步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)在數(shù)字控制系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)，具體地說是一種步 進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)在各種數(shù)字控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，各種數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)步進(jìn) 電機(jī)的性能和驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)要求越來越高。下面以機(jī)器人為例，對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行說明。
[0003] 很多類型機(jī)器人具有多自由度、多關(guān)節(jié)，如蛇形機(jī)器人，多指靈巧機(jī)器人，仿人頭 像機(jī)器人，雙足步行機(jī)器人等，在這些機(jī)器人控制中常常需要大量的步進(jìn)電機(jī)同步協(xié)調(diào)控 制來實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)。單一電機(jī)運(yùn)動(dòng)已經(jīng)不能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)要求，其運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)離不 開多電機(jī)的存在?，F(xiàn)有技術(shù)中是通過采用單個(gè)微控制器輸出信號(hào)組來控制多個(gè)步進(jìn)電機(jī)， 并使用多路分離器將單個(gè)微控制器輸出組分成用于多個(gè)步進(jìn)電機(jī)的獨(dú)立控制信號(hào)。
[0004] 發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型創(chuàng)造的過程中發(fā)現(xiàn)，采用單個(gè)微控制器輸出信號(hào)組來控 制多個(gè)步進(jìn)電機(jī)的方法，由于單個(gè)微控制器需要處理多組數(shù)據(jù)，所以導(dǎo)致整個(gè)步進(jìn)電機(jī)的 控制效率較低，并且需要控制的步進(jìn)電機(jī)的數(shù)量越多，微處理器的處理速度越慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本實(shí)用新型提供了一種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采 用單個(gè)微控制器輸出信號(hào)組來控制多個(gè)步進(jìn)電機(jī)的方法導(dǎo)致控制效率較低的問題，其技術(shù) 方案如下：
[0006] -種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括:微控制器、輸入端與所述微控制器相連的步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、一端與所述微控制器相連的CAN通信模塊；
[0007] 所述CAN通信模塊的另一端為與CAN總線連接的CAN總線連接口；所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)模塊的輸出端為與第一步進(jìn)電機(jī)相連的步進(jìn)電機(jī)連接口；
[0008] 所述微控制器用于通過所述CAN通信模塊接收上位機(jī)通過所述CAN總線發(fā)出的步 進(jìn)電機(jī)控制命令以及與所述步進(jìn)電機(jī)控制命令對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)地址，以及用于通過所述 CAN通信模塊將所述步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息反饋往所述上位機(jī);所述微控制器用于 在確定出所述步進(jìn)電機(jī)地址為所述第一步進(jìn)電機(jī)的地址時(shí)，依據(jù)所述步進(jìn)電機(jī)控制命令通 過所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制所述第一步進(jìn)電機(jī)。
[0009] 優(yōu)選的，還包括:與所述微控制器相連的工作模式選擇模塊，一端與所述微控制器 相連的CAN參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)模塊，所述微控制器通過所述工作模式選擇模塊設(shè)置所述步進(jìn)電 機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的工作模式，所述工作模式包括CAN參數(shù)配置模式和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模 式；
[0010]在所述工作模式選擇模塊設(shè)置的所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的工作模式為CAN參 數(shù)配置模式時(shí)，所述微控制器用于通過所述CAN參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)模塊，獲取CAN配置參數(shù)并依 據(jù)所述CAN配置參數(shù)對(duì)所述CAN總線的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，所述CAN配置參數(shù)包括數(shù)據(jù)傳輸速率 以及步進(jìn)電機(jī)的地址信息，以及用于將所述CAN配置參數(shù)存儲(chǔ)在所述CAN參數(shù)設(shè)置存儲(chǔ)模塊 中；
[0011] 在所述工作模式選擇模塊設(shè)置的所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的工作模式為步進(jìn) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模式時(shí)，所述微控制器用于通過所述CAN通信模塊接收上位機(jī)通過所述CAN總 線發(fā)出的步進(jìn)電機(jī)控制命令以及與所述步進(jìn)電機(jī)控制命令對(duì)應(yīng)的步進(jìn)電機(jī)地址，以及用于 通過所述CAN通信模塊將所述步進(jìn)電機(jī)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息反饋往所述上位機(jī);所述微控 制器用于在確定出所述步進(jìn)電機(jī)地址為所述第一步進(jìn)電機(jī)的地址時(shí)，依據(jù)所述步進(jìn)電機(jī)控 制命令通過所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊輸出步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，以控制所述第一步進(jìn)電機(jī)。
[0012] 優(yōu)選的，還包括:與所述微控制器相連的工作模式顯示模塊，所述微控制器通過所 述工作模式顯示模塊顯示所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)，CAN參數(shù)配置模式 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制模式所述工作狀態(tài)包括:CAN配置參數(shù)狀態(tài)、正常運(yùn)行狀態(tài)和/或處于故 障狀態(tài)。
[0013] 其中，所述CAN通信模塊包括:CAN控制器、CAN收發(fā)器、CAN總線接口；
[0014] 與所述微控制器雙向通訊的所述CAN控制器，用于控制CAN總線通信數(shù)據(jù)幀的發(fā)送 和接收;與所述CAN收發(fā)器相連的所述CAN總線接口，用于輸出和接收所述上位機(jī)的CAN總線 差分信號(hào)；與所述CAN控制器雙向通訊的所述CAN收發(fā)器，用于實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制碼流和CAN總線差 分信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換。
[0015] 其中，所述CAN控制器包括CAN控制器芯片U3、與所述控制器芯片U3相連的第二復(fù) 位電路和與所述控制器芯片U3相連的第二晶振電路，所述第二晶振電路包括晶振CAN_Y1、 非極性電容C4和非極性電容C5,所述晶振CAN_Y1的一端和非極性電容C4的一端均與所述 CAN控制器芯片U3的引腳9相連，所述晶振CAN_Y1的另一端和非極性電容C5的一端均與所述 CAN控制器芯片U3的引腳10相連，所述非極性電容C4的另一端和非極性電容C5的另一端均 接地;所述第二復(fù)位電路包括電阻R33、極性電容C33和非極性電容C32,所述電阻R33的一端 和極性電容C33的正極均與所述CAN控制器芯片U3的引腳17相接，所述極性電容C33的負(fù)極 和非極性電容C32的一端均接地，所述電阻R33的另一端和非極性電容C32的另一端均與第 一電源相連;所述CAN控制器芯片U3的第1引腳和第2引腳分別與所述微控制器相連，所述 CAN控制器芯片U3的引腳1~6分別與所述微控制器相連，所述CAN控制器芯片U3的引腳7懸 空，所述CAN控制器芯片U3的引腳8、引腳15、引腳20、引腳21均接地連，所述CAN控制器芯片 U3的引腳11、引腳12、引腳18、引腳22與第二電源相連，所述CAN總線接口為CAN總線接口端 子，所述CAN控制器芯片U3的引腳16、引腳23至引腳28分別與所述微控制器相連;所述CAN收 發(fā)器包括CAN收發(fā)芯片U2、非極性電容Cl，所述CAN收發(fā)芯片U2的引腳1、引腳4分別與CAN控 制器芯片U3的引腳13、引腳19相連，所述CAN收發(fā)芯片U2的引腳2、引腳8均接地，所述CAN收 發(fā)芯片U2的引腳6、引腳7分別與CAN總線接口端子的引腳1、引腳2相連，所述CAN收發(fā)芯片U2 的引腳3和極性電容Cl的一端均與第三電源相連，所述極性電容Cl的另一端接地。
[0016]其中，所述CAN參數(shù)設(shè)置模塊包括:RS232接口、電平轉(zhuǎn)換電路、EEPROM存儲(chǔ)器；
[0017]與微控制器相連的所述EEPROM存儲(chǔ)器，用于下載和存儲(chǔ)CAN配置參數(shù);與微控制器 雙向通訊的所述電平轉(zhuǎn)換電路，用于TTL電平信號(hào)的發(fā)送與接收;與所述電平轉(zhuǎn)換電路雙向 通訊所述RS232接口用于獲取CAN通信參數(shù)的RS232電平信號(hào)。
[0018]其中，所述RS232接口為標(biāo)準(zhǔn)串口的接口，所述電平轉(zhuǎn)換電路包括轉(zhuǎn)換芯片U232_ 1、非極性電容c_rsll、非極性電容C_rsl2、非極性電容C_rsl3、非極性電容C_rsl4、非極性 電容C_rsl5,所述轉(zhuǎn)換芯片U232_l的引腳1、引腳3分別與非極性電容C_rsll的兩端相連，所 述轉(zhuǎn)換芯片U232j的引腳4、引腳5分別與非極性電容C_rsl2的兩端相連，所述轉(zhuǎn)換芯片 U232_l的引腳7、引腳8分別與所述RS232接口相連，所述轉(zhuǎn)換芯片U232_l的引腳9、引腳10分 別與所述微控制器相連，所述轉(zhuǎn)換芯片U232_l的引腳2和非極性電容C_rs 13的一端相連，所 述轉(zhuǎn)換芯片U232_l的引腳16、非極性電容C_rsl3的另一端、非極性電容C_rsl5的一端均與 第四電源相連，所述轉(zhuǎn)換芯片U232_l的引腳6與非極性電容C_rsl4-端相連，所述非極性電 gC_rsl4的另一端和非極性電gC_rsl5的另一端均接地;所述EEPROM存儲(chǔ)包括EEPROM芯片 U4、非極性電容C41，所述EEPROM芯片U4的引腳1至引腳4、引腳7和非極性電容C41的一端均 接地，所述EEPROM芯片U4的引腳8和非極性電容C41的另一端均與5V電源相連，所述EEPROM 芯片U4的引腳5、引腳6分別與所述微控制器相連。
[0019] 其中，所述步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，包括信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路、步進(jìn)電機(jī)接口，信號(hào)隔離 驅(qū)動(dòng)電路的輸入端與所述微控制器相連，輸出端與所述步進(jìn)電機(jī)接口相連，所述步進(jìn)電機(jī) 接口為所述步進(jìn)電機(jī)連接口，用于輸出驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的指令。
[0020] 其中，所述信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)電路為信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片U6、所述步進(jìn)電機(jī)接口為步進(jìn) 電機(jī)連接端子P2;
[0021] 所述信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng)芯片U6的引腳1至引腳4分別與所述微控制器相連，所述信號(hào)隔 離驅(qū)動(dòng)芯片U6的引腳13至引腳16分別與步進(jìn)電機(jī)連接端的引腳5至引腳2相連，所述信號(hào)隔 離驅(qū)動(dòng)芯片U6的引腳9和步進(jìn)電機(jī)連接端子P2引腳1均與第五電源相連，所述信號(hào)隔離驅(qū)動(dòng) 芯片U6的引腳8接地。
[0022]其中