6引脚V-通过第二十二电容C22接地，13引脚R1IN接Header8[JP1]4引脚，14引脚T1OUT接Header8[JP1]5、6引脚，2引脚V+通过第二十一电容C21接+3.3V电压，16引脚VCC接+3.3V电压，接口Header8[JP1]的1、2引脚接+12V电压，7、8引脚接地，3引脚悬空，4引脚接第一发光二极管LED1[D1]的一端，第一发光二极管LED1[D1]的另一端通过第三电阻R3接地，5引脚和6引脚接第二发光二极管LED2[D2]的一端，另一端通过第二电阻R2接地；接口Header9[JP4]的1引脚VCC接+5V电压，4、9引脚接地；

第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的1脚VCCA、2脚DIR接+5V电压；第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接接口Header17*2[CN1]的1、2、3、4、5、6、7、8引脚；第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的3、4、5、6、7、8引脚也分别接Header9[JP4]的2、3、5、6、7、8引脚；第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的1脚VCCA，第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接Header17*2[CN1]的9、10、11、12、13、14、15、16引脚；第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的1脚VCCA接+5V电压；第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接Header17*2[CN1]的17、18、19、20、21、22、23、24引脚；第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]1引脚VCCA接+5V电压；第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接Header17*2[CN1]的25、26、27、28、29、30、31、32引脚；第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；

芯片SN74ALVC164242DGGR[U14]的4引脚GND、10引脚GND、15引脚GND、21引脚GND、28引脚GND、34引脚GND、39引脚GND、45引脚GND分别接地，25引脚OE、48引脚OE接地，1引脚1DIR接芯片STM32F107VCT6[U1]的52引脚，24引脚2DIR接+3.3V电压，7引脚VCC和18引脚VCC接+5V电压，31引脚VCC和42引脚VCC接+3.3V电压，2引脚1B1、3引脚1B2、5引脚1B3、6引脚1B4、8引脚1B5、9引脚1B6、11引脚1B7、12引脚1B8、13引脚2B1、14引脚2B2、16引脚2B3、17引脚2B4、19引脚2B5、20引脚2B6、22引脚2B7分别与芯片RTL8019AS[U12]的36、37、38、39、40、41、42、43、5、7、8、9、10、29、30引脚相连，23引脚2B8接第十二电阻[R12]，第十二电阻[R12]的一端分别接开关按键[S1]的一端和第三十八电容[C38]正的一端，开关按键[S1]的另一端接地，第三十八电容[C38]的另一端也接地；

芯片RTL8019AS[U12]的6引脚VDD、15引脚SA8、16引脚SA9、17引脚VDD、89引脚VDD接+5V电压，且这五个引脚通过第三十电容C30接地；芯片RTL8019AS[U12]的11引脚SA5、12引脚SA6、13引脚SA7、14引脚GND、18引脚SA10、19引脚SA11、20引脚SA12、21引脚SA13、22引脚SA14、23引脚SA15、24引脚SA16、25引脚SA17、26引脚SA18、27引脚SA19、28引脚GND这些引脚都接地；芯片RTL8019AS[U12]的31引脚SMEMRB、32引脚SMEMWB、47引脚VDD接+5V电压并通过第三十二电容[C32]接地；芯片RTL8019AS[U12]的33引脚接芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]的23引脚，33引脚也通过第七电阻R7接+5V电压，34引脚AEN和44引脚GND接地；芯片RTL8019AS[U12]的45引脚HD、46引脚LD、58引脚TP IN-、59引脚TP IN+分别接芯片20F001N[U13]的1引脚TD+、3引脚TD-、6引脚RD+、8引脚RD-相连；芯片RTL8019AS[U12]的50引脚DSO接第三晶体振荡器[Y3]的1端并通过第二十九电容C29接地，51引脚OSCO接第三晶体振荡器[Y3]的2端并通过第二十八电容C28接地，52引脚GND接地，57引脚VDD接+5V电压并通过第三十一电容C31接地，58引脚和59引脚通过第十一电阻[R11]相接，61引脚LED0通过第十电阻R10接到第五发光二极管LED5上，第五发光二极管LED5的另一端接+5V电压，62引脚LED1通过第九电阻R9接到第四发光二极管LED4上，第四发光二极管LED4的另一端接+5V电压，63引脚LED2通过第八电阻R8接到第三发光二极管LED3上，第三发光二极管LED3的另一端接+5V电压，64引脚AUI接地，65引脚JP、70引脚VDD接+5V电压并通过第三十三电容C33接地；芯片20F001N[U13]的2引脚CT0通过第三十四电容C34接地，7引脚CT1通过第三十五电容C35接地，10引脚CT3通过第三十七电容C37接地，15引脚CT2通过第三十六电容C36接地，16引脚TX+、14引脚TX-、11引脚RX+、9引脚RX-分别接RJ5[JP6]的1、2、3、6引脚，RJ5[JP6]的4、5、7、8引脚悬空。

光电编码器使用16位绝对式编码器ASC6210，扭矩和电流传感器的型号分别为TQ-660和ACS712。

还包括电源模块，该电源模块为单片机控制模块、输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块供电，该电源模块包括线性稳压器AMS1117-3.3[U2]，十个电容C1-C6、C11-C14；线性稳压器AMS1117-3.3[U2]输入Vin引脚接+5V电压，VOUT输出+3.3V电压，GND引脚接地，+5V电压通过两个并联电容第十一电容C11、第十二电容C12接地，输出的+3.3V电压的一端通过两个并联电容第十三电容C13、第十四电容C14接地；芯片STM32F107VCT6[U1]的50引脚VDD1接+3.3V电压，并通过第一电容C1接地，75引脚VDD2接+3.3V电压，并通过第二电容C2接地，100引脚VDD3接+3.3V电压，并通过第三电容C3接地，28引脚VDD4接+3.3V电压，并通过第四电容C4接地，11引脚VDD5接+3.3V电压，并通过第五电容C5接地，+3.3V电压也通过第六电容C6接地。

下面进行更详细的描述：

本发明的伺服电机控制模块可对伺服电机实现转速与位置的精确控制，对电机工作时的电流和力矩实施实时监测，并对以上参数进行实时存储和远距离传输。

结合图1，本发明的基于单片机伺服电机控制模块，包括单片机控制模块、电机驱动器、光电编码器、电流和扭矩传感器、存储模块、输入输出模块以及以太网接口。单片机控制模块主要负责处理计算光电编码器采集回来的位置与速度信号、转换电流和扭矩传感器采集回来的信号并把以上信息送至输入输出模块、存储模块以及以太网接口上，从而实现这些数据的显示、存储和远程监测，此模块还负责把输入模块中设定的速度与位置信息转化成脉冲信号控制电机驱动器的输出、在电机工作时通过算法计算调整电机的现实速度与位置和设定速度与位置的误差等；电机驱动器主要负责通过单片机送出的脉冲信号来控制伺服电机的工作；光电编码器主要是采集电机转动的速度与位置信号，并把其送入单片机；电流与扭矩传感器用来采集电机工作的电流和扭矩；输入输出模块主要用来实时显示经单片机处理后的信号，并作为用户输入控制端，控制电机的工作；以太网接口模块主要负责实现单片机与互联网的连接，实现信息的远距离传送以及远程监测；存储模块主要负责适时存储电机在整个工作过程中的信息。

系统以单片机控制电路为核心，以只控制电机的转速为例，首先通过输入输出终端（触摸屏）上的按键设置所需的速度值，设置好后按下启动按键，输入输出终端进入数据显示界面，单片机控制电路此时首先通过光电编码器定位电机的初始位置，然后给出使能控制信号、方向控制信号和脉冲信号到电机驱动器，从而实现对电机的控制。在电机工作的过程中通过光电编码器采集电机的速度与位置信号送入单片机控制电路，单片机通过处理得出电机目前的转速并与开始设定的速度对比，计算出误差后转换成脉冲信号对电机的速度进行调整，直至最终达到所设定的速度时结束调整，在此过程中电机的速度、位置、电流以及工作力矩都在显示屏的显示区实时显示，在控制结束后可对数据进行存储和远距离传输操作。

本发明所设计的基于单片机的伺服电机控制模块的各模块具体说明如下：单片机控制模块主要由STM32F107VCT6[U1]组成，具体接线如下：芯片STM32F107VCT6[U1]的73、6、7、80、66、65、64、63、54、53、95、91、90、89、77、76、72引脚悬空，94、49、74、99、27、10、37引脚接地；芯片STM32F107VCT6[U1]的引脚电平为+3.3V，而外接的CAN总线则需要+5V电压，故需要进行电平转换；芯片STM32F107VCT6[U1]的81引脚PD0、82引脚PD1、83引脚PD2、84引脚PD3、85引脚PD4、86引脚PD5、87引脚PD6、88引脚PD7分别与第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的55引脚PD8、56引脚PD9、57引脚PD10、58引脚PD11、59引脚PD12、60引脚PD13、61引脚PD14、62引脚PD15分别与第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的97引脚PE0、98引脚PE1、1引脚PE2、2引脚PE3、3引脚PE4、4引脚PE5、5引脚PE6、38引脚PE7分别与第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的39引脚PE8、40引脚PE9、41引脚PE10、42引脚PE11、43引脚PE12、44引脚PE13、45引脚PE14、46引脚PE15分别与第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；

芯片STM32F107VCT6[U1]的12引脚OSC-IN接第一电阻R1，第一电阻R1的另一端接第一晶体振荡器Y1的一端，第一晶体振荡器Y1的另一端接此芯片的13引脚OSC-OUT，第一电阻R1的另一端也通过第九电容C9接地，13引脚OSC-OUT通过第十电容C10接地。芯片STM32F107VCT6[U1]的19引脚VSSA通过第二电感L2接地，并通过两并联电容第十五电容C15、第十六电容C16接到22引脚VDDA上，20引脚VREF-通过第四电感L4、第二电感L2接地，并通过两并联电容第十七电容C17、第十八电容C18接到21引脚VREF+上。芯片STM32F107VCT6[U1]的8引脚PC14接第二晶体振荡器Y2的2端，9引脚PC15接第二晶体振荡器Y2的1端，8引脚PC14通过第七电容C7接地，9引脚PC15通过第八电容C8接地，78引脚PC10/USART4-TX与芯片MAX3232EWE[U10]的11引脚T1IN相连，79引脚PC11/USART4-RX与芯片MAX3232EWE[U10]的12引脚R1OUT相连，15引脚PC0、16引脚PC1、17引脚PC2、18引脚PC3、33引脚PC4、34引脚P5分别与第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6相连，92引脚PB6接芯片24LC64[U5]的6引脚SCL，93引脚PB7接芯片24LC64[U5]的5引脚SDA，92引脚PB6通过第四电阻[R4]分别与芯片24LC64[U5]的8引脚VCC以及第二十三电容[C23]相连，第二十三电容[C23]的另一端接地，芯片24LC64[U5]的1引脚A0、2引脚A1、3引脚A2、4引脚VSS、7引脚WP都与地相接。芯片STM32F107VCT6[U1]的35引脚AD1与芯片ACS712[U4]的7脚VIOUT相连，36引脚AD2与接口Header5[JP2]的5脚相连，70引脚PA11/CAN1-RX与芯片SN65HVD230/231D[U3]的4引脚R相连，71引脚PA12/CAN1-TX与芯片SN65HVD230/231D[U3]的1引脚D相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的23引脚PA0、24引脚PA1、25引脚PA2、26引脚PA3、29引脚PA4、30引脚PA5、31引脚PA6、32引脚PA7、67引脚PA8、68引脚PA9、69引脚PA10、96引脚PB9、47引脚PB10、48引脚PB11、51引脚PB12、14引脚NRST分别与芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]的47引脚1A1、46引脚1A2、44引脚1A3、43引脚1A4、41引脚1A5、40引脚1A6、38引脚1A7、37引脚1A8、36引脚2A1、35引脚2A2、33引脚2A3、32引脚2A4、30引脚2A5、29引脚2A6、27引脚2A7、26引脚2A8相连。

存储模块主要由芯片24LC64[U5]构成，其具体接线如下：单片机的92引脚PB6接芯片24LC64[U5]的6引脚SCL，93引脚PB7接芯片24LC64[U5]的5引脚SDA，92引脚PB6通过第四电阻[R4]分别与芯片24LC64[U5]的8引脚VCC以及第二十三电容C23相连，第二十三电容C23的另一端接地，芯片24LC64[U5]的1引脚A0、2引脚A1、3引脚A2、4引脚VSS、7引脚WP都与地相接。

电流与力矩采集模块主要由电流传感器和扭矩传感器组成。其中电流采集主要由一个四芯接口JP3和芯片ACS712[U4]构成，四芯接口的1、3引脚空接，4、2引脚作为电流信号Sing IN1、Sing IN2的输入端接到芯片ACS712[U4]，信号1接芯片ACS712[U4]的1、2引脚，信号2接芯片ACS712[U4]的3、4引脚；芯片ACS712[U4]的5引脚接地，6引脚通过第二十五电容C25接地，8引脚接+5V电压，另一端通过第二十六电容C26接地，第二十六电容C26的作用为滤波，7引脚作为输出端直接接到单片机的35引脚PB0/ADC12-IN8，通过单片机自带的模数转换转化成数字信号，经单片机处理后送入输出端从而实现对电流的实时监测。力矩采集主要为一个五芯接口，分别是1引脚接地，2引脚接+15V电压，3引脚接-15V电压，4引脚悬空，5引脚通过第二十七电容C27接地，第二十七电容C27作用为消除干扰信号，5引脚也作为信号的输出端接单片机的36引脚PB1/ADC12-IN8，通过单片机自带的模数转换转化成数字信号，经单片机处理后送入输出端从而实现对力矩的实时监测。

以太网接口模块由芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]、芯片RTL8019[U12]、芯片20F001N[U13]及以太网接口[JP6]组成，其中芯片SN74ALVC164245[U14]用于芯片STM32F107VCT6[U1]与芯片RTL8019[U12]间进行电平转换，单片机芯片引脚的电平为+3.3V，而芯片RTL8019[U12]芯片为+5V，单片机数据总线传输是双向的故芯片SN74ALVC164245[U14]的1脚1DIR接单片机芯片STM32F107VCT6[U1]的52引脚PB13，用于控制数据总线数据传输方向，芯片RTL8019[U12]地址总线以及读写控制端口29脚[IORB]、30脚[IOWB]均为输入引脚，故芯片SN74ALVC164245[U14]的24脚2DIR接+3.3V，芯片RTL8019[U12]工作在跳线模式，故65JP脚接+5V，由于使用的是8位数据线模式，故96脚IOCS16B悬空，由于芯片RTL8019[U12]选择为自动检测模式，故74脚[PL0]、77脚[PL1]悬空，由于采用bnc接口方式，故64脚AUI接GND，由于81脚IOS0、82脚IOS1、84脚IOS2、85脚IOS3悬空，故首地址为300H，继而只需使用地址线引脚SA0——SA4，其他地址线引脚接地，为使地址使能，故34引脚AEN接地，发光二极管D1、D2、D3用于指示数据通讯状态及芯片的工作状态，芯片RTL8019[U12]、芯片20F001N[U13]及以太网接口[JP6]具体接线如下：芯片RTL8019AS[U12]的45脚TPOUT+接芯片20F001[U13]的1脚TD+，芯片RTL8019AS[U12]的46脚TPOUT-接芯片20F001[U13]的3脚TD-，芯片RTL8019AS[U12]的59脚TPIN+接芯片20F001[U13]的6脚RD+，芯片RTL8019AS[U12]的58脚TPIN-接芯片20F001[U13]的8脚RD-，芯片RTL8019AS[U12]的59脚TPIN+和58脚TPIN-接第十一电阻R11，芯片RTL8019AS[U12]的61脚LED0、62脚LED1、63脚LED2分别接第十电阻R10、接第九电阻R9、接第八电阻R8，芯片RTL8019AS[U12]的33脚RSTDRV接第七电阻R7，第七电阻R7另一端接+5V，芯片RTL8019AS[U12]的51脚OSCO、50脚DSO分别接第二十八电容C28、第二十九电容C29，第二十八电容C28、第二十九电容C29另一端接GND，芯片RTL8019AS[U12]的51脚OSCO、50脚DSO之间接第三晶振[Y3]，芯片RTL8019AS[U12]的11脚SA5、12脚SA6、13脚SA7、14脚GND、18脚SA10、19脚SA11、20脚SA12、21脚SA13、22脚SA14、23脚SA15、24脚SA16、25脚SA17、26脚SA18、27脚SA19、28脚GND、44脚GND、64脚AUI、34脚AEN、83脚GND、86脚GND分别接地，芯片RTL8019AS[U12]的6脚VDD、15脚SA8、16脚SA9、17脚VDD、89脚VDD接+5V电压，并通过第三十电容C30接地，32脚SMEMWB、31脚SMEMRB、47脚VDD分别接+5V并通过第三十二电容C32接地，65脚JP、70脚VDD接+5V电压并通过第三十三电容C33接地，芯片RTL8019AS[U12]的1、2、3、4、35、48、49、53、54、55、56、60、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、84、85、87、88、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100分别悬空，第十电阻R10、第九电阻R9、第八电阻R8分别接第五发光二极管D5、第四发光二极管D4、第三发光二极管D3；第五发光二极管D5、第四发光二极管D4、、第三发光二极管D3另一端接+5V电压；

输入输出终端主要由串口屏接口JP1、芯片MAX3232EWE[U10]组成，具体的接线如下：芯片MAX3232EWE[U10]的16脚VDD与2脚V+间接第二十一电容C21，芯片MAX3232EWE[U10]的6脚V-通过第二十二电容C22接地，15脚GND接地，芯片MAX3232EWE[U10]的1脚C1+与3脚C1-间接第十九电容C19，芯片MAX3232EWE[U10]的4脚C2+与5脚C2-间接第二十电容C20，芯片MAX3232EWE[U10]的14脚T1OUT接八芯插头JP1的5脚DIN、6脚DIN，芯片MAX3232EWE[U10]的13脚R1IN接八芯插头JP1的4脚DOUT，八芯插头JP1的1脚VDD、2脚VDD接+12V，八芯插头JP1的3脚悬空，八芯插头JP1的7脚GND、8脚GND接地，八芯接头JP1的4脚接发光二极管D1的一端，发光二极管的另一端通过第三电阻R3接地，5、6脚接发光二极管D2的一端，发光二极管D2的另一端通过第二电阻R2接地；

结合图3基于单片机的伺服电机控制模块还包括电源模块，该模块包括线性稳压器AMS1117-3.3[U2]，十个电容C1-C6、C11-C14，线性稳压器AMS1117-3.3[U2]输入Vin引脚接+5V电压，VOUT输出+3.3V电压，GND引脚接地，+5V电压通过两个并联电容第十一电容C11、第十二电容C12接地，输出的+3.3V电压的一端通过两个并联电容第十三电容C13、第十四电容C14接地。芯片STM32F107VCT6[U1]的50引脚VDD1接+3.3V电压，并通过第一电容C1接地，75引脚VDD2接+3.3V电压，并通过第二电容C2接地，100引脚VDD3接+3.3V电压，并通过第三电容C3接地，28引脚VDD4接+3.3V电压，并通过第四电容C4接地，11引脚VDD5接+3.3V电压，并通过第五电容C5接地，+3.3V电压也通过第六电容C6接地。

主程序流程如图4所示。系统上电初始化结束后进入功能选择界面。在主控制循环中判断用户是否选择相应的功能按钮，如果用户按动液晶屏上的按钮，则液晶触摸屏通过串口向单片机发送命令，单片机通过预先设定的值与液晶触摸屏发送的命令进行比较，从而判断出用户选择的功能页，如用户按动速度控制按钮则进入速度控制界面，此界面主要实现对伺服电机运转速度的控制，并显示伺服电机的位置、电流与力矩，如用户按动位置控制按钮则进入位置控制界面，此界面主要实现对伺服电机转动位置的控制，如用户按动速度与位置同时控制按钮则进入速度与位置同时控制界面，如用户按动系统设置按钮则进入系统设置界面，如用户按动校零按钮则进入校零程序，校零完成后返回功能选择界面，以等待用户第二次操作，如用户按动历史数据按钮，则进入历史数据回访界面，如用户按下使用说明按键，则进入使用说明界面，如用户没有进行任何操作，则继续等待用户操作；

速度控制程序流程图如图5所示。首先判断是否按下速度控制按键，如果按下该控制键，则需判断是否输入了速度的初始值，已输入后则需要按下启动键即可，没有输入则需输入后才可进行启动操作。如开始没有按下速度控制键则不需要输入初始速度值，但也不可以启动速度控制系统；如果用户按下暂停键，则暂停数据的采集；如用户按下数据保存按键，则进入数据保存界面，此时显示输入保存的文件名，如不输入此时系统就会一直等待，在输入保存的文件名后按下确定键后完成保存操作；如果用户按下远程传输按键时则进行远程传输操作，在按下终止远程传输按键时则终止数据的远程传输，如没有按下该终止键，则系统将会一直进行数据传输操作；如用户按下电机停止按键，则电机停止运转；如用户按下退出按键，则退出速度控制界面。

位置控制程序流程图如图6所示。首先判断是否按下位置控制按键，如果按下该控制键，则需判断是否输入了位置的初始值，已输入后则需要按下启动键即可，没有输入则需输入后才可进行启动操作。如开始没有按下位置控制键则不需要输入初始位置值，但也不可以启动位置控制系统；如果用户按下暂停键，则暂停数据的采集；如用户按下数据保存按键，则进入数据保存界面，此时显示输入保存的文件名，如不输入此时系统就会一直等待，在输入保存的文件名后按下确定键后完成保存操作；如果用户按下远程传输按键时则进行远程传输操作，在按下终止远程传输按键时则终止数据的远程传输，如没有按下该终止键，则系统将会一直进行数据传输操作；如用户按下电机停止按键，则电机停止运转；如用户按下退出按键，则退出位置控制界面。

速度与位置同时控制程序流程图如图7所示。该程序主要实现对伺服电机的运转速度和位置的同时控制。在开始时，首先判断是否按下速度与位置控制按键，如果按下该控制键，则需判断是否输入了速度与位置的初始值，两个值都输入后才可以按下启动键，没有输入则需输入后才可进行启动操作。如开始没有按下速度与位置控制键则不需要输入初始速度和位置值，但也不可以启动速度与位置控制系统；如果用户按下暂停键，则暂停数据的采集；如用户按下数据保存按键，则进入数据保存界面，此时显示输入保存的文件名，如不输入此时系统就会一直等待，在输入保存的文件名后按下确定键后完成保存操作；如果用户按下远程传输按键时则进行远程传输操作，在按下终止远程传输按键时则终止数据的远程传输，如没有按下该终止键，则系统将会一直进行数据传输操作；如用户按下电机停止按键，则电机停止运转；如用户按下退出按键，则退出速度与位置控制界面。

系统设置程序流程图如图8所示。该程序主要实现对本系统的一些基本设置操作。在进入设置界面后，如用户按下更改屏幕亮度按键，则进行屏幕亮度的更改；如用户按下量程设置按键，则进行量程的更改；如用户按下更改按键声音按键，则进行按键声效的设置；如用户按下更改时间模式按键，则进行对时间模式的更改；如按下时间设定按键，则进行时间的从新设定；如按下显示屏字体大小更改按键，则进行字体大小的更改；如用户按下退出按键，则退出系统设置界面，进入主功能选择界面。

系统校零程序流程图如图9所示。按下系统校零按键，进入校零界面。如用户按下液晶屏校准按键，则进行液晶显示屏的校准。开始对系统进行校零时，先启动对速度、位置、扭矩以及电流的检测，计算出当前的速度、位置、扭矩以及电流的值，然后把这四个值都设为零点，完成以上操作后按下退出键，则退出系统校零界面，回到主功能选择界面。

系统历史数据回访程序流程图如图10所示。该程序主要实现对历史保存数据的回访，以便了解电机的运转状况。在开始后，按下历史数据回访按键，进入历史数据回访界面；如按下向下翻页按键，则页面向下翻转；如按下向上翻页按键，则页面向上翻转；如按下查询按键，则需输入查询的内容，输入查询内容后，则页面自动跳转到该内容所在的页面位置；如没有输入所要查询的内容则系统将会一直等待；如用户按下更改显示比例按键，则可以更改图形的显示比例，在更改显示比例后，系统则按更改后的显示比例自动生成数据图形；如用户按下图形平移按键，则可以对数据图形进行上下左右平移；如用户按下退出按键，则系统退出历史数据回访界面，回到主功能选择界面。

使用说明显示程序流程图如图11所示。该程序主要用来显示存储在系统中的对本控制装置使用说明文档。在开始后，按下显示使用说明按键，进入使用说明目录界面，点击使用说明目录上的一条内容，则进入详细内容界面，如用户按下翻页按键，则显示翻页内容；如用户按下返回上一层按键，则界面返回到使用说明目录显示界面。如用户按下退出按键，则系统退出使用说明显示界面，回到主功能选择界面。

实施例：

基于单片机的伺服电机控制模块具体技术指标如下：

1、电流、扭矩传感器以及所使用的绝对式光电编码器通过航空插头作为接头电缆与单片机控制板相连；

2、电流传感器测量的范围为0-±5A，输出的灵敏度为66mA/V，输出的电压与交流和直流电流成比例；

3、扭矩传感器测量的范围为0-±50N.m，扭矩测量的精度≤0.25%F.S；位置为0-6000mil，控制精度小于0.5mil；重复性：<0.1%；线性：<0.1%S；滞后：<0.1%；

4、光电编码器位数为16位，分割数：65536，准确度：±0.22’，转速：0-6000rpm；

5、该伺服电机控制模块通过电源适配器供电。

基于单片机的伺服电机控制模块正面安装触摸屏，电源适配器输入接口、电流、扭矩传感器信号输入接口、光电编码器信号的输入接口、网线接口以及输出控制信号的接口均在该控制模块的背面。

a)按键区

第一界面：主功能选择界面，共有7个按键，分别是速度控制按键、位置控制按键、速度与位置控制界面、设置按键、校零按键、历史数据按键以及使用说明按键，这7个按键用来选择对应的功能；

第二界面：速度控制界面，共有8个按键，分别是启动按键、暂停按键、初始速度输入按键、数据保存按键、开始远程传输按键、终止远程传输按键、停止按键以及退出按键。在按下初始速度输入按键后，系统会弹出初始速度输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个初始速度输入文本框。在按下数据保存按键后，系统会弹出文件名输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个文件名输入文本框。

第三界面：位置控制界面，共有8个按键，分别是启动按键、暂停按键、初始位置输入按键、数据保存按键、开始远程传输按键、终止远程传输按键、停止按键以及退出按键。在按下初始位置输入按键后，系统会弹出初始位置输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个初始位置输入文本框。在按下数据保存按键后，系统会弹出文件名输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个文件名输入文本框。

第四界面：速度与位置同时控制界面，共有9个按键，分别是启动按键、暂停按键、初始速度输入按键、初始位置输入按键、数据保存按键、开始远程传输按键、终止远程传输按键、停止按键以及退出按键。在按下初始速度输入按键后，系统会弹出初始速度输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个初始速度输入文本框。在按下初始位置输入按键后，系统会弹出初始位置输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个初始位置输入文本框。在按下数据保存按键后，系统会弹出文件名输入界面，在此小界面上有两个按键即确定与取消和一个文件名输入文本框。

第五界面：系统设置界面，共有12个按键，分别是亮度增强、亮度减弱、量程增加、量程减小、声音开、声音关、时间显示、时间隐藏、时间设置、字体增大、字体减小、退出。

第六界面：系统校零界面，共有4个按键，分别是液晶屏校准、启动检测、设为零点以及退出按键。

第七界面：历史数据回访界面，共有10个按键，分别是向上翻页、向下翻页、查询、增大显示比例、减小显示比例、上移、下移、左移、右移和退出按键。在点击查询按键时，弹出查询内容输入界面，在此界面上有一个查询内容输入文本框和确定、取消两个按键。

第八界面：使用说明显示界面，共有6个按键，分别是速度控制说明、位置控制说明、速度与位置同时控制说明、系统设置与校零说明、历史数据回访说明和退出按键。当点击上面5个含有使用说明的按键时，就会进入相应的使用说明显示界面，在详细显示界面上包含3个按键，分别是向上翻页、向下翻页和返回上一层。

第九界面：键盘输入界面，键盘输入界面共有42个按键，分别是数字0—9共10个按键，字母A—Z共26个，Backspace键、Enter键、ESC键、空格键、大小写转换键、中英文切换键，键盘输入界面用来设定时间和输入文件名；

b)显示区

在速度控制界面、位置控制界面和速度与位置同时控制界面上，在界面的左边从上到下依次为速度显示区、位置显示区、电流显示区和扭矩显示区。

c)控制模块的接口

控制模块对外接口共有7个，分别是电源适配器输入接口、电流传感器信号输入接口、扭矩传感器信号输入接口、液晶显示屏输入输出接口、光电编码器接口、控制信号输出接口、用于备用的实现与上位机通讯的CAN口，此外还有以太网接口，以太网接口为RJ-45接头。这些接口都位于控制模块的背面，具体位置在控制模块后有详细标注。

Claims (4)

1.一种伺服电机控制模块，其特征在于，包括单片机控制模块、输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块，所述输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块均与单片机控制模块相连，以太网接口模块为单片机控制模块提供以太网接口，电机驱动器接收单片机的控制信号驱动电机工作，编码器为单片机控制模块采集电机工作时的位置与速度信息，电流和力矩传感器为单片机控制模块采集电机工作的电流与力矩信息，输入输出终端为单片机提供人机界面，实现单片机内部信息的显示以及用户控制参数的输入，存储模块对电机历史参数进行存储。

2.根据权利要求1所述的伺服电机控制模块，其特征在于，所述单片机控制模块为芯片STM32F107VCT6[U1]，输入输出终端包括电平转换芯片MAX3232EWE[U10]和接口Header8[JP1]，以太网接口模块包括以太网控制器芯片RTL8019AS[U12]、网络变压器芯片20F001N[U13]、16位双向逻辑电平转换芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]、接口Header8[JP6]，电机驱动器接口包括第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]、第二四芯接口Header4[JP5]，编码器的接口包括第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]、接口Header9[JP4]，电流传感器的接口包括第一四芯接口Header4[JP3]、霍尔电流传感器芯片ACS712[U4]，力矩传感器的接口为接口Header5[JP2]，存储模块为I2C串行EEPROM24LC64[U5]芯片；

该控制模块还包括线性稳压器AMS1117-3.3[U2],3.3V CAN收发器SN65HVD230/231D[U3]，第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]、第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]、第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]，接口Header17*2[CN1]，第一电阻[R1]，第二电阻[R2]，第三电阻[R3]，第四电阻[R4]，第五电阻[R5]，第六电阻[R6]，第七电阻[R7]，第八电阻[R8]，第九电阻[R9]，第十电阻[R10]，第十一电阻[R11]，第十二电阻[R12]，第一晶体振荡器[Y1]，第二晶体振荡器[Y2]，第三晶体振荡器[Y3]，二十八个电容C7-C10、C15-C38，第一电感[L1]，第二电感[L2]，第三电感[L3]，第四电感[L4]，第一发光二极管LED1[D1]，第二发光二极管LED2[D2]，第三发光二极管[LED3]，第四发光二极管[LED4]，第五发光二极管[LED5]，开关按键[S1]；

芯片STM32F107VCT6[U1]的73、6、7、80、66、65、64、63、54、53、95、91、90、89、77、76、72引脚悬空，芯片STM32F107VCT6[U1]的94、49、74、99、27、10、37引脚接地，芯片STM32F107VCT6[U1]的81引脚PD0、82引脚PD1、83引脚PD2、84引脚PD3、85引脚PD4、86引脚PD5、87引脚PD6、88引脚PD7分别与第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的55引脚PD8、56引脚PD9、57引脚PD10、58引脚PD11、59引脚PD12、60引脚PD13、61引脚PD14、62引脚PD15分别与第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的97引脚PE0、98引脚PE1、1引脚PE2、2引脚PE3、3引脚PE4、4引脚PE5、5引脚PE6、38引脚PE7分别与第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的39引脚PE8、40引脚PE9、41引脚PE10、42引脚PE11、43引脚PE12、44引脚PE13、45引脚PE14、46引脚PE15分别与第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6、15引脚B7、14引脚B8相连；

芯片STM32F107VCT6[U1]的12引脚OSC-IN接第一电阻[R1]，第一电阻[R1]的另一端接第一晶体振荡器[Y1]的一端，第一晶体振荡器[Y1]的另一端接该芯片的13引脚OSC-OUT，第一电阻[R1]的另一端也通过第九电容[C9]接地，13引脚OSC-OUT通过第十电容[C10]接地；芯片STM32F107VCT6[U1]的19引脚VSSA通过第二电感[L2]接地，并通过两并联电容第十五电容[C15]、第十六电容[C16]接到22引脚VDDA上，20引脚VREF-通过第四电感[L4]、第二电感[L2]接地，并通过两并联电容第十七电容[C17]、第十八电容[C18]接到21引脚VREF+上；芯片STM32F107VCT6[U1]的8引脚PC14接第二晶体振荡器[Y2]的2端，9引脚PC15接第二晶体振荡器[Y2]的1端，8引脚PC14通过第七电容[C7]接地，9引脚PC15通过第八电容[C8]接地，78引脚PC10/USART4-TX与芯片MAX3232EWE[U10]的11引脚T1IN相连，79引脚PC11/USART4-RX与芯片MAX3232EWE[U10]的12引脚R1OUT相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的15引脚PC0、16引脚PC1、17引脚PC2、18引脚PC3、33引脚PC4、34引脚P5分别与第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]的21引脚B1、20引脚B2、19引脚B3、18引脚B4、17引脚B5、16引脚B6相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的92引脚PB6接芯片24LC64[U5]的6引脚SCL，93引脚PB7接芯片24LC64[U5]的5引脚SDA，92引脚PB6通过第四电阻[R4]分别与芯片24LC64[U5]的8引脚VCC以及第二十三电容[C23]相连，第二十三电容[C23]的另一端接地；芯片24LC64[U5]的1引脚A0、2引脚A1、3引脚A2、4引脚VSS、7引脚WP都与地相接；芯片STM32F107VCT6[U1]的35引脚AD1与芯片ACS712[U4]的7脚VIOUT相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的36引脚AD2与接口Header5[JP2]的5脚相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的70引脚PA11/CAN1-RX与芯片SN65HVD230/231D[U3]的4引脚R相连，71引脚PA12/CAN1-TX与芯片SN65HVD230/231D[U3]的1引脚D相连；芯片STM32F107VCT6[U1]的23引脚PA0、24引脚PA1、25引脚PA2、26引脚PA3、29引脚PA4、30引脚PA5、31引脚PA6、32引脚PA7、67引脚PA8、68引脚PA9、69引脚PA10、96引脚PB9、47引脚PB10、48引脚PB11、51引脚PB12、14引脚NRST分别与芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]的47引脚1A1、46引脚1A2、44引脚1A3、43引脚1A4、41引脚1A5、40引脚1A6、38引脚1A7、37引脚1A8、36引脚2A1、35引脚2A2、33引脚2A3、32引脚2A4、30引脚2A5、29引脚2A6、27引脚2A7、26引脚2A8相连；

接口Header5[JP2]的1引脚接地，2引脚接+15V电压，3引脚接-15V电压，4引脚悬空，5引脚接芯片STM32F107VCT6[U1]的36引脚AD2，并通过第二十七电容[C27]接地，第一四芯接口Header4[JP3]的1、3引脚悬空，2引脚与芯片ACS712[U4]的3引脚IP-、4引脚IP-相接，4引脚与芯片ACS712[U4]的1引脚IP+、2引脚IP+相接；芯片ACS712[U4]的8引脚VCC接+5V电压并通过第二十六电容[C26]接地，5引脚GND接地，6引脚FIL TER通过第二十五电容[C25]相连；芯片SN65HVD230/231D[U3]2脚GND接地，3脚VCC接+3.3V电压并通过第二十四电容[C24]接地，5引脚VREF空接，6脚CANL和7脚CANH通过第六电阻[R6]相接，且6脚CANL与接口Header17*2[CN1]的34引脚相连，7脚CANH与接口Header17*2[CN1]的33引脚相连，8引脚RS接地；第五八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U11]的1引脚VCCA接+5V电压，2引脚DIR、11引脚GND、12引脚GND、13引脚GND、22引脚/G接地，8、9、10、11、14、15、16、23引脚悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压，3引脚A1、4引脚A2、5引脚A3分别与第二四芯接口Header4[JP5]的4、3、2引脚相连，6引脚A4、7引脚A5、8引脚A6分别与第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的2引脚DIR、第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的2引脚DIR、第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的2引脚DIR相接，第二四芯接口Header4[JP5]的1引脚接地；芯片MAX3232EWE[U10]的1引脚CI+通过第十九电容[C19]与3引脚CI-相连，4引脚C2+通过第二十电容[C20]与5引脚C2-相连，8引脚R2IN、9引脚R2OUT、10引脚T2IN、7引脚T2OUT四个引脚悬空，15引脚GND接地，6引脚V-通过第二十二电容[C22]接地，13引脚R1IN接Header8[JP1]4引脚，14引脚T1OUT接Header8[JP1]5、6引脚，2引脚V+通过第二十一电容[C21]接+3.3V电压，16引脚VCC接+3.3V电压，接口Header8[JP1]的1、2引脚接+12V电压，7、8引脚接地，3引脚悬空，4引脚接第一发光二极管LED1[D1]的一端，第一发光二极管LED1[D1]的另一端通过第三电阻[R3]接地，5引脚和6引脚接第二发光二极管LED2[D2]的一端，另一端通过第二电阻[R2]接地；接口Header9[JP4]的1引脚VCC接+5V电压，4、9引脚接地；

第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的1脚VCCA、2脚DIR接+5V电压；第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接接口Header17*2[CN1]的1、2、3、4、5、6、7、8引脚；第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；第一八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U6]的3、4、5、6、7、8引脚也分别接Header9[JP4]的2、3、5、6、7、8引脚；第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的1脚VCCA，第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接Header17*2[CN1]的9、10、11、12、13、14、15、16引脚；第二八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U7]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的1脚VCCA接+5V电压；第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接Header17*2[CN1]的17、18、19、20、21、22、23、24引脚；第三八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U8]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]1引脚VCCA接+5V电压；第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的3、4、5、6、7、8、9、10引脚分别接Header17*2[CN1]的25、26、27、28、29、30、31、32引脚；第四八路双向逻辑电平转换芯片74LVX4245[U9]的11、12、13、22引脚接地，23引脚NC悬空，24引脚VCCB接+3.3V电压；

芯片SN74ALVC164242DGGR[U14]的4引脚GND、10引脚GND、15引脚GND、21引脚GND、28引脚GND、34引脚GND、39引脚GND、45引脚GND分别接地，25引脚OE、48引脚OE接地，1引脚1DIR接芯片STM32F107VCT6[U1]的52引脚，24引脚2DIR接+3.3V电压，7引脚VCC和18引脚VCC接+5V电压，31引脚VCC和42引脚VCC接+3.3V电压，2引脚1B1、3引脚1B2、5引脚1B3、6引脚1B4、8引脚1B5、9引脚1B6、11引脚1B7、12引脚1B8、13引脚2B1、14引脚2B2、16引脚2B3、17引脚2B4、19引脚2B5、20引脚2B6、22引脚2B7分别与芯片RTL8019AS[U12]的36、37、38、39、40、41、42、43、5、7、8、9、10、29、30引脚相连，23引脚2B8接第十二电阻[R12]，第十二电阻[R12]的一端分别接开关按键[S1]的一端和第三十八电容[C38]正的一端，开关按键[S1]的另一端接地，第三十八电容[C38]的另一端也接地；

芯片RTL8019AS[U12]的6引脚VDD、15引脚SA8、16引脚SA9、17引脚VDD、89引脚VDD接+5V电压，且这五个引脚通过第三十电容[C30]接地；芯片RTL8019AS[U12]的11引脚SA5、12引脚SA6、13引脚SA7、14引脚GND、18引脚SA10、19引脚SA11、20引脚SA12、21引脚SA13、22引脚SA14、23引脚SA15、24引脚SA16、25引脚SA17、26引脚SA18、27引脚SA19、28引脚GND这些引脚都接地；芯片RTL8019AS[U12]的31引脚SMEMRB、32引脚SMEMWB、47引脚VDD接+5V电压并通过第三十二电容[C32]接地；芯片RTL8019AS[U12]的33引脚接芯片SN74ALVC164245DGGR[U14]的23引脚，33引脚也通过第七电阻[R7]接+5V电压，34引脚AEN和44引脚GND接地；芯片RTL8019AS[U12]的45引脚HD、46引脚LD、58引脚TP IN-、59引脚TP IN+分别接芯片20F001N[U13]的1引脚TD+、3引脚TD-、6引脚RD+、8引脚RD-相连；芯片RTL8019AS[U12]的50引脚DSO接第三晶体振荡器[Y3]的1端并通过第二十九电容[C29]接地，51引脚OSCO接第三晶体振荡器[Y3]的2端并通过第二十八电容[C28]接地，52引脚GND接地，57引脚VDD接+5V电压并通过第三十一电容[C31]接地，58引脚和59引脚通过第十一电阻[R11]相接，61引脚LED0通过第十电阻[R10]接到第五发光二极管[LED5]上，第五发光二极管[LED5]的另一端接+5V电压，62引脚LED1通过第九电阻[R9]接到第四发光二极管[LED4]上，第四发光二极管[LED4]的另一端接+5V电压，63引脚LED2通过第八电阻[R8]接到第三发光二极管[LED3]上，第三发光二极管[LED3]的另一端接+5V电压，64引脚AUI接地，65引脚JP、70引脚VDD接+5V电压并通过第三十三电容[C33]接地；芯片20F001N[U13]的2引脚CT0通过第三十四电容[C34]接地，7引脚CT1通过第三十五电容[C35]接地，10引脚CT3通过第三十七电容[C37]接地，15引脚CT2通过第三十六电容[C36]接地，16引脚TX+、14引脚TX-、11引脚RX+、9引脚RX-分别接RJ5[JP6]的1、2、3、6引脚，RJ5[JP6]的4、5、7、8引脚悬空。

3.根据权利要求1或2所述的伺服电机控制模块，其特征在于,光电编码器使用16位绝对式编码器ASC6210，扭矩和电流传感器的型号分别为TQ-660和ACS712。

4.根据权利要求1、2或3所述的伺服电机控制模块，其特征在于，还包括电源模块，该电源模块为单片机控制模块、输入输出终端、以太网接口模块、电机驱动器、编码器、电流传感器、力矩传感器和存储模块供电，该电源模块包括线性稳压器AMS1117-3.3[U2]，十个电容C1-C6、C11-C14；线性稳压器AMS1117-3.3[U2]输入Vin引脚接+5V电压，VOUT输出+3.3V电压，GND引脚接地，+5V电压通过两个并联电容第十一电容[C11]、第十二电容[C12]接地，输出的+3.3V电压的一端通过两个并联电容第十三电容[C13]、第十四电容[C14]接地；芯片STM32F107VCT6[U1]的50引脚VDD1接+3.3V电压，并通过第一电容[C1]接地，75引脚VDD2接+3.3V电压，并通过第二电容[C2]接地，100引脚VDD3接+3.3V电压，并通过第三电容[C3]接地，28引脚VDD4接+3.3V电压，并通过第四电容[C4]接地，11引脚VDD5接+3.3V电压，并通过第五电容[C5]接地，+3.3V电压也通过第六电容[C6]接地。

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