一种基于单片机的步进电机控制系统的制作方法

本发明涉及一种电机，具体是一种基于单片机的步进电机控制系统。

背景技术：

步进电机是一种将离散的电脉冲信号转化成相应的角位移或线位移的电磁机械装置，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比，转速与脉冲频率成正比，是一种输出与输入脉冲对应的增量驱动元件。该元件具有转矩大、惯性小、响应频率高等优点，已经在当今工业上得到广泛的应用。但其步矩角较大，一般为1．5°～3°，往往满足不了某些高精密定位、精密加工等方面的要求。实现细分驱动是减小步距角、提高步进分辨率、增加电机运行平稳性的一种行之有效的方法。步进电机细分运行时，细分的均匀性是首先要考虑的。目前大多数的步进电机细分驱动器，多采用量化的梯形波、正弦波作为细分驱动的驱动电流波形，但事实上这些电流波形在一般的步进电机上均不能得到满意的细分精度。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于单片机的步进电机控制系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于单片机的步进电机控制系统，包括单片机、键盘模块、串行通讯接口、传感器模块、斩波比较电路、驱动电路和功放电路，所述单片机分别连接键盘模块、led状态显示模块、串行通讯接口、传感器模块、保护电路、驱动电路、斩波比较电路和d/a转换器，驱动电路还通过功放电路连接步进电机，步进电机还分别连接保护电路另一端和放大模块，放大模块另一端还依次通过滤波模块、隔离模块连接斩波比较电路，斩波比较电路还连接d/a转换器另一端和驱动电路；所述保护电路包括二极管d1、电阻r1、电容c1、发光二极管led、三极管vt1、二极管d2和三极管vt2，所述二极管d1正极连接电压取样端vi，二极管d1负极连接电阻r1，电阻r1另一端分别连接电阻r2、电容c1和发光二极管led正极，发光二极管led负极连接二极管d2负极，二极管d2正极分别连接电阻r6和三极管vt1基极，三极管vt1发射极分别连接电阻r5和三极管vt2发射极，三极管vt2基极分别连接三极管vt1集电极和电阻r3，电阻r3另一端分别连接电阻r4和电源vcc，电阻r4另一端分别连接三极管vt2集电极和输出端vo，所述电阻r5另一端分别连接电阻r6另一端、电容c1另一端和电阻r2另一端并接地。

作为本发明进一步的方案：所述单片机采用at89c51。

作为本发明进一步的方案：所述二极管d2为稳压二极管。

作为本发明进一步的方案：所述d/a转换器采用max516。

作为本发明进一步的方案：所述输出端vo连接单片机电压检测i/o口。

作为本发明再进一步的方案：所述电源vcc电压为5v。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明由单片机输出存储的细分电流控制信号，经d／a转换器转换成模拟电压信号，再与取样信号进行比较，形成斩波控制信号，控制各功率管前级驱动电路的导通和关断，实现绕组中电流的闭环控制，从而实现步距的精确细分；另外加入隔离模块并对隔离模块的电路进行优化设计，提高了隔离模块的稳定性，从而提高了系统的使用寿命；保护电路通过设定不同的元件值，能够设定不同的检测过压值，并反馈给单片机控制，电路结构简单，适用范围广。

附图说明

图1为基于单片机的步进电机控制系统的电路原理框图；

图2为基于单片机的步进电机控制系统中保护电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～2，本发明实施例中，一种基于单片机的步进电机控制系统，包括单片机、键盘模块、串行通讯接口、传感器模块、斩波比较电路、驱动电路和功放电路，所述单片机分别连接键盘模块、led状态显示模块、串行通讯接口、传感器模块、保护电路、驱动电路、斩波比较电路和d/a转换器，驱动电路还通过功放电路连接步进电机，步进电机还分别连接保护电路另一端和放大模块，放大模块另一端还依次通过滤波模块、隔离模块连接斩波比较电路，斩波比较电路还连接d/a转换器另一端和驱动电路；所述保护电路包括二极管d1、电阻r1、电容c1、发光二极管led、三极管vt1、二极管d2和三极管vt2，所述二极管d1正极连接电压取样端vi，二极管d1负极连接电阻r1，电阻r1另一端分别连接电阻r2、电容c1和发光二极管led正极，发光二极管led负极连接二极管d2负极，二极管d2正极分别连接电阻r6和三极管vt1基极，三极管vt1发射极分别连接电阻r5和三极管vt2发射极，三极管vt2基极分别连接三极管vt1集电极和电阻r3，电阻r3另一端分别连接电阻r4和电源vcc，电阻r4另一端分别连接三极管vt2集电极和输出端vo，所述电阻r5另一端分别连接电阻r6另一端、电容c1另一端和电阻r2另一端并接地；所述单片机采用at89c51；所述二极管d2为稳压二极管；所述d/a转换器采用max516；所述输出端vo连接单片机电压检测i/o口；所述电源vcc电压为5v。

本发明的工作原理是：请参阅图1，本发明包括单片机、键盘模块、串行通讯接口、传感器模块、斩波比较电路、驱动电路和功放电路，所述单片机分别连接键盘模块、led状态显示模块、串行通讯接口、传感器模块、保护电路、驱动电路、斩波比较电路和d/a转换器，驱动电路还通过功放电路连接步进电机，步进电机还分别连接保护电路另一端和放大模块，放大模块另一端还依次通过滤波模块、隔离模块连接斩波比较电路，斩波比较电路还连接d/a转换器另一端和驱动电路；所述保护电路包括二极管d1、电阻r1、电容c1、发光二极管led、三极管vt1、二极管d2和三极管vt2，所述二极管d1正极连接电压取样端vi，二极管d1负极连接电阻r1，电阻r1另一端分别连接电阻r2、电容c1和发光二极管led正极，发光二极管led负极连接二极管d2负极，二极管d2正极分别连接电阻r6和三极管vt1基极，三极管vt1发射极分别连接电阻r5和三极管vt2发射极，三极管vt2基极分别连接三极管vt1集电极和电阻r3，电阻r3另一端分别连接电阻r4和电源vcc，电阻r4另一端分别连接三极管vt2集电极和输出端vo，所述电阻r5另一端分别连接电阻r6另一端、电容c1另一端和电阻r2另一端并接地；所述单片机采用at89c51；所述二极管d2为稳压二极管；所述d/a转换器采用max516；所述输出端vo连接单片机电压检测i/o口；所述电源vcc电压为5v。

由单片机输出存储的细分电流控制信号，经d／a转换器转换成模拟电压信号，再与取样信号进行比较，形成斩波控制信号，控制各功率管前级驱动电路的导通和关断，实现绕组中电流的闭环控制，从而实现步距的精确细分。

单片机是控制系统的核心，受控步进电机的细分倍数、运行脉冲频率、正反转、运行速度、单次运行线位移、以及启停等的控制既可由键盘模块输入，也可以通过与上位机的串行通信接口由上位机设置，led状态显示提供当前通电相、相电流大小、电机运行时间、正反转、当前运行速度、线位移及相关计数等的显示，并将工作状态和数据传送给上位机。传感器模块采用霍尔传感器，用于检测计数器的当前值，单片机的主要功能是输出eeprom中存储的细分电流控制信号进行d／a转换，根据转换精度的要求，d／a转换器既可以选择8位的，亦可选择12位的，本控制系统选用的是8位d／a转换器max516。

发达模块由精密电流传感放大器max471完成。

请参阅图2，保护电路包括二极管d1、电阻r1、电容c1、发光二极管led、三极管vt1、二极管d2和三极管vt2，所述二极管d1正极连接电压取样端vi，二极管d1负极连接电阻r1，电阻r1另一端分别连接电阻r2、电容c1和发光二极管led正极，发光二极管led负极连接二极管d2负极，二极管d2正极分别连接电阻r6和三极管vt1基极，三极管vt1发射极分别连接电阻r5和三极管vt2发射极，三极管vt2基极分别连接三极管vt1集电极和电阻r3，电阻r3另一端分别连接电阻r4和电源vcc，电阻r4另一端分别连接三极管vt2集电极和输出端vo，所述电阻r5另一端分别连接电阻r6另一端、电容c1另一端和电阻r2另一端并接地；通过设置电路的个元件参数以及稳压二极管d2的型号，可以设置不同的电压动作值。当k点电压小于d2的稳压值时，d2不导通，三极管vt1截止，电源vcc通过电阻r3加到三极管vt2基极，三极管vt2导通，vt2集电极输出正常值范围内的电压，单片机电压检测i/o口判断电压正常；当k点电压大于d2的稳压值时，d2导通，三极管vt1和vt2均导通，led发光指示，此时vt2基极电压位电源vcc通过电阻r3后的电压与三极管vt1集电极电压之和，此电压输入单片机电压检测i/o口，单片机电压检测i/o口判断此值大于设定值，单片机输出过压保护信号。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。