CN211127636U - 一种步进电机控制电路和系统 - Google Patents

Abstract

本公开公开的一种步进电机控制电路和系统，其中的步进电机控制电路包括控制器、电机驱动模块、步进电机和电源模块，所述控制器与所述电机驱动模块连接，将控制信号发送至所述电机驱动模块，所述电机驱动模块与所述步进电机相连，所述电机驱动模块按照控制信号驱动所述步进电机运转，所述电源模块与所述控制器、电机驱动模块连接，为所述控制器与电机驱动模块供电，能够使步进电机按照脉冲信号运转，步进电机控制系统通过计算机发送脉冲信号至步进电机控制电路，使得能够通过计算机对步进电机进行脉冲控制。

Description

一种步进电机控制电路和系统

技术领域

本公开涉及一种步进电机控制电路和系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

电机一直在工业中扮演着重要角色，随着计算机应用技术的普及，自动化控制技术近年来得了空前的发展，作为自动基础的电控技术，控制电机成为自动化领域主角，作为主要控制电机的步进电机和伺服电机的控制方法类同，步进电机驱动简洁，成本低廉更适合广泛普及和推广，而如何通过计算机对步进电机进行低成本的智能脉冲控制，是目前所要解决的技术问题。

实用新型内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种步进电机控制电路和系统，其中的步进电机控制电路能够使步进电机按照脉冲信号运转，步进电机控制系统通过计算机发送脉冲信号至步进电机控制电路，使得能够通过计算机对步进电机进行脉冲控制。

为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开提供了一种步进电机控制电路，包括控制器、电机驱动模块、步进电机和电源模块，所述控制器与所述电机驱动模块连接，将控制信号发送至所述电机驱动模块，所述电机驱动模块与所述步进电机相连，所述电机驱动模块按照控制信号驱动所述步进电机运转，所述电源模块与所述控制器、电机驱动模块连接，为所述控制器与电机驱动模块供电。

进一步的，所述控制器为单片机，为通用的32位微处理器。

优选的，所述单片机为LPC1768，LPC1768单片机有4个定时器，每个定时器产生2个32位的捕获通道，有4个匹配寄存器，和与4个匹配寄存器相对应的外部输出，有4个通用异步收发器，有16字节收发FIFO，内置波特率发生器和小数分频器。

进一步的，电机驱动模块包括步进电机驱动器，步进电机驱动器连接有定时器，定时器连接相匹配的寄存器，步进电机驱动器与控制器连接，接受控制器发送的脉冲控制信号，步进电机控制器与步进电机连接。

进一步的，电源模块为步进电机驱动器和单片机供电，电源模块采用分别封装的第一电源芯片和第二电源芯片。

进一步的，第一电源芯片与步进电机驱动器连接，为步进电机驱动器供电，第二电源芯片与单片机连接，为单片机供电。

优选的，第一电源芯片为LM2576，第二电源芯片为lm78m05，第一电源芯片和第二电源芯片采用同一输入电源，并分别输出稳定的输出电压。

本公开还公开了一种步进电机控制系统：

一种步进电机控制系统，包括计算机、通讯模块和步进电机控制电路，计算机通过通讯模块与步进电机控制电路中的控制器通信连接，计算机发送指令至控制器。

进一步的，通讯模块为电平转换芯片，把控制器的电平转换为RS232标准的电平。

优选的，所述电平转换芯片为MAX3232，供电电压范围在3.0V到6V之间，将单片机电平转换为RS232标准电平。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

1、本公开的步进电机控制电路中，控制器通过电机驱动模块与步进电机连接，从而能够通过控制器对步进电机进行控制。

2、电机驱动模块中的步进电机驱动器连接有定时器，定时器连接寄存器，从而能够实现对步进电机的脉冲控制。

3、本公开的步进电机控制系统，将计算机通过通讯模块与控制器连接，使得能够通过计算机对步进电机进行脉冲控制。

4、本公开采用的控制器为32位处理器，具备高性能、低功耗的特点，从而实现步进电机的低成本控制。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本公开步进电机控制电路的结构框图；

图2为本公开单片机LPC1768接线图；

图3为本公开第一电源芯片LM2576的典型应用图；

图4为本公开第二电源芯片lm78m05的典型应用图；

图5为本公开电源模块电路图；

图6为本公开步进电机驱动器TB6560AHQ引脚图；

图7为本公开电机驱动模块电路图；

图8为本公开步进电机控制系统的结构框图；

图9为本公开电平转换芯片MAX3232典型应用图；

图10为本公开通信模块电路图。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。

本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。

实施例1

如图1所示，本公开提供了一种步进电机控制电路，包括控制器、电机驱动模块、步进电机和电源模块，控制器与电机驱动模块连接，将控制信号发送至电机驱动模块，电机驱动模块与步进电机相连，电机驱动模块按照控制信号驱动步进电机运转，电源模块与控制器、电机驱动模块连接，为控制器与电机驱动模块供电。

控制器为单片机，本实施例中的单片机型号为LPC1768，是NXP公司的Cortex-M3内核的ARM处理器。ARM Cortex-M3 CPU具有3级流水线和哈佛结构，是一个通用的32位微处理器，它具有高性能和低功耗的特性。

LPC1768的通用输入输出(GPIO)有加速IO功能，所有GPIO寄存器都支持Cortex M3位操作，可对I/O口进行DMA操作，且单个端口的方向可以控制。

LPC1768单片机有4个定时器、计数器，每个定时器产生2个32位的捕获通道，当输入信号变化时捕捉定时器的瞬时值，也可以选择产生中断，有4个匹配寄存器，和与4个匹配寄存器相对应的外部输出；LPC1768单片机有4个通用异步收发器，有16字节收发FIFO，内置波特率发生器，还有用于精确控制波特率的小数分频器，支持DMA发送和接收等。

电机驱动模块包括步进电机驱动器，步进电机驱动器连接有定时器，定时器连接相匹配的寄存器，步进电机驱动器与控制器连接，接受控制器发送的脉冲控制信号，步进电机驱动器将接受的脉冲控制信号转化为步进电机的角位移，通过改变定时器的匹配寄存器MR0的值来改变定时长短，从而改变产生脉冲的时间，改变单片机输出脉冲的速度。

采用的步进电机驱动器为TB6560AHQ，引脚如图6所示，M1、M2选择驱动模式，CW/CCW选择旋转方向，TQ1、TQ2为转矩设置，DCY1、DCY2为电流衰减模式设置，单片机通过I/O口控制这些管脚电平从而设置步进电机的工作状态，OUT_AP、OUT_BP与OUT_AM、OUT_BM分别与电机的两个绕组相连，具体的电路连接如图7所示。

步进电机驱动器TB6560AHQ的CLK引脚与定时器连接，采用的定时器为lpc1768。

LPC1768作为CPU的接线图如图2所示，其中C18到C24为去耦电容，P2.10为ISP编程引脚，TXD0和RXD0为串口通信引脚，P1.0——P1.16和MAT2[0]连接步进电机驱动器6560AHQ，步进电机驱动器6560AHQ的OUT_AP、OUT_BP与OUT_AM、OUT_BM分别与步进电机的两个绕组相连。

电源模块为步进电机驱动器和单片机供电，由于电机驱动器与单片机有不同的电压要求，故需要设置不同的电源电路提供不同的电压，因而电源模块采用分别封装的第一电源芯片和第二电源芯片，第一电源芯片与步进电机驱动器连接，为步进电机驱动器供电，第二电源芯片与单片机连接，为单片机供电，第一电源芯片和第二电源芯片采用同一输入电源，并分别输出稳定的输出电压。

步进电机驱动器TB6560AHQ需要24V和5V电压，单片机需要3.3V电压，故选用第二电源芯片为lm78m05，应用如图4所述，输出5V电压，第一电源芯片为LM2576，应用如图3所述，输出3.3V电压，电源电路如图5所示，第一电源芯片和第二电源芯片采用同一输入电源24V，该输入电源同时为步进电机驱动器提供24V电压。

实施例2

如图8所示，本公开实施例2提供了一种步进电机控制系统，包括计算机、通讯模块和实施例1中的步进电机控制电路，计算机通过通讯模块与步进电机控制电路中的控制器通信连接，计算机发送指令至控制器，进而控制步进电机的运转。

当计算机与单片机进行串口通讯时需要电平转换芯片，把单片机的电平转换为RS232标准的电平，实施例2的通讯模块为电平转换芯片，选用的电平转换芯片为MAXIM公司的MAX3232芯片进行电平转换，MAX3232供电电压范围在3.0V到6V之间，可完成单片机电平到RS232标准电平的转换，MAX3232的典型应用如图9所示，串口通信电路如图10所示。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种步进电机控制电路，其特征在于，包括控制器、电机驱动模块、步进电机和电源模块，所述控制器与所述电机驱动模块连接，将控制信号发送至所述电机驱动模块，所述电机驱动模块与所述步进电机相连，所述电机驱动模块按照控制信号驱动所述步进电机运转，所述电源模块与所述控制器、电机驱动模块连接，为所述控制器与电机驱动模块供电。

2.如权利要求1所述的一种步进电机控制电路，其特征在于，所述控制器为单片机，为通用的32位微处理器。

3.如权利要求2所述的一种步进电机控制电路，其特征在于，所述单片机为LPC1768，LPC1768单片机有4个定时器，每个定时器产生2个32位的捕获通道，有4个匹配寄存器，和与4个匹配寄存器相对应的外部输出，有4个通用异步收发器，有16字节收发FIFO，内置波特率发生器和小数分频器。

4.如权利要求2所述的一种步进电机控制电路，其特征在于，电机驱动模块包括步进电机驱动器，步进电机驱动器连接有定时器，定时器连接相匹配的寄存器，步进电机驱动器与控制器连接，接受控制器发送的脉冲控制信号，步进电机控制器与步进电机连接。

5.如权利要求4所述的一种步进电机控制电路，其特征在于，电源模块为步进电机驱动器和单片机供电，电源模块采用分别封装的第一电源芯片和第二电源芯片。

6.如权利要求5所述的一种步进电机控制电路，其特征在于，第一电源芯片与步进电机驱动器连接，为步进电机驱动器供电，第二电源芯片与单片机连接，为单片机供电。

7.如权利要求6所述的一种步进电机控制电路，其特征在于，第一电源芯片为LM2576，第二电源芯片为lm78m05，采用同一输入电源，并分别输出稳定的输出电压。

8.一种步进电机控制系统，其特征在于，包括计算机、通讯模块和权利要求1-7任一所述的一种步进电机控制电路，计算机通过通讯模块与步进电机控制电路中的控制器通信连接，计算机发送指令至控制器。

9.如权利要求8所述的一种步进电机控制系统，其特征在于，所述通讯模块为电平转换芯片，把控制器的电平转换为RS232标准的电平。

10.如权利要求9所述的一种步进电机控制系统，其特征在于所述电平转换芯片为MAX3232，供电电压范围在3.0V到6V之间，将单片机电平转换为RS232标准电平。

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