专利名称：分时控制多个步进电机系统和方法
技术领域：
本发明涉及歩进电机，更具体的说涉及一种分时控制多个步进电机系统和 方法。
背景技术：
在家用电器的控制器设计中，经常会有需要控制两个或多个步进电机的情况。通常情况下， 一个4相的歩进电机需要MCU的4个I/0 口来控制，2个 步进电机就需要8个I/0 口来控制。在当今家电业竞争激烈，成本控制要求严 格的情况下，更多的I/O需求就意味着需要选用更多I/O 口的MCU，从而使 得成本上升。发明内容本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述歩进电机控制所需 1/0端口多，成本高的缺陷，提供一种分时控制多个步进电机系统和方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种分时控制多个步进 电机系统，包括多个步进电机，所述步进电机具有电源端和相位控制端，所述 相位控制端连接外部10，其特征在于，还包括多个和所述步进电机一一对应 的，用亍控制所述步进电机电源开关的电源开关电路；所述多个步进电机的相 位控制端之间公用外部1/0。在本发明所述的一种分时控制多个步进电机系统中，所述不同步进电机的 相同相位控制端彼此连接。在本发明所述的一种分时控制多个步进电机系统中，所述外部I/O和所述 步进电机相位控制端之间连接有驱动电路。在本发明所述的一种分时控制多个歩迸电机系统中，所述驱动电路为达林 顿驱动。在本发明所述的一种分时控制多个步进电机系统中，所述电源开关电路包括NPN三极管和PNP三极管；所述PNP三极管发射机连接外部电源，所述 PNP三极管集电极连接所述步进电机电源端，所述PNP三极管的基极和所述 NPN三极管的集电极相连；所述NPN三极管的集电极通过电阻连接外部电源， 所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的基极通过电阻连接外部控 制1/0。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种分时控制多个步进 电机方法，使用电源开关电路控制多个步进电机电源分别开关；使用外部I/0控制步进电机相位控制端，其特征在于包括如下步骤Al)关闭当前不需要控制的步进电机的电源，使其处于关闭状态； A2)打开当前需要控制的步进电机的电源，使其处于工作状态； A3)设置当前需要控制的步进电机的相位控制端；A4)从步骤A1中处于关闭状态的步进电机中选择一个作为下一个需要控 制的步进电机，并然后返回步骤A1。在本发明所述的分时控制多个步进电机方法中，所述步骤A3还包括如下 步骤A3.1)根据步进电机需旋转方向，设置相位控制端到相应的节拍；A3.2)等待足够长时间保证步进电机可靠的移动一个步位。 实施本发明的分时控制多个步进电机系统和方法，具有以下有益效果使 用时分控制方式，多个步进电机之间时分共享1/0，降低对MCU的I/0资源的要求，可以选用更少I/0资源的MCU，从而降低成本。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明的分时控制多个步进电机系统一种优选实施例的电路原理图。
具体实施方式
. _如图1所示为是本发明的分时控制多个步进电机系统一种优选实施例的电路原理图。包括两个步进电机MOTl和MOT2， MOT1和MOT2都具有四 个相位控制端A、 B、 C禾口D。歩进电机MOTl和步进电机MOT2的控制端口 采用并联的接法即MOTl-A和MOT2-A并联，接驱动IC1输出口 MOT-A;依次类推。IC1为达林顿驱动电路，用来驱动i/o信号控制步进电机相位控制。TR1和TR2组成步进电机MOT1的电源开关电路；TR3和TR4组成步进电机 MOT2的电源开关电路；MCU的控制端口 MCU-MOT-MC1连接到TR1的基 极，经过驱动后控制步进电机MOT1的电源；MCU的控制端口 MCU-MOT-MC2连接到TR3的基极，经过驱动后控制步进电机MOT2的电源。 如果两个步进电机不需要同时运转，则其控制方法就很简单，跟控制单个 步进电机基本相同，只需要在控制一个步进电机转动之前将另一个步进电机的 电源切断即可。例如要控制步进电机MOTl运转，先将步进电机MOT2的电源控制端口 MCU-MOT-MC2设置为低电平，则三极管TR3、 TR4处于截止状 态，步进电机MOT2的电源被切断。MCU的4个控制端口的输出状态就不能 再影响到步进电机MOT2 了。两个步进电机需要同时运转的情况如下4相的步进电机大多采用8拍的控制方法，以达到步进电机平滑运转的目的，步位8和步位1首尾相连，假定 歩进电机的开始位置在歩位2，则经过2—3—4 — 5—6—7—8 — 1—2的8个步 位控制之后完成一个正向控制周期，步进电机正向运转一定角度。按2—1 —8 —7—6—5—4—3—2的8个步位控制之后则完成- -个相反方向控制周期，步 进电机反向运转一定角度。相位控制端和步位的关系如下A=:1，B==0，c==0，D=:0对应步位1A=:1，B==1，c==0，D==0对应步位2A==0，B==1，c==0，D==0对应步位3A==0，B==1，c==1，D==0对应步位4A=:0，B==0，c==1，D==0对应步位5A==0，B==0，c==1，D==1对应步位6A==0，B==0，c==0，D==1对应步位7A==1，B==0，c==0，D==1对应歩位8假定在开始状态，歩进电机MOTl处于歩位3，步进电机MOT2处于步 位6， MOTl需要正向运转，MOT2需要反向运转。我们可按如下的歩骤来实 现2个步进电机的分时控制，则具体执行步骤如下51、 MCU-MOT-MC2输出低电平，以切断步进电机MOT2的电源。52、 MCU的4个控制端口按步位4的设置输出，MCU-MOT-MC1输出高电平，步进电机MOTl的电源导通。在控制MOTl输出一段时tl (tl的数值 与步进电机MOTl的设计参数有关，该值需能使MOTl可靠的移动一个步位) 后，步进电机M0T1从步位3移位到步位4。53、 MCU-M0T-MC1输出低电平，以切断歩进电机MOT1的电源。54、 MCU的4个控制端口按步位5的设置输出，MCU-MOT-MC2输出高 电平，步进电机MOT2的电源导通。在控制MOT2输出一段时t2 (t2的数值 与步进电机MOT2的设计参数有关，该值需能使MOT2可靠的移动一个步位) 后，步进电机MOT2从步位6移位到步位5。55、 按1 4的控制步骤，可使步进电机MOT1按3—4—5—6—7—8—1 —2—3的歩骤正向运转，步进电机MOT2按6—5—4—3—2—1—8—7—6的 步骤反向运转。若任一步进电机到达所设定位置，则将其电源控制端口设置为低电平，以 切断步进电机的电源。余下的一个步进电机则按正常的单个步进电机的控制方 法来控制其运转，在达到设定位置后，亦将其电源控制端口设置为低电平，以 切断步进电机的电源。在不需要转动的情况下，将两个电源控制端口设置都设 置为低电平，以切断步进电机的电源，并达到降低能耗的目的。上述实例是提供给熟悉本领域内的人员来熟悉和使用本发明的，熟悉本领 域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实例进行修改和变 化，因而本发明的保护范围不被上述实例所限，而应该是符合权利要求书所提 到的创新特征的最大范围。
权利要求
1、一种分时控制多个步进电机系统，包括多个步进电机，所述步进电机具有电源端和相位控制端，所述相位控制端连接外部I/O，其特征在于，还包括多个和所述步进电机一一对应的，用于控制所述步进电机电源开关的电源开关电路；所述多个步进电机的相位控制端之间公用外部I/O。
2、 如权利要求1所述的一种分时控制多个步进电机系统，其特征在于， 所述不同步进电机的相同相位控制端彼此连接。
3、 如权利要求1所述的一种分时控制多个步进电机系统，其特征在于， 所述外部I/O和所述歩进电机相位控制端之间连接有驱动电路。
4、 如权利要求3所述的一种分时控制多个步进电机系统，其特征在于， 所述驱动电路为达林顿驱动。
5、 如权利要求1所述的一种分时控制多个步进电机系统，其特征在于， 所述电源开关电路包括NPN三极管和PNP三极管；所述PNP三极管发射机 连接外部电源，所述PNP三极管集电极连接所述歩进电机电源端，所述PNP 三极管的基极和所述NPN三极管的集电极相连；所述NPN三极管的集电极通 过电阻连接外部电源，所述NPN三极管的发射极接地，所述NPN三极管的基 极通过电阻连接外部控制I/O。
6、 一种分时控制多个步进电机方法，使用电源开关电路控制多个歩进电 机电源分别开关；使用外部I/0控制步进电机相位控制端，其特征在于包括如 下步骤Al)关闭当前不需要控制的步进电机的电源，使其处于关闭状态； A2)打开当前需要控制的步进电机的电源，使其处于工作状态；A3)设置当前需要控制的步进电机的相位控制端；A4)从步骤A1中处于关闭状态的歩进电机中选择一个作为下一个需要控 制的步进电机，并然后返回步骤A1。
7、如权利要求6所述的一种分时控制多个步进电机方法，其特征在于， 所述步骤A3还包括如下步骤A3.1)根据步进电机需旋转方向，设置相位控制端到相应的节拍；A3.2)等待足够长时间保证步进电机可靠的移动一个步位。
全文摘要
本发明涉及一种分时控制多个步进电机系统和方法，系统包括多个步进电机，还包括多个和所述步进电机一一对应的，用于控制所述步进电机电源开关的电源开关电路；多个步进电机的相位控制端之间公用外部I/O。方法包括如下步骤A1)关闭当前不需要控制的步进电机的电源；A2)打开当前需要控制的步进电机的电源；A3)设置当前需要控制的步进电机的相位控制端；A4)从步骤A1中处于关闭状态的步进电机中选择一个作为下一个需要控制的步进电机，并然后返回步骤A1。使用分时控制方式，多个步进电机之间分时共享I/O，降低对MCU的I/O资源的要求，可以选用更少I/O资源的MCU，从而降低成本。
文档编号H02P8/40GK101227165SQ20071012476
公开日2008年7月23日 申请日期2007年11月23日 优先权日2007年11月23日
发明者刘建伟, 李志娟, 首召兵 申请人:深圳和而泰智能控制股份有限公司