步进电机驱动芯片功能验证系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种步进电机驱动芯片功能验证系统，包括人机接口、控制板、设置步进电机驱动芯片插槽的驱动板以及步进电机；人机接口、控制板、驱动板以及步进电机依次连接；将待验证步进电机驱动芯片插接于驱动板的插座，驱动步进电机，以验证待验证步进电机驱动芯片的功能。本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统，不仅能够验证基本功能，而且能够验证步进电机驱动芯片的精确步进功能；通过更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，实现不同型号的步进电机驱动芯片的功能的验证；验证过程中不必改变步进电机驱动芯片的连线，只需通过人机接口发出验证命令，即可进行步进电机驱动芯片的功能验证，提高了步进电机驱动芯片功能验证的效率。
【专利说明】步进电机驱动芯片功能验证系统
【技术领域】
[0001]本实用新型属于芯片验证领域，尤其涉及一种步进电机驱动芯片功能验证系统。
【背景技术】
[0002]步进电机把接收到的电脉冲信号转变成直线位移或者角位移。它在固定模式下以固定角度单步运行，没有积累误差，精度高，在自动化领域有着越来越广泛的应用。而直流或交流电源不能直接作用于步进电机，必须使用专用步进电动机驱动板，来驱动步进电机正常工作。
[0003]步进电机驱动芯片作为驱动板，通过对输入脉冲进行环形分配、功率放大，使步进电机绕组按照一定顺序通电，当步进电动机驱动板接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电动机按设定的方向转动一个固定的角度。变化的电场产生磁场，通过电脉冲信号的变化，产生特定的磁场矢量，从而可以控制电机的磁转子产生特定的转动角度。驱动芯片内部可以对输入的特定电压值产生阶梯分压，从而在输出端产生促使电机转动的变化的电流。改变驱动芯片的输入脉冲频率，电机的转速也会随之改变。
[0004]驱动芯片生产出来后，需要进行功能验证。除基本的功能外，还要对驱动芯片的转矩角以及最高转动速度等进行验证，以便确定驱动芯片精确性。
[0005]传统的驱动芯片验证方法主要有以下几种:
[0006]1、由触发器或者脉冲信号发生器产生控制输入脉冲，手动改变功能引脚输入信号。它是一种基于纯手动的驱动芯片验证方法，需要不断地手动调整信号发生器的输入脉冲，手动改变驱动芯片的功能引脚输入。这种验证方法不仅控制方式极为不便，而且费时费力，对仪器有较大的依赖性，同时不停的手动操作会造成一些人为误差，从而给驱动芯片的验证带来干扰。
[0007]2、基于单片机的键控控制验证法。编译好程序烧录进单片机后，通过控制板上的控制键来控制基本引脚功能输入。该验证方法虽然可以验证基本功能引脚，但是不能随意的改变速度，无法验证驱动芯片精确步进和角度控制，无法知道当前运行速度和运行模式，在某些驱动芯片功能引脚过多的情况下，控制板上太多的控制按键带来不便。
[0008]3、单片机控制，串口输入特定指令验证基本功能，通过改变指令来改变速度。每次状态改变都需要按提前定义的特定命令格式输入发送，当对电机的状态需要较快连续改变时，连续快速多次输入不能实现，并且该验证方案验证速度较慢，半人工化的控制不满足自动化需求。
[0009]本领域技术人员致力于提供一种步进电机驱动芯片功能验证系统，不仅能够验证基本功能，通过设定特定的频率值和脉冲数，精确控制频率与脉冲数，精确控制步进电机的转动速度和转过角度，从而验证步进电机驱动芯片的精确步进功能，同时提高步进电机驱动芯片功能验证的效率。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的在于:提供一种步进电机驱动芯片功能验证系统，能够通过简单的人机接口输入验证参数和命令，不仅能够验证电机转动、停止、方向控制、睡眠模式、复位、步进模式等基本功能，通过设定特定的频率值和脉冲数，精确控制步进电机的转动速度和转过角度，从而验证步进电机驱动芯片的精确步进功能，同时提高步进电机驱动芯片功能验证的效率。
[0011]本实用新型提供一种步进电机驱动芯片功能验证系统，步进电机驱动芯片功能验证系统包括人机接口、控制板、设置步进电机驱动芯片插槽的驱动板以及步进电机；人机接口、控制板、驱动板以及步进电机依次连接；人机接口用于输入验证参数与命令，控制板用于产生脉冲信号、方向信号以及使能信号，驱动板用于插接待验证步进电机驱动芯片。
[0012]根据控制板产生的脉冲信号、方向信号以及使能信号，驱动步进电机，以验证待验证步进电机驱动芯片的功能。
[0013]采用本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统，进行芯片功能验证时将待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，通过人机接口输入命令，控制板根据命令产生脉冲信号、方向信号以及使能信号，驱动板根据控制板产生的信号驱动步进电机，验证人员观察步进电机的运行情况，来验证待验证步进电机驱动芯片的功倉泛。
[0014]进一步地，更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，步进电机驱动芯片功能验证系统能够验证不同型号的步进电机驱动芯片的功能。
[0015]本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统，可以通过更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，进行芯片功能验证时将相应型号的待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，实现不同型号的步进电机驱动芯片的功能的验证。
[0016]进一步地，验证参数包括步进电机驱动芯片的型号。
[0017]本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统，通过人机接口选择与驱动板适用的步进电机驱动芯片的型号，以便对相应型号的步进电机驱动芯片进行完整的功能验证。
[0018]进一步地，驱动板包括第一开关与第二开关，第一开关用于控制信号电源的接通与断开，第二开关用于控制输出电源的接通与断开。
[0019]本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统，通过第一开关断开信号电源，通过第二开关断开输出电源，此时将待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，再通过第一开关接通信号电源，通过第二开关接通输出电源，开始步进电机驱动芯片功能验证。采用第一开关与第二开关，能够使步进电机驱动芯片功能验证系统使用更安全、可靠。
[0020]进一步地，控制板包括控制器，控制器是可编程控制器、ARM处理器或单片机。
[0021]进一步地，控制板还包括电平转换模块，用于给需要不同电平的芯片供电。
[0022]进一步地,验证参数包括步进电机控制参数,步进电机控制参数包括使能、非使能、正转、反转以及步进。
[0023]进一步地,验证参数还包括速度控制参数与角度控制参数,速度控制参数为频率，角度控制参数为脉冲数。
[0024]本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统的人机接口，通过设定特定的频率值和脉冲数，精确控制步进电机的转动速度和转过角度，从而验证步进电机驱动芯片的精确步进功能。
[0025]进一步地,命令为单个验证命令或批量验证命令。
[0026]本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统的人机接口，当待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上后，不必改变步进电机驱动芯片的连线，只需通过人机接口发出单个验证命令或批量验证命令，即可进行步进电机驱动芯片的功能验证，提闻了进行步进电机驱动芯片的功能验证的效率。
[0027]批量验证命令包括多个单个验证命令，而不必一个一个输入单个验证命令，进一步提闻了进行步进电机驱动芯片的功能验证的效率。
[0028]与现有技术相比，本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统具有以下有益效果:
[0029](I)验证参数还包括速度控制参数与角度控制参数，速度控制参数为频率，角度控制参数为脉冲数，不仅能够验证电机转动、停止、方向控制、睡眠模式、复位、步进模式等基本功能，通过设定特定的频率值和脉冲数，精确控制步进电机的转动速度和转过角度，从而验证步进电机驱动芯片的精确步进功能；
[0030](2)通过更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，进行芯片功能验证时将相应型号的待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，实现不同型号的步进电机驱动芯片的功能的验证；
[0031](3)当待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上后，不必改变步进电机驱动芯片的连线，只需通过人机接口发出单个验证命令或批量验证命令，即可进行步进电机驱动芯片的功能验证，提高了进行步进电机驱动芯片的功能验证的效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是本实用新型的一个实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统的结构示意图；
[0033]图2是图1所不的步进电机驱动芯片功能验证系统的结构不意图；
[0034]图3是图1所不的步进电机驱动芯片功能验证系统的结构不意图。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图对本实用新型进行详细说明。
[0036]如图1所示，本实用新型的一个实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，人机接口、控制板、设置步进电机驱动芯片插槽的驱动板以及步进电机人机接口、控制板、驱动板以及步进电机依次连接。
[0037]人机接口用于输入验证参数与命令，控制板用于产生脉冲信号、方向信号以及使能信号，驱动板用于插接待验证步进电机驱动芯片，根据控制板产生的脉冲信号、方向信号以及使能信号，驱动步进电机，以验证待验证步进电机驱动芯片的功能。
[0038]采用本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，进行芯片功能验证时将待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，通过人机接口输入命令，控制板根据命令产生脉冲信号、方向信号以及使能信号，驱动板根据控制板产生的信号驱动步进电机，验证人员观察步进电机的运行情况，来验证待验证步进电机驱动芯片的功能。
[0039]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统中，驱动板适用于Alleg1公司的A4985步进电机驱动芯片。
[0040]如图2所示，驱动板上设置驱动芯片插槽，进行步进电机驱动芯片功能验证时，将待验证芯片插入驱动芯片插槽中；驱动板与控制板之间的信号连接包括:使能ENB、步进STP、方向DIR、睡眠SLP、复位RST、MSI以及MS2，其中使能ENB用于验证使能功能，步进STP用于验证步进操作功能，方向DIR用于验证改变步进电机转子旋转方向的功能，睡眠SLP用于验证驱动芯片睡眠功能，复位RST用于验证驱动芯片复位功能，MSI与MS2用于设置不同的步进模式以完成不同步进模式的功能验证。
[0041 ] 驱动板与控制板之间通过排针连接。
[0042]本实施例中步进电机为两相步进电机，通过两组端子(0UT1A，OUT 1B)与(0UT2A，0UT2B)与步进电机连接。
[0043]采用本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，进行步进电机驱动芯片功能验证的过程如下:
[0044](I)将待验证芯片插入驱动板上的驱动芯片插槽中；
[0045](2)通过人机接口选择与待验证芯片相应的芯片型号；
[0046](3)打开电源开关；
[0047](4)通过人机接口发送的验证命令，观察电机的运行状态。
[0048]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，例如适用于 A4982、A4983、A4985、A3967、A3979、A3992、A3988、DRV8818、DRV8821、DRV8823、DRV8833等驱动芯片的驱动板，本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统能够验证不同型号的步进电机驱动芯片的功能。
[0049]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，可以通过更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，进行芯片功能验证时将相应型号的待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，实现不同型号的步进电机驱动芯片的功能的验证。
[0050]验证参数包括步进电机驱动芯片的型号。
[0051]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，通过人机接口选择与驱动板适用的步进电机驱动芯片的型号，例如A4985步进电机驱动芯片具有全步、1/2、1/4以及1/8四种步进模式，通过选择相应的型号，获得相应的验证命令，以便对相应型号的步进电机驱动芯片进打完整的功能验证。
[0052]驱动板还包括第一开关与第二开关，第一开关用于控制信号电源的接通与断开，第二开关用于控制输出电源的接通与断开。
[0053]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统，通过第一开关断开信号电源，通过第二开关断开输出电源，此时将待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上，再通过第一开关接通信号电源，通过第二开关接通输出电源，开始步进电机驱动芯片功能验证。采用第一开关与第二开关，能够使步进电机驱动芯片功能验证系统使用更安全、可靠。
[0054]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统的控制板包括控制器、信号转换模块与电平转换模块。
[0055]控制器用于产生脉冲信号、方向信号以及使能信号，本实施例中控制器是ARM处理器，选用NXP公司的LPC11A14作为控制板的MCU。LPCl 1A14是基于ARM Cortex-MO内核的MCU，它支持可嵌套中断向量控制NVIC和串行调试接口 SWD，支持USART通信、包含4个计数器，可完全满足需要，如图3所示。
[0056]控制器也可以是可编程控制器或单片机。
[0057]本实施例的控制板通过USB接口与人机接口连接，信号转换模块用于将USB信号转换为控制器接收的UART串行信号，采用FT232进行信号转换。
[0058]本实施例的人机接口，可以采用计算机，但现在使用的计算机通常不配置串行通讯口，只配置USB接口，在控制板设置转换模块，将USB信号转换为控制器接收的UART串行信号。
[0059]本实施例的人机接口，也可以采用其他输入输出设备，例如PC界面、机器触摸屏幕、手机等，本实用新型对此不作限制。
[0060]电平转换模块，用于给需要不同电平的芯片供电，本实施例中采用LM1117进行电平转换。
[0061]验证参数包括步进电机控制参数,步进电机控制参数包括使能、非使能、正转、反转以及步进。
[0062]验证参数还包括速度控制参数与角度控制参数，速度控制参数为频率，角度控制参数为脉冲数。
[0063]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统的人机接口，通过设定特定的频率值和脉冲数，精确控制步进电机的转动速度和转过角度，从而验证步进电机驱动芯片的精确步进功能。
[0064]命令为单个验证命令或批量验证命令。
[0065]本实施例的步进电机驱动芯片功能验证系统的人机接口，当待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上后，不必改变步进电机驱动芯片的连线，只需通过人机接口发出单个验证命令或批量验证命令，即可进行步进电机驱动芯片的功能验证，提高了进行步进电机驱动芯片的功能验证的效率。
[0066]批量验证命令包括多个单个验证命令，而不必一个一个输入单个验证命令，进一步提闻了进行步进电机驱动芯片的功能验证的效率。
[0067]本实用新型提供的步进电机驱动芯片功能验证系统，不仅能够验证基本功能，通过设定特定的频率值和脉冲数，精确控制步进电机的转动速度和转过角度，从而验证步进电机驱动芯片的精确步进功能；通过更换适用于不同型号的步进电机驱动芯片的驱动板，实现不同型号的步进电机驱动芯片的功能的验证；当待验证步进电机驱动芯片插接到驱动板的步进电机驱动芯片插槽上后，不必改变步进电机驱动芯片的连线，只需通过人机接口发出单个验证命令或批量验证命令，即可进行步进电机驱动芯片的功能验证，提高了进行步进电机驱动芯片的功能验证的效率。
[0068]以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述步进电机驱动芯片功能验证系统包括人机接口、控制板、设置步进电机驱动芯片插槽的驱动板以及步进电机；所述人机接口、控制板、驱动板以及步进电机依次连接；所述人机接口用于输入验证参数与命令，所述控制板用于产生脉冲信号、方向信号以及使能信号，所述驱动板用于插接待验证步进电机驱动芯片。
2.如权利要求1所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述验证参数包括步进电机驱动芯片的型号。
3.如权利要求1所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述驱动板包括第一开关与第二开关，所述第一开关用于控制信号电源的接通与断开，所述第二开关用于控制输出电源的接通与断开。
4.如权利要求1所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述控制板包括控制器，所述控制器是可编程控制器、ARM处理器或单片机。
5.如权利要求1所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述控制板还包括电平转换模块。
6.如权利要求1所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述验证参数包括步进电机控制参数，所述步进电机控制参数包括使能、非使能、正转、反转以及步进。
7.如权利要求7所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述验证参数还包括速度控制参数与角度控制参数，所述速度控制参数为频率，所述角度控制参数为脉冲数。
8.如权利要求1所述的步进电机驱动芯片功能验证系统，其特征在于，所述命令为单个验证命令或批量验证命令。
【文档编号】G05B19/048GK204086907SQ201420443782
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】韩俊奇, 徐建华 申请人:嘉兴禾润电子科技有限公司