驱动控制步进电机和风扇的集成电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路。包括USB转串口模块、主控制器、三个两相混合步进电机驱动器、三个风扇控制电路、开关电源、三个两相混合步进电机、开关电源和低压差线性稳压器。USB转串口线的一端与PC机相连，另一端与电平转化模块相连；电平转化模块与主控制器的相连，主控制器的一路分别与三个风扇控制电路连接，另一路分别经三个两相混合步进电机驱动器与各自的两相混合步进电机连接；开关电源对三个两相混合步进电机驱动器供电，低压差线性稳压器分别与USB转串口模块、主控制器和三个两相混合步进电机驱动器连接。本发明采用集成电路能够满足驱动和控制三个两相混合步进电机和三个USB小风扇的性能。
【专利说明】驱动控制步进电机和风扇的集成电路
【技术领域】
[0001]本发明涉及步进电机的驱动和控制电路，具体的说是涉及一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的发展，电机发展逐渐多样化，而对电机的位置控制要求越来越高，伺服电机，无刷电机，盘式电机等均得到广泛的应用。伺服电机、无刷电机、盘式电机等在位置的精确控制上采用传感器技术将采样得到的位置信息模拟信号并通过A/D转换器转换为数字信号发送给控制端，与控制端设定的参数进行比较来完成电机的精确定位。在这个过程中，模拟信号的大量存在一定程度上影响控制系统的可靠性和稳定性，信号处理电路以及控制参数的设计造成了控制的复杂性。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路。该集成电路能驱动三个两相混合步进电机，实现电机的稳定转动和精确定位，并控制USB小风扇的运转。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明包括USB转串口模块、主控制器、三个两相混合步进电机驱动器、三个风扇控制电路、开关电源、三个两相混合步进电机、开关电源和低压差线性稳压器；所述的USB转串口模块，包括USB转串口线和电平转化模块，USB转串口线的一端通过USB接口与PC机相连，USB转串口线的另一端与电平转化模块的串口座相连；电平转化模块的RlOUT和TlIN引脚分别与主控制器的P0.4、P0.5引脚相连，主控制器的一路分别与三个风扇控制电路连接，主控制器的另一路分别经三个两相混合步进电机驱动器，三个两相混合步进电机驱动器与各自的两相混合步进电机连接；开关电源对三个两相混合步进电机驱动器供电，低压差线性稳压器分别与USB转串口模块、主控制器和三个两相混合步进电机驱动器连接。
[0005]所述主控制器为C8051F340单片机，经P6、P7、P8控制接口分别与各自两相混合步进电机驱动器相连；主控制器的Pl.6、P2.1、P2.4引脚分别与各自两相混合步进电机驱动器的脉冲信号接口相连；主控制器的Pl.7、P2.2、P2.5引脚与各自两相混合步进电机驱动器的转向接口相连；主控制器的P2.0、P2.3、P2.6引脚分别与各自两相混合步进电机驱动器的脱机控制端相连；
所述低压差线性稳压器为LM1117-3.3V，其输入引脚VIN与外部提供的电源相连，输出引脚VOUT与主控制器的VBUS相连；低压差线性稳压器的VCC3.3V引脚与三个两相混合步进电机驱动器的公共正极相连；低压差线性稳压器的VCC3.3V引脚与主控制器的VDD相连；
所述三个风扇控制电路，P8、P9、PlO的三个风扇控制接口的一个引脚分别接各自VUSB, P8、P9、PlO三个风扇控制接口的另一个引脚分别接场效应管Ql、Q2、Q3的D极，24V输入电压的正极经电阻Rl和R4，电阻R2和R5，电阻R3和R6分别与场效应管Q1、Q2、Q3的G极相连，稳压管DWl、Dff2, Dff3分别经电阻R4、R5、R6与各自场效应管Ql、Q2、Q3的S极相连，三极管Q1、Q2、Q3的基极分别连接主控制器的P3.2、Ρ3.1、Ρ3.0引脚。
[0006]本发明与【背景技术】相比，具有的有益效果是:
1.在开环状态就能实现步进电机精确的位置控制，省去了位置传感器及其信号处理电路；没有控制参数设计问题并且接线简单。
[0007]2.可以同时控制三个两相混合步进电机同时工作，运行平稳，并且控制的实时性好。
[0008]3.可以在控制电机转动的同时，通过场效应管的特性控制风扇转动。从而达到送风和清除异味的作用。
[0009]因此，本发明采用集成电路能够满足驱动和控制三个两相混合步进电机和三个USB小风扇的性能。本发明的结构简单、易于控制、位置精度较高，实时性较好。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的基本组成示意图。
[0011]图2是本发明的USB转串口电路图。
[0012]图3是本发明的两相混合步进电机控制电路图。
[0013]图4是低压差线性稳压电路。
[0014]图5是本发明的风扇控制电路图。
[0015]图中:1.PC机，2.USB转串口线，3.电平转换模块，4.主控制器(C8051F340)，5.三个风扇，6.三个两相混合步进电机驱动器(HYQD40-5742)，7.三个两相混合步进电机，8.低压差线性稳压器(LMl117-3.3V)，9.开关电源。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明
如图1和图2所示，本发明包括USB转串口模块、主控制器4、三个两相混合步进电机驱动器6、三个风扇控制电路5、开关电源9、三个两相混合步进电机7、开关电源9和低压差线性稳压器8 ；所述的USB转串口模块，包括USB转串口线2和电平转化模块3，USB转串口线2的一端通过USB接口与PC机I相连，USB转串口线2的另一端与电平转化模块3的串口座相连；电平转化模块3的RlOUT和TlIN引脚分别与主控制器4的P0.4、P0.5引脚相连，用于PC机I与主控制器4之间的数据传送。主控制器4的一路分别与三个风扇控制电路5连接，主控制器4的另一路分别经三个两相混合步进电机驱动器6，三个两相混合步进电机驱动器6与各自的两相混合步进电机连接；开关电源9对三个两相混合步进电机驱动器供电，低压差线性稳压器8分别与USB转串口模块、主控制器4和三个两相混合步进电机驱动器连接。
[0017]如图3所示，主控制器4为C8051F340单片机，经P6、P7、P8控制接口分别与各自两相混合步进电机驱动器6相连；主控制器4的Pl.6、P2.1、P2.4引脚分别与各自两相混合步进电机驱动器6的脉冲信号接口相连；主控制器(4)的P1.7、P2.2、P2.5引脚与各自两相混合步进电机驱动器6的转向接口相连；主控制器4的P2.0、P2.3、P2.6引脚分别与各自两相混合步进电机驱动器6的脱机控制端相连。[0018]三个两相混合步进电机驱动器6的DIR+、CP+、EN+作为公共正极与主控制器4的VDD相连。三个两相混合步进电机驱动器6的A+、B+、A-、B-与三个两相两相混合步进电机7相连。三个两相混合步进电机驱动器6的GND、VCC分别与开关电源上9的V-、V+相连。三个两相混合步进电机驱动器6的最大输出为24V电压、3A电流，通过调节三个两相混合步进电机驱动器6上的拨码开关来调节流经三个两相步进电机7绕组的电流大小。
[0019]如图4所示，低压差线性稳压器8为LM1117-3.3V，其输入引脚VIN与外部提供的电源相连，输出引脚VOUT与主控制器4的VBUS相连；低压差线性稳压器8的VCC3.3V引脚与三个两相混合步进电机驱动器6的公共正极相连；低压差线性稳压器8的VCC3.3V引脚与主控制器4的VDD相连。
[0020]如图5所示，三个风扇控制电路5的结构相同，主控制器4的P3.2引脚连接第一个三极管Ql的基极，第一个三极管Ql的发射极接地，第一个三极管Ql的集电极接输入24V电压的正极，24V输入电压的正极经电阻Rl、R4、与第一个场效应管Ql的G极相连，第一个稳压管DWl接在电阻R4与第一个场效应管Ql的S极之间，起到稳压的作用，第一个风扇控制接口 P8的一个引脚接VUSB，第一个风扇控制接口的另一个引脚接第一个场效应管Ql的D极；当1^5大于一定的值时，第一个场效应管Ql就会导通，通过对主控制器4的P3.2引脚的控制来控制P8风扇控 制接口的导通,从而控制第一风扇的开闭。
[0021]主控制器4的P3.1引脚连接第二个三极管Q2的基极，第二个三极管Q2的发射极接地，第二个三极管Q2的集电极接输入24V电压的正极，24V输入电压的正极经电阻R2、R5与第二个场效应管Ql的G极相连，第二个稳压管DW2分别接在电阻R5与第二个场效应管Q2的S极之间，起到稳压的作用，第二个风扇控制接口的一个引脚接VUSB，第二个风扇控制接口的另一个引脚接第二个场效应管Q2的D极；当|义5大于一定的值时，第二个场效应管Q2就会导通，通过对主控制器4的P3.1引脚的控制来控制P9风扇控制接口的导通，从而控制第二风扇的开闭。
[0022]主控制器4的P3.0引脚连接第三个三极管Q3的基极，第三个三极管Q3的发射极接地，第三个三极管Q3的集电极接输入24V电压的正极，24V输入电压的正极经电阻R3、R6与第三个场效应管Q3的G极相连，第三个稳压管DW3分别接在电阻R6与第三个场效应管Q3的S极之间，起到稳压的作用，第三个风扇控制接口的一个引脚接VUSB，第三个风扇控制接口的另一个引脚接第一个场效应管Q3的D极；当|/(^大于一定的值时，第三个场效应管Q3就会导通，通过对主控制器4的P3.2引脚的控制来控制PlO风扇控制接口的导通，从而控制第三风扇的开闭。
【权利要求】
1.一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路，其特征在于:包括USB转串口模块、主控制器(4)、三个两相混合步进电机驱动器、三个风扇控制电路、开关电源(9)、三个两相混合步进电机、开关电源(9)和低压差线性稳压器(8);所述的USB转串口模块，包括USB转串口线(2)和电平转化模块(3)，USB转串口线(2)的一端通过USB接口与PC机(I)相连，USB转串口线(2)的另一端与电平转化模块(3)的串口座相连；电平转化模块(3)的RlOUT和TlIN引脚分别与主控制器(4)的P0.4、P0.5引脚相连，主控制器(4)的一路分别与三个风扇控制电路连接，主控制器(4)的另一路分别经三个两相混合步进电机驱动器，三个两相混合步进电机驱动器与各自的两相混合步进电机连接；开关电源(9)对三个两相混合步进电机驱动器供电，低压差线性稳压器(8)分别与USB转串口模块、主控制器(4)和三个两相混合步进电机驱动器连接。
2.根据权利要求1所述的一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路，其特征在于:所述主控制器(4)为C8051F340单片机，经P6、P7、P8控制接口分别与各自两相混合步进电机驱动器相连；主控制器(4)的Pl.6、P2.1、P2.4引脚分别与各自两相混合步进电机驱动器的脉冲信号接口相连；主控制器(4)的Pl.7、P2.2、P2.5引脚与各自两相混合步进电机驱动器的转向接口相连；主控制器(4)的P2.0、P2.3、P2.6引脚分别与各自两相混合步进电机驱动器的脱机控制端相连。
3.根据权利要求1所述的一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路，其特征在于:所述低压差线性稳压器(8)为LM1117-3.3V，其输入引脚VIN与外部提供的电源相连，输出引脚VOUT与主控制器(4)的VBUS相连；低压差线性稳压器(8)的VCC3.3V引脚与三个两相混合步进电机驱动器(6)的公共正极相连；低压差线性稳压器(8)的VCC3.3V引脚与主控制器(4)的VDD相连。
4.根据权利要求1所述的一种驱动控制步进电机和风扇的集成电路，其特征在于:所述三个风扇控制电路(5)，P8、P9、PlO的三个风扇控制接口的一个引脚分别接各自VUSB，P8、P9、P10三个风扇控制接口的另一个引脚分别接场效应管Q1、Q2、Q3的D极，24V输入电压的正极经电阻Rl和R4，电阻R2和R5，电阻R3和R6分别与场效应管Q1、Q2、Q3的G极相连，稳压管DW1、DW2、DW3分别经电阻R4、R5、R6与各自场效应管Ql、Q2、Q3的S极相连，三极管Q1、Q2、Q3的基极分别连接主控制器的P3.2、P3.1、P3.0引脚。
【文档编号】H03K19/0185GK103944555SQ201410154557
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】杨文珍, 余岭, 吴新丽, 张昊, 祝盼飞, 竺志超, 陈文华 申请人:浙江理工大学