一种基于arm的多通道步进电机控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电机控制领域，尤其涉及一种基于ARM的多通道步进电机控制系统。
【背景技术】
[0002]步进电动机是把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差等特点。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。
[0003]目前的步进电机控制系统一般只限制于一台电机配备套控制系统，这样的模式对于大规模使用用户来说是一种资源上的浪费，同时控制起来也极其不方便。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型旨在解决上述问题，提出一种多通道的步进电机控制系统，能同时控制多台步进电机，实现了规范化以及统一化。
[0005]本实用新型包括主控制台、网络模块、ARM微处理芯片、FPGA脉冲控制电路、电机驱动电路、电机本体以及光栅式传感器。其中主控制台与ARM微处理芯片通过网络模块连接起来，ARM微处理芯片、FPGA脉冲控制电路、电机驱动电路、电机本体、光栅式传感器按照顺序连接，最后光栅式传感器与ARM微处理芯片连接形成闭环电路。
[0006]网络模块采用了 DP83848C芯片。
[0007]ARM微处理芯片采用了 STM32F407芯片。
[0008]FPGA脉冲控制电路采用了 EP2C8Q208C8芯片。
[0009]电机驱动电路采用的是L297芯片和L298芯片的组合作为步进电机的驱动器。
[0010]本实用新型有如下有益效果:
[0011]本实用新型结合了基于ARM控制以及基于FPGA控制这两种控制方式的优点，实现了对多台步进电机的同步或异步控制，其中FPGA对步进电机进行精确控制，而ARM则与主控制台结合，实现对多台同步电机的同步控制，本系统最多能实现对8台步进电机的控制，不仅节省了成本，同时也方便了电机的统一化的管理。
【附图说明】
[0012]图1为系统整体结构图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】做进一步的阐述:
[0014]如图所示，本实用新型包括主控制台1、网络模块2、ARM微处理芯片3、FPGA脉冲控制电路4、电机驱动电路5、电机本体6以及光栅式传感器7。其中主控制台I与ARM微处理芯片3通过网络模块2连接起来，ARM微处理芯片3、FPGA脉冲控制电路4、电机驱动电路5、电机本体6、光栅式传感器7按照顺序连接，最后光栅式传感器7与ARM微处理芯片3连接形成闭环。
[0015]主控制台I的主要作用在于通过网络模块2远程监控当前工作电机的状态，同时也可以执行开始、停止、转速设置、复位、正转、反转等功能，可以说主控制台I是整个系统的总开关。
[0016]网络模块2在整个系统中的作用在于将主控制台I与ARM微处理芯片3通过网络连接起来，我们采用的是DP83848C芯片。
[0017]ARM微处理芯片3的主要作用是与主控制台I通信，接收主控制台I的控制信息；反馈电机当前状态给主控制台发送执行命令，直接控制FPGA的脉冲输出，基于以上功能的实现，我们采用了 STM32F407芯片，这种芯片自带的以太网接口可以很方便的扩展网络模块，另外，此芯片的FSMC控制能支持更多的扩展，方便数据的读写。
[0018]FPGA脉冲控制电路4中最重要的部件就是FPGA，它是整个系统得以实现的核心元器件，当ARM发送相关参数及命令到FPGA后，FPGA即通过状态转换模块控制输出的脉冲，从而达到控制电机的效果。本系统采用的FPGA为EP2C8Q208C8，这款FPGA芯片属于中小规模器件，其大小合适、稳定性高以及可重配制等特点都是选择它的理由。
[0019]电机驱动电路5在本系统中的作用为脉冲的分配以及功率放大，我们采用的是L297和L298的组合作为步进电机的驱动器，L297芯片能产生4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八拍方式控制步进电机。芯片内的PWM斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。L298芯片是内含双H桥的高电压大电流功率集成电路，它的特点在于:可以在不依赖输入信号的情况下，允许或禁止器件工作。
[0020]光栅式传感器7的作用在于实时提供电机当前转子位置信息反馈给ARM，使得系统的精确性以及稳定性更高，系统更加的完整。
[0021]同时控制8台步进电机是本系统的特点也是难点，为了实现同步控制，这个必须上下位机同时作用来完成，首先在上位机，即主控制台I中定义I?8号电机对应的编码，随后主控制台I将其中某一步进电机控制指令发送给下位机，即ARM微处理芯片3，ARM微处理芯片3接收到指令后经过分析处理后将信息发送给FPGA脉冲控制电路4，FPGA脉冲控制电路4将接收到的信号经过译码器分析后存储到8位寄存器中，寄存器从低到高位分别对应I?8号通道，可对应I?8号电机，完成了步进电机的选择后，即可处理主控制台所发出的控制指令，如“开始”、“停止”、“转速设置”、“复位”、“正转”、“反转”等。
[0022]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式的限制，本领域的技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于ARM的多通道步进电机控制系统，包括主控制台、网络模块、ARM微处理芯片、FPGA脉冲控制电路、电机驱动电路、电机本体以及光栅式传感器，其特征在于:所述主控制台与所述ARM微处理芯片通过所述网络模块连接起来，所述ARM微处理芯片、所述FPGA脉冲控制电路、所述电机驱动电路、所述电机本体、所述光栅式传感器按照顺序连接，最后所述光栅式传感器与所述ARM微处理芯片连接形成闭环电路。2.根据权利要求1所述的一种基于ARM的多通道步进电机控制系统，其特征在于:所述网络模块采用了 DP83848C芯片，所述ARM微处理芯片采用了 STM32F407芯片。3.根据权利要求1所述的一种基于ARM的多通道步进电机控制系统，其特征在于:所述FPGA脉冲控制电路采用了 EP2C8Q208C8芯片。4.根据权利要求1所述的一种基于ARM的多通道步进电机控制系统，其特征在于:所述电机驱动电路采用的是L297芯片和L298芯片的组合作为步进电机的驱动器。
【专利摘要】本实用新型涉及一种基于ARM的多通道步进电机控制系统，属于电机控制领域。本实用新型包括主控制台、网络模块、ARM微处理芯片、FPGA脉冲控制电路、电机驱动电路、电机本体以及光栅式传感器。其中主控制台与ARM微处理芯片通过网络模块连接起来，ARM微处理芯片、FPGA脉冲控制电路、电机驱动电路、电机本体、光栅式传感器按照顺序连接，最后光栅式传感器与ARM微处理芯片连接形成闭环电路。结合了基于ARM控制以及基于FPGA控制这两种控制方式的优点，实现了对多台步进电机的同步或异步控制，其中FPGA对步进电机进行精确控制，而ARM则与主控制台结合，实现对多台同步电机的同步控制，不仅节省了成本，同时也方便了电机的统一化的管理。
【IPC分类】H02P8/40
【公开号】CN204681279
【申请号】CN201520369746
【发明人】李劲, 李松, 刘俊
【申请人】扬州大劲电机制造有限公司
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年6月2日