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步进电机驱动控制系统

阅读:168发布:2021-08-14

专利汇可以提供步进电机驱动控制系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本实用新型 实施例 提供的一种步进 电机 驱动控制系统,包括两个对外 接口 ,即可以与CAN总线连接的CAN总线连接口,可以与步进电机相连的步进电机连接口;无论需要多少步进电机,都可以通过在CAN总线上挂载相应数量的步进电机驱动控制系统的方式实现,每一步进电机驱动控制系统的步进电机连接口可连接一步进电机,每一步进电机驱动控制系统可以通过CAN总线上的步进电机地址判断当前的命令是否用来控制与自己连接的步进电机,如果是,则依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模 块 输出步进电机驱动 信号 ,以控制所述第一步进电机,从而实现在同一CAN总线上连接多个步进电机驱动控制系统,从而提高了整个步进电机的控制效率。,下面是步进电机驱动控制系统专利的具体信息内容。

1.一种步进电机驱动控制系统,其特征在于,包括:微控制器、输入端与所述微控制器相连的步进电机驱动模、一端与所述微控制器相连的控制器局域网络CAN通信模块;
所述CAN通信模块的另一端为与CAN总线连接的CAN总线连接口;所述步进电机驱动模块的输出端为与第一步进电机相连的步进电机连接口;
所述微控制器用于通过所述CAN通信模块接收上位机通过所述CAN总线发出的步进电机控制命令以及与所述步进电机控制命令对应的步进电机地址,以及用于通过所述CAN通信模块将所述步进电机当前的运动状态信息反馈往所述上位机;所述微控制器用于在确定出所述步进电机地址为所述第一步进电机的地址时,依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机。
2.根据权利要求1所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,还包括:与所述微控制器相连的工作模式选择模块,一端与所述微控制器相连的CAN参数设置存储模块,所述微控制器通过所述工作模式选择模块设置所述步进电机驱动控制系统的工作模式,所述工作模式包括CAN参数配置模式和步进电机驱动控制模式;
在所述工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为CAN参数配置模式时,所述微控制器用于通过所述CAN参数设置存储模块,获取CAN配置参数并依据所述CAN配置参数对所述CAN总线的参数进行设置,所述CAN配置参数包括数据传输速率以及步进电机的地址信息,以及用于将所述CAN配置参数存储在所述CAN参数设置存储模块中;
在所述工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为步进电机驱动控制模式时,所述微控制器用于通过所述CAN通信模块接收上位机通过所述CAN总线发出的步进电机控制命令以及与所述步进电机控制命令对应的步进电机地址,以及用于通过所述CAN通信模块将所述步进电机当前的运动状态信息反馈往所述上位机;所述微控制器用于在确定出所述步进电机地址为所述第一步进电机的地址时,依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机。
3.根据权利要求2所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,还包括:与所述微控制器相连的工作模式显示模块,所述微控制器通过所述工作模式显示模块显示所述步进电机驱动控制系统当前的工作状态,CAN参数配置模式步进电机驱动控制模式所述工作状态包括:
CAN配置参数状态、正常运行状态和/或处于故障状态。
4.根据权利要求1至3任一所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述CAN通信模块包括:CAN控制器、CAN收发器、CAN总线接口;
与所述微控制器双向通讯的所述CAN控制器,用于控制CAN总线通信数据的发送和接收;与所述CAN收发器相连的所述CAN总线接口,用于输出和接收所述上位机的CAN总线差分信号;与所述CAN控制器双向通讯的所述CAN收发器,用于实现二进制码流和CAN总线差分信号之间的转换。
5.根据权利要求4所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述CAN控制器包括CAN控制器芯片U3、与所述控制器芯片U3相连的第二复位电路和与所述控制器芯片U3相连的第二晶振电路,所述第二晶振电路包括晶振CAN_Y1、非极性电容C4和非极性电容C5,所述晶振CAN_Y1的一端和非极性电容C4的一端均与所述CAN控制器芯片U3的引脚9相连,所述晶振CAN_Y1的另一端和非极性电容C5的一端均与所述CAN控制器芯片U3的引脚10相连,所述非极性电容C4的另一端和非极性电容C5的另一端均接地;所述第二复位电路包括电阻R33、极性电容C33和非极性电容C32,所述电阻R33的一端和极性电容C33的正极均与所述CAN控制器芯片U3的引脚17相接,所述极性电容C33的负极和非极性电容C32的一端均接地,所述电阻R33的另一端和非极性电容C32的另一端均与第一电源相连;所述CAN控制器芯片U3的第1引脚和第2引脚分别与所述微控制器相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚1~6分别与所述微控制器相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚7悬空,所述CAN控制器芯片U3的引脚8、引脚15、引脚20、引脚21均接地连,所述CAN控制器芯片U3的引脚11、引脚12、引脚18、引脚22与第二电源相连,所述CAN总线接口为CAN总线接口端子,所述CAN控制器芯片U3的引脚16、引脚23至引脚28分别与所述微控制器相连;所述CAN收发器包括CAN收发芯片U2、非极性电容C1,所述CAN收发芯片U2的引脚1、引脚4分别与CAN控制器芯片U3的引脚13、引脚19相连,所述CAN收发芯片U2的引脚2、引脚8均接地,所述CAN收发芯片U2的引脚6、引脚7分别与CAN总线接口端子的引脚1、引脚2相连,所述CAN收发芯片U2的引脚3和极性电容C1的一端均与第三电源相连,所述极性电容C1的另一端接地。
6.根据权利要求1至3任一所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述CAN参数设置模块包括:RS232接口、电平转换电路、EEPROM存储器
与微控制器相连的所述EEPROM存储器,用于下载和存储CAN配置参数;与微控制器双向通讯的所述电平转换电路,用于TTL电平信号的发送与接收;与所述电平转换电路双向通讯所述RS232接口用于获取CAN通信参数的RS232电平信号。
7.根据权利要求6所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述RS232接口为标准串口的接口,所述电平转换电路包括转换芯片U232_1、非极性电容C_rs11、非极性电容C_rs12、非极性电容C_rs13、非极性电容C_rs14、非极性电容C_rs15,所述转换芯片U232_1的引脚1、引脚3分别与非极性电容C_rs11的两端相连,所述转换芯片U232_1的引脚4、引脚5分别与非极性电容C_rs12的两端相连,所述转换芯片U232_1的引脚7、引脚8分别与所述RS232接口相连,所述转换芯片U232_1的引脚9、引脚10分别与所述微控制器相连,所述转换芯片U232_1的引脚2和非极性电容C_rs13的一端相连,所述转换芯片U232_1的引脚16、非极性电容C_rs13的另一端、非极性电容C_rs15的一端均与第四电源相连,所述转换芯片U232_1的引脚6与非极性电容C_rs14一端相连,所述非极性电容C_rs14的另一端和非极性电容C_RS15的另一端均接地;所述EEPROM存储包括EEPROM芯片U4、非极性电容C41,所述EEPROM芯片U4的引脚1至引脚4、引脚7和非极性电容C41的一端均接地,所述EEPROM芯片U4的引脚8和非极性电容C41的另一端均与5V电源相连,所述EEPROM芯片U4的引脚5、引脚6分别与所述微控制器相连。
8.根据权利要求1至3任一所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述步进电机驱动模块,包括信号隔离驱动电路、步进电机接口,信号隔离驱动电路的输入端与所述微控制器相连,输出端与所述步进电机接口相连,所述步进电机接口为所述步进电机连接口,用于输出驱动步进电机的指令。
9.根据权利要求8所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述信号隔离驱动电路为信号隔离驱动芯片U6、所述步进电机接口为步进电机连接端子P2;
所述信号隔离驱动芯片U6的引脚1至引脚4分别与所述微控制器相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚13至引脚16分别与步进电机连接端的引脚5至引脚2相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚9和步进电机连接端子P2引脚1均与第五电源相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚8接地。
10.根据权利要求3所述步进电机驱动控制系统,其特征在于,所述工作模式选择模块包括模式选择电路,所述工作模式显示电路包括LED指示电路;
与微控制器相连的所述模式选择电路,用于选择所述步进电机驱动控制系统的工作模式,所述工作模式包括参数配置模式或步进电机驱动控制模式;与微控制器相连的所述LED指示电路,用于指示所述步进电机驱动控制系统的工作状态。

说明书全文

步进电机驱动控制系统

技术领域

[0001] 本实用新型涉及步进电机系统在数字控制系统中的应用技术,具体地说是一种步进电机驱动控制系统。

背景技术

[0002] 随着步进电机系统在各种数字控制系统中的广泛应用,各种数字控制系统对步进电机的性能和驱动控制系统要求越来越高。下面以机器人为例,对步进电机进行说明。
[0003] 很多类型机器人具有多自由度、多关节,如蛇形机器人,多指灵巧机器人,仿人头像机器人,双足步行机器人等,在这些机器人控制中常常需要大量的步进电机同步协调控制来实现其运动。单一电机运动已经不能实现复杂的机器人运动要求,其运动的实现离不开多电机的存在。现有技术中是通过采用单个微控制器输出信号组来控制多个步进电机,并使用多路分离器将单个微控制器输出组分成用于多个步进电机的独立控制信号
[0004] 发明人在实现本实用新型创造的过程中发现,采用单个微控制器输出信号组来控制多个步进电机的方法,由于单个微控制器需要处理多组数据,所以导致整个步进电机的控制效率较低,并且需要控制的步进电机的数量越多,微处理器的处理速度越慢。

发明内容

[0005] 有鉴于此,本实用新型提供了一种步进电机驱动控制系统,以解决现有技术中采用单个微控制器输出信号组来控制多个步进电机的方法导致控制效率较低的问题,其技术方案如下:
[0006] 一种步进电机驱动控制系统,包括:微控制器、输入端与所述微控制器相连的步进电机驱动模、一端与所述微控制器相连的CAN通信模块;
[0007] 所述CAN通信模块的另一端为与CAN总线连接的CAN总线连接口;所述步进电机驱动模块的输出端为与第一步进电机相连的步进电机连接口;
[0008] 所述微控制器用于通过所述CAN通信模块接收上位机通过所述CAN总线发出的步进电机控制命令以及与所述步进电机控制命令对应的步进电机地址,以及用于通过所述CAN通信模块将所述步进电机当前的运动状态信息反馈往所述上位机;所述微控制器用于在确定出所述步进电机地址为所述第一步进电机的地址时,依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机。
[0009] 优选的,还包括:与所述微控制器相连的工作模式选择模块,一端与所述微控制器相连的CAN参数设置存储模块,所述微控制器通过所述工作模式选择模块设置所述步进电机驱动控制系统的工作模式,所述工作模式包括CAN参数配置模式和步进电机驱动控制模式;
[0010] 在所述工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为CAN参数配置模式时,所述微控制器用于通过所述CAN参数设置存储模块,获取CAN配置参数并依据所述CAN配置参数对所述CAN总线的参数进行设置,所述CAN配置参数包括数据传输速率以及步进电机的地址信息,以及用于将所述CAN配置参数存储在所述CAN参数设置存储模块中;
[0011] 在所述工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为步进电机驱动控制模式时,所述微控制器用于通过所述CAN通信模块接收上位机通过所述CAN总线发出的步进电机控制命令以及与所述步进电机控制命令对应的步进电机地址,以及用于通过所述CAN通信模块将所述步进电机当前的运动状态信息反馈往所述上位机;所述微控制器用于在确定出所述步进电机地址为所述第一步进电机的地址时,依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机。
[0012] 优选的,还包括:与所述微控制器相连的工作模式显示模块,所述微控制器通过所述工作模式显示模块显示所述步进电机驱动控制系统当前的工作状态,CAN参数配置模式步进电机驱动控制模式所述工作状态包括:CAN配置参数状态、正常运行状态和/或处于故障状态。
[0013] 其中,所述CAN通信模块包括:CAN控制器、CAN收发器、CAN总线接口;
[0014] 与所述微控制器双向通讯的所述CAN控制器,用于控制CAN总线通信数据的发送和接收;与所述CAN收发器相连的所述CAN总线接口,用于输出和接收所述上位机的CAN总线差分信号;与所述CAN控制器双向通讯的所述CAN收发器,用于实现二进制码流和CAN总线差分信号之间的转换。
[0015] 其中,所述CAN控制器包括CAN控制器芯片U3、与所述控制器芯片U3相连的第二复位电路和与所述控制器芯片U3相连的第二晶振电路,所述第二晶振电路包括晶振CAN_Y1、非极性电容C4和非极性电容C5,所述晶振CAN_Y1的一端和非极性电容C4的一端均与所述CAN控制器芯片U3的引脚9相连,所述晶振CAN_Y1的另一端和非极性电容C5的一端均与所述CAN控制器芯片U3的引脚10相连,所述非极性电容C4的另一端和非极性电容C5的另一端均接地;所述第二复位电路包括电阻R33、极性电容C33和非极性电容C32,所述电阻R33的一端和极性电容C33的正极均与所述CAN控制器芯片U3的引脚17相接,所述极性电容C33的负极和非极性电容C32的一端均接地,所述电阻R33的另一端和非极性电容C32的另一端均与第一电源相连;所述CAN控制器芯片U3的第1引脚和第2引脚分别与所述微控制器相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚1~6分别与所述微控制器相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚7悬空,所述CAN控制器芯片U3的引脚8、引脚15、引脚20、引脚21均接地连,所述CAN控制器芯片U3的引脚11、引脚12、引脚18、引脚22与第二电源相连,所述CAN总线接口为CAN总线接口端子,所述CAN控制器芯片U3的引脚16、引脚23至引脚28分别与所述微控制器相连;所述CAN收发器包括CAN收发芯片U2、非极性电容C1,所述CAN收发芯片U2的引脚1、引脚4分别与CAN控制器芯片U3的引脚13、引脚19相连,所述CAN收发芯片U2的引脚2、引脚8均接地,所述CAN收发芯片U2的引脚6、引脚7分别与CAN总线接口端子的引脚1、引脚2相连,所述CAN收发芯片U2的引脚3和极性电容C1的一端均与第三电源相连,所述极性电容C1的另一端接地。
[0016] 其中,所述CAN参数设置模块包括:RS232接口、电平转换电路、EEPROM存储器
[0017] 与微控制器相连的所述EEPROM存储器,用于下载和存储CAN配置参数;与微控制器双向通讯的所述电平转换电路,用于TTL电平信号的发送与接收;与所述电平转换电路双向通讯所述RS232接口用于获取CAN通信参数的RS232电平信号。
[0018] 其中,所述RS232接口为标准串口的接口,所述电平转换电路包括转换芯片U232_1、非极性电容C_rs11、非极性电容C_rs12、非极性电容C_rs13、非极性电容C_rs14、非极性电容C_rs15,所述转换芯片U232_1的引脚1、引脚3分别与非极性电容C_rs11的两端相连,所述转换芯片U232_1的引脚4、引脚5分别与非极性电容C_rs12的两端相连,所述转换芯片U232_1的引脚7、引脚8分别与所述RS232接口相连,所述转换芯片U232_1的引脚9、引脚10分别与所述微控制器相连,所述转换芯片U232_1的引脚2和非极性电容C_rs13的一端相连,所述转换芯片U232_1的引脚16、非极性电容C_rs13的另一端、非极性电容C_rs15的一端均与第四电源相连,所述转换芯片U232_1的引脚6与非极性电容C_rs14一端相连,所述非极性电容C_rs14的另一端和非极性电容C_rs15的另一端均接地;所述EEPROM存储包括EEPROM芯片U4、非极性电容C41,所述EEPROM芯片U4的引脚1至引脚4、引脚7和非极性电容C41的一端均接地,所述EEPROM芯片U4的引脚8和非极性电容C41的另一端均与5V电源相连,所述EEPROM芯片U4的引脚5、引脚6分别与所述微控制器相连。
[0019] 其中,所述步进电机驱动模块,包括信号隔离驱动电路、步进电机接口,信号隔离驱动电路的输入端与所述微控制器相连,输出端与所述步进电机接口相连,所述步进电机接口为所述步进电机连接口,用于输出驱动步进电机的指令。
[0020] 其中,所述信号隔离驱动电路为信号隔离驱动芯片U6、所述步进电机接口为步进电机连接端子P2;
[0021] 所述信号隔离驱动芯片U6的引脚1至引脚4分别与所述微控制器相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚13至引脚16分别与步进电机连接端的引脚5至引脚2相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚9和步进电机连接端子P2引脚1均与第五电源相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚8接地。
[0022] 其中,所述工作模式选择模块包括模式选择电路,所述工作模式显示电路包括LED指示电路;
[0023] 与微控制器相连的所述模式选择电路,用于选择所述步进电机驱动控制系统的工作模式,所述工作模式包括参数配置模式或步进电机驱动控制模式;与微控制器相连的所述LED指示电路,用于指示所述步进电机驱动控制系统的工作状态。
[0024] 上述技术方案具有如下有益效果:
[0025] 本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统,包括两个对外接口,即所述CAN通信模块另一端以及所述步进电机驱动模块的输出端,CAN通信模块另一端为可以与CAN总线连接的CAN总线连接口,步进电机驱动模块的输出端为与步进电机相连的步进电机连接口;无论需要多少步进电机,都可以通过在CAN总线上挂载相应数量的步进电机驱动控制系统的方式实现,每一步进电机驱动控制系统的步进电机连接口可连接一步进电机,每一步进电机驱动控制系统可以通过CAN总线上的步进电机地址判断当前的命令是否用来控制与自己连接的步进电机,如果是,则依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机,从而实现在同一CAN总线上连接多个步进电机驱动控制系统,即连接多个步进电机情况下,也可以实现单一微控制器控制单一步进电机的方法,从而提高了整个步进电机的控制效率。附图说明
[0026] 图1为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统的结构示意图;
[0027] 图2为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的微控制器的一种实现方式的结构示意图;
[0028] 图3为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统的另一实施例的结构示意图;
[0029] 图4为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的CAN通信模块的一种实现方式的结构示意图;
[0030] 图5(a)为本实用新型实施例提供的一种CAN通信模块中的CAN控制器的一种实现方式的结构示意图;
[0031] 图5(b)为本实用新型实施例提供的一种CAN通信模块中的CAN收发器的一种实现方式的结构示意图;
[0032] 图6为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中CAN参数设置模块的一种实现方式的结构示意图;
[0033] 图7(a)为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的CAN参数设置模块中的电平转换电路的一种实现方式的结构示意图;
[0034] 图7(b)为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的CAN参数设置模块中的EEPROM存储的一种实现方式的结构示意图;
[0035] 图8为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统的步进电机驱动模块的一种实现方式的结构示意图;
[0036] 图9为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的步进电机驱动模块的一种具体实现方式的结构示意图;
[0037] 图10为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的工作模式选择模块以及工作模式显示模块的一种具体实现方式的结构示意图。

具体实施方式

[0038] 为了引用和清楚起见,下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下:
[0039] CAN:Controller Area Network,控制器局域网络
[0040] 下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0041] 请参阅图1,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统的结构示意图,该系统包括:微控制器101、输入端与所述微控制器101相连的步进电机驱动模块102、一端与所述微控制器101相连的CAN通信模块103。
[0042] 所述CAN通信模块103的另一端为与CAN总线连接的CAN总线连接口;所述步进电机驱动模块102的输出端为与步进电机相连的步进电机连接口。
[0043] 所述微控制器101用于通过所述CAN通信模块103接收上位机通过CAN总线发出的步进电机控制命令以及与所述步进电机控制命令对应的步进电机地址,以及用于通过所述CAN通信模块103将所述步进电机当前的运动状态信息反馈往所述上位机;所述微控制器101用于在确定出所述步进电机地址为所述第一步进电机的地址时,依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块102输出步进电机驱动信号。以便控制第一步进电机。
[0044] 本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统,包括两个对外接口,即所述CAN通信模块另一端以及所述步进电机驱动模块的输出端,CAN通信模块另一端为可以与CAN总线连接的CAN总线连接口,步进电机驱动模块的输出端为与步进电机相连的步进电机连接口;无论需要多少步进电机,都可以通过在CAN总线上挂载相应数量的步进电机驱动控制系统的方式实现,每一步进电机驱动控制系统的步进电机连接口可连接一步进电机,每一步进电机驱动控制系统可以通过CAN总线上的步进电机地址判断当前的命令是否用来控制与自己连接的步进电机,如果是,则依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机,从而实现在同一CAN总线上连接多个步进电机驱动控制系统,即连接多个步进电机情况下,也可以实现单一微控制器控制单一步进电机的方法,从而提高了整个步进电机的控制效率。
[0045] 为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例,下面举一具体的微控制器的实现方式,请参阅图2,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的微控制器的一种实现方式的结构示意图。
[0046] 微控制器可以包括单片机U1、第一晶振电路201以及第一复位电路202,其中单片机可以为STC12C5A60S2型号的单片机,STC12C5A60S2型号的单片机具有40个引脚,所述第一晶振电路201包括晶振Y1、非极性电容C_X1和C_X2,这两个电容可以为100pF的电容,所述晶振Y1的端2和非极性电容C_X1的一端均与所述STC12C5A60S2单片机的引脚18SYS CSC1相接,所述晶振Y1的端1和非极性电容C_X2的一端均与所述STC12C5A60S2单片机的引脚19SYS CSC2相接,所述非极性电容C_X1的另一端和非极性电容C_X2的另一端均接地GND;所述第一复位电路202由电阻R3(电阻R3的阻值可以为1K)、极性电容C3(电容可以为100pF的电容)和按键K1组成,所述电阻R3的一端和极性电容C3的负极均与所述STC12C5A60S2单片机的引脚9RST相接,所述极性电容C3的正极和所述按键K1的一端均与供电电源端P3的VCC端相连,所述电阻R3的另一端接地。
[0047] 供电电源P3可以为5V电源,供电电源P3可以为具有两个端子的元器件,其中一个端子接地GND,另一个端子为5V电源。为了便于理解,将供电电源P3也在图2中示出。
[0048] 单片机U1包括引脚1至引脚40,其中P1.0至P1.7分别为引脚1至引脚8、RST为引脚9、P3.0至P3.7分别为引脚10至引脚17、XTAL2为引脚18、XTAL1为引脚19、GND为引脚20、P2.0至P2.7分别为引脚21至引脚28、NA/P4.4为引脚29、ALE为引脚30、EX_LVD为引脚31、P0.7至P0.0分别为引脚31至引脚39、VCC为引脚40。
[0049] 请参阅图3,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统的另一实施例的结构示意图,该系统包括微控制器101、输入端与所述微控制器相连的步进电机驱动模块102、一端与所述微控制器相连的CAN通信模块103,与所述微控制器相连的工作模式选择模块104、一端与所述微控制器相连的CAN参数设置存储模块105。
[0050] 微控制器101通过所述工作模式选择模块104设置所述步进电机驱动控制系统的工作模式,所述工作模式包括CAN参数配置模式和步进电机驱动控制模式。
[0051] 步进电机驱动控制系统通过串口与上位机相连时,当工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为CAN参数配置模式时,微控制器101是通过CAN参数设置存储模块通过串口接收来自上位机的数据;当作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为步进电机驱动控制模式时,微控制器101是通过CAN通信模块通过串口接收来自上位机的控制命令。
[0052] 步进电机驱动控制系统挂接在CAN总线上,工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式只能为步进电机驱动控制模式,此时,微控制器101是通过CAN通信模块接收来自CAN总线上或者串口上的数据。
[0053] 因此步进电机驱动控制系统的CAN总线连接口可以有两个接口,即CAN通信模块对外接口和CAN参数设置存储模块对外接口,在不同的情形下,这两个接口可以接收不同的数据。
[0054] 在所述工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为CAN参数配置模式时,所述微控制器用于通过所述CAN参数设置存储模块,通过串口获取来自上位机的CAN配置参数并依据所述CAN配置参数对所述CAN总线的参数进行设置,所述CAN配置参数包括数据传输速率以及步进电机的地址信息,以及用于将所述CAN配置参数存储在所述CAN参数设置存储模块中。
[0055] 在所述工作模式选择模块设置的所述步进电机驱动控制系统的工作模式为步进电机驱动控制模式时,所述微控制器用于通过所述CAN通信模块接收上位机通过所述CAN总线发出的步进电机控制命令以及与所述步进电机控制命令对应的步进电机地址,以及用于通过所述CAN通信模块将所述步进电机当前的运动状态信息反馈往所述上位机;所述微控制器用于在确定出所述步进电机地址为所述第一步进电机的地址时,依据所述步进电机控制命令通过所述步进电机驱动模块输出步进电机驱动信号,以控制所述第一步进电机。
[0056] 本实用新型实施例中在进行CAN配置参数设置时,需要将工作模式为CAN参数配置模式,相对于现有技术中直接对CAN总线进行参数设置的方法而言,避免了误操作的情况,因为本实用新型实施例中工作模式为步进电机驱动控制模式时,不能触发CAN配置参数,而现有技术中在步进电机正常运行过程中,也可能触发CAN配置参数。
[0057] 为了让操作人员可以看到步进电机驱动控制系统的当前运行状态,上述任一步进电机驱动控制系统实施例,还可以包括:与所述微控制器相连的工作模式显示模块,所述微控制器通过所述工作模式显示模块显示所述步进电机驱动控制系统当前的工作状态CAN参数配置模式步进电机驱动控制模式,工作状态包括:CAN配置参数状态、正常运行状态和/或处于故障状态。
[0058] CAN配置参数状态是指处于配置CAN总线的参数的状态,正常运行状态是指与步进电机驱动控制系统连接的步进电机在正常运行,处于故障状态是指步进电机驱动控制系统发生故障或与步进电机驱动控制系统连接的步进电机发生故障。
[0059] 请参阅图4,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的CAN通信模块的一种实现方式的结构示意图,CAN通信模块包括:CAN控制器301、CAN收发器302、CAN总线接口303。
[0060] 与所述微控制器101双向通讯的所述CAN控制器301,用于控制CAN总线通信数据帧的发送和接收;与所述CAN收发器302相连的所述CAN总线接口303,用于输出和接收所述上位机的CAN总线差分信号;与所述CAN控制器301双向通讯的所述CAN收发器302,用于实现二进制码流和CAN总线差分信号之间的转换。
[0061] 为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例,下面列举一CAN通信模块具体实施例。本实用新型实施例还提供了一种CAN通信模块。
[0062] 请参阅图5(a)为本实用新型实施例提供的一种CAN通信模块中的CAN控制器的一种实现方式的结构示意图。
[0063] CAN控制器301可以包括CAN控制器芯片U3、与所述控制器芯片U3相连的第二复位电路501和与所述控制器芯片U3相连的第二晶振电路502。
[0064] 第二晶振电路502包括晶振CAN_Y1、非极性电容C4和非极性电容C5,晶振CAN_Y1的一端和非极性电容C4的一端均与所述CAN控制器芯片U3的引脚9相连,所述晶振CAN_Y1的另一端和非极性电容C5的一端均与所述CAN控制器芯片U3的引脚10相连,所述非极性电容C4的另一端和非极性电容C5的另一端均接地。
[0065] 非极性电容C4和非极性电容C5可以为100pF的电容。
[0066] 第二复位电路501包括电阻R33、极性电容C33和非极性电容C32,所述电阻R33的一端和极性电容C33的正极均与所述CAN控制器芯片U3的引脚17即SJARST端相接,所述极性电容C33的负极和非极性电容C32的一端均接地,所述电阻R33的另一端和非极性电容C32的另一端均与第一电源(例如可以为5V电源)相连。
[0067] 极性电容C33和非极性电容C32可以为100pF的电容。电阻R33的阻值可以为1K。
[0068] CAN控制器芯片U3可以为SJA1000型号的控制芯片,该芯片是现有技术中存在的新片,它包括引脚1至引脚28,其引脚16与1K的电阻R2相连接地,引脚11、引脚12、引脚18、引脚22均与5V电源相连。引脚8、引脚21和引脚20接地。
[0069] SJA1000型号的控制芯片的AD6端为引脚1、AD7端为引脚2、ALE端为引脚3、 端为引脚4、 为引脚5、 为引脚6、CLKOUT为引脚7、VSS1为引脚8、XTAL1为引脚9、XTAL2为引脚10、MODE为引脚11、VDD3为引脚12、TX0为引脚13、TX1为引脚14、VSS3为引脚15、 INT为引脚16、 为引脚17、VDD2为引脚18、RX0为引脚19、RX1为引脚20、VSS2为引脚21、VDD1为引脚22、AD0至AD5分别为引脚23至引脚28。
[0070] CAN控制器芯片U3的第1引脚和第2引脚分别与微控制器相连(当微控制器包括单片机STC12C5A60S2时,CAN控制器芯片U3的第1引脚和第2引脚分别与单片机的引脚33和32相连),所述CAN控制器芯片U3的引脚1~6分别与微控制器101相连(当微控制器包括单片机STC12C5A60S2时,所述CAN控制器芯片U3的引脚1~2可以分别与单片机STC12C5A60S2的引脚33~32相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚3与单片机STC12C5A60S2的引脚30相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚4与单片机STC12C5A60S2的引脚15相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚5~6与单片机STC12C5A60S2的引脚16~17相连),所述CAN控制器芯片U3的引脚7悬空,所述CAN控制器芯片U3的引脚8、引脚15、引脚20、引脚21均接地,所述CAN控制器芯片U3的引脚11、引脚12、引脚18、引脚22与第二电源(例如可以5V电源)相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚16、引脚23至引脚28分别与所述微控制器相连(当微控制器包括单片机STC12C5A60S2时,所述CAN控制器芯片U3的引脚16与单片机STC12C5A60S2的引脚12相连,所述CAN控制器芯片U3的引脚23~28分别与单片机STC12C5A60S2的引脚39~34相连)。
[0071] 请参阅图5(b)为本实用新型实施例提供的一种CAN通信模块中的CAN收发器的一种实现方式的结构示意图。
[0072] CAN收发器包括CAN收发芯片U2、非极性电容C1,CAN收发芯片U2的引脚1、4分别与CAN控制器芯片U3的引脚13、引脚19相连,所述CAN收发芯片U2的引脚2、8均接地,所述CAN收发芯片U2的引脚6、引脚7分别与CAN总线接口端子503的引脚1、引脚2相连,所述CAN收发芯片U2的引脚3和非极性电容C1的一端均与第三电源(例如5V电源)相连,所述非极性电容C1的另一端接地。
[0073] 上述CAN总线接口可以为具有4个引脚的CAN总线接口端子。
[0074] CAN收发芯片U2可以为型号为TJA1050的芯片,TJA1050的芯片的各个引脚是现有技术中已知的,因此不再进行赘述,非极性电容C1可以为100pF。
[0075] CAN总线接口端子503包括端子JP1和端子P1,端子JP1的引脚1通过电阻R1与端子P1的引脚1相连,端子JP1的引脚2与端子P1的引脚2相连。
[0076] CAN总线接口端子503的引脚1、引脚2分别为CAN_H端和CAN_L端。
[0077] 上述第一电源、第二电源和第三电源可以为同一电源,也可以为不同的电源,上述电源的大小可以相同,也可以不同,对比本实用新型实施例不做具体限定。
[0078] 请参阅图6,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中CAN参数设置模块的一种实现方式的结构示意图,CAN参数设置模块包括:RS232接口501、电平转换电路502、EEPROM存储器503。
[0079] 与微控制器相连的所述EEPROM存储器503,用于下载和存储CAN配置参数;与微控制器101双向通讯的所述电平转换电路502,用于TTL电平信号的发送与接收;与所述电平转换电路502双向通讯所述RS232接口501用于获取CAN通信参数的RS232电平信号。
[0080] TTL电平信号通常数据表示采用二进制规定,+5V等价于逻辑"1",0V等价于逻辑"0",这被称做TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)电平信号。
[0081] 为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例,下面列举一CAN参数设置模块具体实施例。本实用新型实施例还提供了一种步进电机驱动控制系统中的CAN参数设置模块。
[0082] RS232接口J_232可以为标准串口的接口,也可以为具有多个个引脚的端子,如图7(a)所示,RS232接口J_232为具有11个引脚的端子,其中引脚5接地GND。
[0083] 请参阅图7(a)为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的CAN参数设置模块中的电平转换电路的一种实现方式的结构示意图。
[0084] 电平转换电路包括转换芯片U232_1、非极性电容C_rs11、非极性电容C_rs12、非极性电容C_rs13、非极性电容C_rs14、非极性电容C_rs15,所述转换芯片U232_1的引脚1、引脚3分别与非极性电容C_rs11的两端相连,所述转换芯片U232_1的引脚4、引脚5分别与非极性电容C_rs12的两端相连,所述转换芯片U232_1的引脚7、引脚8分别与所述RS232接口J_232相连,所述转换芯片U232_1的引脚9、引脚10分别与所述微控制器相连(当微控制器包括单片机STC12C5A60S2时,转换芯片U232_1的引脚9、10分别与单片机STC12C5A60S2的引脚10、
11相连),所述转换芯片U232_1的引脚2和非极性电容C_rs13的一端相连,所述转换芯片U232_1的引脚16、非极性电容C_rs13的另一端、非极性电容C_rs15的一端均与第四电源(第四电源在图中为VCC可以为5V电源)相连,所述转换芯片U232_1的引脚6与非极性电容C_rs14一端相连,所述非极性电容C_rs14的另一端和非极性电容C_rs15的另一端均接地。
[0085] 电容C_rs11至电容C_rs14可以为1uF的电容,C_rs15可以为0.1uF的电容。
[0086] 转换芯片U232_1可以为型号为MAX232D的芯片。该芯片有16个引脚,如图7(a)所示,C1+为引脚1、C1-为引脚3、C2+为引脚4、C2-为引脚5、T1IN为引脚11、T2IN为引脚10、RIIN为引脚13、R2IN为引脚8、GND为引脚15、VCC为引脚16、VS+为引脚2、VS-为引脚6、 为引脚14、 为引脚7、 为引脚12、 为引脚9。
[0087] 请参阅图7(b)为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的CAN参数设置模块中的EEPROM存储的一种实现方式的结构示意图。
[0088] 所述EEPROM存储包括EEPROM芯片U4、非极性电容C41,所述EEPROM芯片U4的引脚1至引脚4、引脚7和非极性电容C41的一端均接地,所述EEPROM芯片U4的引脚8和非极性电容C41的另一端均与5V电源VCC相连,所述EEPROM芯片U4的引脚5、引脚6分别与所述微控制器相连(当微控制器包括单片机STC12C5A60S2时,与单片机STC12C5A60S2的引脚5、引脚6相连)。
[0089] 图7(b)中所示EEPROM芯片U4的E0端至E2端分比为引脚1至引脚3,EEPROM芯片U4的GND端为引脚4、SDA端为引脚5、SCL端为引脚6、 为引脚7、VDD端为引脚8。
[0090] EEPROM芯片U4可以为型号为AT24CX的芯片。
[0091] 请参阅图8,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统的步进电机驱动模块的一种实现方式的结构示意图。所述步进电机驱动模块包括信号隔离驱动电路701、步进电机接口702。
[0092] 信号隔离驱动电路701的输入端与所述微控制器101相连,输出端与所述步进电机接口702相连,所述步进电机接口702为所述步进电机连接口,用于输出驱动步进电机的指令。
[0093] 为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例,下面列举一步进电机驱动模块具体实施例。请参阅图9,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的步进电机驱动模块的一种具体实现方式的结构示意图。
[0094] 信号隔离驱动电路为信号隔离驱动芯片U6、所述步进电机接口为步进电机连接端子P2。
[0095] 所述信号隔离驱动芯片U6的引脚1至引脚4分别与所述微控制器相连(当微控制器包括单片机STC12C5A60S2时,信号隔离驱动芯片U6的引脚1至引脚4分别与单片机STC12C5A60S2引脚1至引脚4相连),所述信号隔离驱动芯片U6的引脚13至引脚16分别与步进电机连接端的引脚5至引脚2相连,所述信号隔离驱动芯片U6的引脚9和步进电机连接端子P2引脚1均与第五电源(可以为5V电源)相连,所述信号与隔离驱动芯片U6的引脚8接地。
[0096] 在上述任一步进电机驱动控制系统中,工作模式选择模块包括模式选择电路,所述工作模式显示电路包括LED指示电路。
[0097] 与微控制器相连的所述模式选择电路,用于选择所述步进电机驱动控制系统的工作模式,所述工作模式包括参数配置模式或步进电机驱动控制模式;与微控制器相连的所述LED指示电路,用于指示所述步进电机驱动控制系统的工作状态。
[0098] 为了本领域技术人员更加理解本实用新型实施例,下面列举一步工作模式选择模块以及工作模式显示模块具体实施例。请参阅图10,为本实用新型实施例提供的一种步进电机驱动控制系统中的工作模式选择模块以及工作模式显示模块的一种具体实现方式的结构示意图。
[0099] 工作模式选择电路包括8位拨码开关S1、8位排阻RP1,所述8位拨码开关S1的引脚1~8分别与8位排阻RP1引脚16~9相连,所述8位排阻RP1的引脚1~8与5V电源相连,所述8位拨码开关S1的引脚9~16均接地;所述LED指示电路包括发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3、电阻R51、电阻R52、电阻R53,所述发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3的正极均与5V电源相连,所述发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D3的阴极分别与电阻R51、电阻R52、电阻R53的一端相连,所述电阻R51的另一端接地,所述电阻R52、电阻R53的另一端分别对应与所述微处理器相连。当微处理器包括单片机STC12C5A60S2时,电阻R52、电阻R53的另一端分别对应与所述微处理器的LED1端和LED2端。8位拨码开关S1的引脚1~8分别与型号为STC_MCU的芯片的CONFIG0端至CONFIG7端相连。
[0100] 8位拨码开关S1可以为型号为SWDIP-8的拨码开关。
[0101] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0102] 还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0103] 对所提供的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
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