步進電機驅動控制系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及步進電機系統(tǒng)在數(shù)字控制系統(tǒng)中的應用技術，具體地說是一種步 進電機驅動控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著步進電機系統(tǒng)在各種數(shù)字控制系統(tǒng)中的廣泛應用，各種數(shù)字控制系統(tǒng)對步進 電機的性能和驅動控制系統(tǒng)要求越來越高。下面以機器人為例，對步進電機進行說明。
[0003] 很多類型機器人具有多自由度、多關節(jié)，如蛇形機器人，多指靈巧機器人，仿人頭 像機器人，雙足步行機器人等，在這些機器人控制中常常需要大量的步進電機同步協(xié)調(diào)控 制來實現(xiàn)其運動。單一電機運動已經(jīng)不能實現(xiàn)復雜的機器人運動要求，其運動的實現(xiàn)離不 開多電機的存在?，F(xiàn)有技術中是通過采用單個微控制器輸出信號組來控制多個步進電機， 并使用多路分離器將單個微控制器輸出組分成用于多個步進電機的獨立控制信號。
[0004] 發(fā)明人在實現(xiàn)本實用新型創(chuàng)造的過程中發(fā)現(xiàn)，采用單個微控制器輸出信號組來控 制多個步進電機的方法，由于單個微控制器需要處理多組數(shù)據(jù)，所以導致整個步進電機的 控制效率較低，并且需要控制的步進電機的數(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，本實用新型提供了一種步進電機驅動控制系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術中采 用單個微控制器輸出信號組來控制多個步進電機的方法導致控制效率較低的問題，其技術 方案如下：
[0006] -種步進電機驅動控制系統(tǒng)，包括:微控制器、輸入端與所述微控制器相連的步進 電機驅動模塊、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；所述步進電機驅 動模塊的輸出端為與第一步進電機相連的步進電機連接口；
[0008] 所述微控制器用于通過所述CAN通信模塊接收上位機通過所述CAN總線發(fā)出的步 進電機控制命令以及與所述步進電機控制命令對應的步進電機地址，以及用于通過所述 CAN通信模塊將所述步進電機當前的運動狀態(tài)信息反饋往所述上位機;所述微控制器用于 在確定出所述步進電機地址為所述第一步進電機的地址時，依據(jù)所述步進電機控制命令通 過所述步進電機驅動模塊輸出步進電機驅動信號，以控制所述第一步進電機。
[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)設置存儲模塊，所述微控制器通過所述工作模式選擇模塊設置所述步進電 機驅動控制系統(tǒng)的工作模式，所述工作模式包括CAN參數(shù)配置模式和步進電機驅動控制模 式；
[0010]在所述工作模式選擇模塊設置的所述步進電機驅動控制系統(tǒng)的工作模式為CAN參 數(shù)配置模式時，所述微控制器用于通過所述CAN參數(shù)設置存儲模塊，獲取CAN配置參數(shù)并依 據(jù)所述CAN配置參數(shù)對所述CAN總線的參數(shù)進行設置，所述CAN配置參數(shù)包括數(shù)據(jù)傳輸速率 以及步進電機的地址信息，以及用于將所述CAN配置參數(shù)存儲在所述CAN參數(shù)設置存儲模塊 中；
[0011] 在所述工作模式選擇模塊設置的所述步進電機驅動控制系統(tǒng)的工作模式為步進 電機驅動控制模式時，所述微控制器用于通過所述CAN通信模塊接收上位機通過所述CAN總 線發(fā)出的步進電機控制命令以及與所述步進電機控制命令對應的步進電機地址，以及用于 通過所述CAN通信模塊將所述步進電機當前的運動狀態(tài)信息反饋往所述上位機;所述微控 制器用于在確定出所述步進電機地址為所述第一步進電機的地址時，依據(jù)所述步進電機控 制命令通過所述步進電機驅動模塊輸出步進電機驅動信號，以控制所述第一步進電機。
[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電機驅動控制系統(tǒng)當前的工作狀態(tài)，CAN參數(shù)配置模式 步進電機驅動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的CAN總線 差分信號；與所述CAN控制器雙向通訊的所述CAN收發(fā)器，用于實現(xiàn)二進制碼流和CAN總線差 分信號之間的轉換。
[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 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)設置模塊包括:RS232接口、電平轉換電路、EEPROM存儲器；
[0017]與微控制器相連的所述EEPROM存儲器，用于下載和存儲CAN配置參數(shù);與微控制器 雙向通訊的所述電平轉換電路，用于TTL電平信號的發(fā)送與接收;與所述電平轉換電路雙向 通訊所述RS232接口用于獲取CAN通信參數(shù)的RS232電平信號。
[0018]其中，所述RS232接口為標準串口的接口，所述電平轉換電路包括轉換芯片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，所述步進電機驅動模塊，包括信號隔離驅動電路、步進電機接口，信號隔離 驅動電路的輸入端與所述微控制器相連，輸出端與所述步進電機接口相連，所述步進電機 接口為所述步進電機連接口，用于輸出驅動步進電機的指令。
[0020] 其中，所述信號隔離驅動電路為信號隔離驅動芯片U6、所述步進電機接口為步進 電機連接端子P2;
[0021] 所述信號隔離驅動芯片U6的引腳1至引腳4分別與所述微控制器相連，所述信號隔 離驅動芯片U6的引腳13至引腳16分別與步進電機連接端的引腳5至引腳2相連，所述信號隔 離驅動芯片U6的引腳9和步進電機連接端子P2引腳1均與第五電源相連，所述信號隔離驅動 芯片U6的引腳8接地。
[0022]其中