一种步进马达控制电路的制作方法

本实用新型公开了一种步进马达控制电路，涉及马达控制领域。

背景技术：

目前，当今中国经济飞速发展，城镇化步伐加快，但城市公共设施往往不能跟上城市发展。在垃圾能被定点投放后，不但能美化市容，营造整洁的环境还会减少环卫工人的工作量，提高工作效率，最终，垃圾桶的设计很大程度上是向着垃圾分类化发展的。

为了彻底解决传统垃圾桶对使用者存在卫生感染的隐患，本项目致力于设计出一种检测并自动打开垃圾桶盖的一种智能系统，而自动开启关闭垃圾桶盖需要用到马达驱动模块，以往，驱动一个大电流的步进马达需要用到专用的步进马达驱动器，一来驱动器价格较为昂贵，二来驱动器体积较大，占用空间。

技术实现要素：

本实用新型针对上述背景技术中的缺陷，提供一种步进马达控制电路，采用体积较小的智能芯片可以和马达做成一体设计，轻便智能，节省成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种步进马达控制电路，包括上位机、步进电机、电源模块、传输模块、步进马达驱动模块和步进马达控制模块；所述电源模块分别连接传输模块、步进马达驱动模块和步进马达控制模块，所述上位机通过所述传输模块连接所述步进马达控制模块，所述步进马达控制模块通过所述步进马达驱动模块连接所述步进电机。

进一步地，所述电源模块包括电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电感l2、电感l3、二极管d1、稳压芯片u3和线性稳压芯片u4；所述电感l2一端与电源适配器相连，另一端与电容c8一端、稳压芯片u3的输入端vin脚和控制端en脚均相连；所述稳压芯片u3的时钟控制端rt脚与电阻r16的一端相连；所述稳压芯片u3的启动端boot脚与电容c7的一端相连；所述稳压芯片u3的开关控制端sw脚与电容c7的另一端、电感l3的一端和二极管d1的一端均相连；所述稳压芯片的反馈端fb脚与电阻r17的一端、电阻r18的一端均相连；所述电感l3的另一端与电阻r17的另一端、电容c9的一端、电容c10的一端和线性稳压芯片u4的输入端vin脚均相连；所述线性稳压芯片u4的输出端均与电容c12、电容c13的一端相连；

所述稳压芯片u3的gnd脚、pad脚、电容c8另一端、电容c11另一端、电容c9另一端、电容c10的另一端、电阻r16的另一端、电阻r18的另一端、二极管d1的另一端、线性稳压芯片的gnd脚、电容c12的另一端、电容c13的另一端均接地。

进一步地，所述传输模块包括电容c14、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、二极管d2、二极管d3和传输芯片u5；所述传输芯片u5的电源端vcc引脚与电容c14一端、电阻r25一端、电阻r19一端、以及所述电源模块输出端，所述传输芯片u5的接地端与地相连；所述传输芯片u5接收引脚端与电阻r19另一端以及所述步进马达控制模块相连，所述传输芯片u5的接收控制引脚端、发送控制引脚端与电阻r22一端以及所述步进马达控制模块相连，所述传输芯片u5的发送引脚端与所述步进马达控制模块相连，所述传输芯片u5的485正极数据引脚端与电阻r25另一端、电阻r23一端、电阻r24一端相连，所述传输芯片u5的485负极数据引脚端与电阻r20一端、电阻r23另一端、电阻r21一端相连；

所述二极管d3的一端与上位机相连，所述二极管d2的一端与上位机相连，所述二极管d3的另一端、二极管d2的另一端与地相连；所述电阻r22的另一端与所述电容c14的另一端、所述电阻r20的另一端相连接地。

进一步地，所述步进马达控制模块包括处理器u1、电容c1、电容c2、电阻r2和晶振电路；

所述处理器u1的电源端、参考电源正极端与所述电源模块的输出端连接，

所述处理器u1的参考电源负极端和接地端与地相连，

所述处理器u1的晶振接入端接入所述晶振电路，

所述处理器u1的复位脚与电容c1一端相连，

所述处理器u1还分别与所述传输模块和所述步进马达驱动模块相连，

所述处理器u1的输出稳压引脚端与电容c2一端相连，

所述处理器u1的模式设置引脚端与电阻r2一端相连；所述电容c1另一端与所述电容c2另一端、电阻r2另一端相连接地。

进一步地，所述步进马达驱动模块包括驱动芯片u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6；

所述驱动芯片u2分别连接所述步进电机和所述步进马达控制模块；

所述驱动芯片u2的a相感应负端与电阻r6一端、电阻r7一端相连，所述驱动芯片u2的a相感应正端与电阻r7另一端、电容c5一端相连，所述驱动芯片u2的b相感应负端与电阻r8一端、电阻r9一端相连，所述驱动芯片u2的b相感应正端与电阻r8另一端、电容c4一端相连，

所述驱动芯片u2的片内稳压输出端与电容c6相连，

所述驱动芯片u2的高压侧电源端与电容c3另一端相连，

所述驱动芯片u2的数字电源端与所述电源模块的输出端连接；

所述电阻r6另一端与电容c5另一端、电阻r9另一端、电容c4另一端、电容c6另一端相连接地。

进一步地，所述晶振电路包括：晶振x1、电阻r1和电感l1，所述电感l1的一端与所述电源模块的输出端连接，所述电感l1的另一端与连接于晶振x1的电源端；所述晶振x1的输出端与电阻r1一端相连，晶振x1的接地端与地相连，电阻r1的另一端与所述步进马达控制模块的处理器u1的晶振接入端相连。

进一步地，所述稳压芯片u3的型号为lmr14030,所述线性稳压芯片u4的型号为tlv1117lv33dcyr。

进一步地，所述传输芯片u5的型号为sn65hvd72dr。

进一步地，所述处理器u1的型号为stm32f446ret6。

进一步地，所述驱动芯片u2的型号为tmc2660。

电源模块转化电源适配器12v转化为3.3v，为步进马达驱动模块、步进马达控制模块和传输模块提供可靠的电源动力。传输模块用于和上位机进行连接，在上位机的系统软件上可以对步进电机进行控制，步进马达驱动模块用于驱动步进电机的马达运动，步进马达控制模块控制步进电机的马达正转、反转、加速、减速、停止等等状态，和传输模块进行通讯，接收上位机的控制指令。本实用新型轻便智能，驱动电流大，应用场合广泛。

有益效果：

1.采用体积较小的智能芯片可以和马达做成一体设计，相比专用的步进马达驱动器，更加轻便智能，节省成本。

2.电源模块中，先通过稳压电路将电源适配器的12v转化为5v，再通过现行稳压芯片转化为3.3v，这样使得3.3v更加稳定，给数字系统供电更加安全。

附图说明

图1为本实用新型的电路连接结构图；

图2为本实用新型电源模块的电气原理图；

图3为本实用新型步进马达驱动模块的电气原理图；

图4为本实用新型步进马达控制模块的电气原理图；

图5为本实用新型步进马达控制模块中的晶振电气原理图；

图6为本实用新型传输模块的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种步进马达控制电路，包括上位机、步进电机、电源模块、传输模块、步进马达驱动模块和步进马达控制模块；所述电源模块用于给传输模块、步进马达驱动模块和步进马达控制模块进行供电，所述上位机通过所述传输模块连接所述步进马达控制模块，所述步进马达控制模块通过所述步进马达驱动模块连接所述步进电机，在上位机系统软件上可以对步进电机进行控制，所述步进马达驱动模块用于驱动步进电机的马达运动，所述步进马达控制模块控制步进电机的马达的正转、反转、加速、减速、停止等等状态，同时和传输模块进行通讯，接收上位机软件的控制指令。

如图2所示，所述电源模块包括电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、电容c11、电容c12、电容c13、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电感l2、电感l3二极管d1、稳压芯片u3和线性稳压芯片u4；所述电感l2一端与电源适配器相连，另一端与电容c8一端、稳压芯片u3的输入端vin脚和控制端en脚均相连；所述稳压芯片u3的时钟控制端rt脚与电阻r16的一端相连；所述稳压芯片u3的启动端boot脚与电容c7的一端相连；所述稳压芯片u3的开关控制端sw脚与电容c7的另一端、电感l3的一端和二极管d1的一端均相连；所述稳压芯片的反馈端fb脚与电阻r17的一端、电阻r18的一端均相连；所述电感l3的另一端与电阻r17的另一端、电容c9的一端、电容c10的一端和线性稳压芯片u4的输入端vin脚均相连；所述线性稳压芯片u4的输出端均与电容c12、电容c13的一端相连；所述电源模块通过线性稳压芯片u4的输出端分别向传输模块、步进马达驱动模块和步进马达控制模块供电；

所述稳压芯片u3的gnd脚、pad脚、电容c8另一端、电容c11另一端、电容c9另一端、电容c10的另一端、电阻r16的另一端、电阻r18的另一端、二极管d1的另一端、线性稳压芯片的gnd脚、电容c12的另一端、电容c13的另一端均接地。

如图6所示，所述传输模块包括电容c14、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电阻r23、电阻r24、电阻r25、二极管d2、二极管d3和传输芯片u5；所述传输芯片u5的电源端（vcc引脚）与电容c14一端、电阻r25一端、电阻r19一端、所述电源模块输出端连接（vout），传输芯片u5的接地端（gnd）与地相连；接收引脚端（r引脚）与电阻r19另一端、所述步进马达控制模块中处理器u1的通信发送引脚端（pa10引脚）相连，接收控制引脚端（re引脚）、发送控制引脚端（de引脚）与电阻r22一端、所述步进马达控制模块中处理器u1的第一数据引脚端（pa11引脚）相连，发送引脚端（d引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的通信接收引脚端（pa9引脚）相连，485正极数据引脚端（a引脚）与电阻r25另一端、电阻r23一端、电阻r24一端相连，485负极数据引脚端（b引脚）与电阻r20一端、电阻r23另一端、电阻r21一端相连；

所述二极管d3的一端、上位机适配器485正极数据引脚端（a引脚）相连，所述二极管d2的一端、上位机适配器485负极数据引脚端（b引脚）相连，二极管d3的另一端、二极管d2的另一端与地相连；所述电阻r22的另一端与电容c14的另一端、电阻r20的另一端相连接地。

如图4、5所示，所述步进马达控制模块包括晶振电路、处理器u1、电容c1、电容c2和电阻r2；

所述处理器u1的电源端（vbat引脚、vdd引脚）、参考电源正极端（vdda/vref+引脚）与所述电源模块的输出端连接（vout引脚），

参考电源负极端（vssa/vref-引脚）、接地端（vss引脚）与地相连，

处理器u1的晶振接入端（ph0-osc_in引脚）接入晶振电路，

复位脚（nrst引脚）与电容c1一端相连，

第一数据引脚端（pa11引脚）与所述传输模块中传输芯片u5的控制引脚端（de引脚）相连，

通信接收引脚端（pa9引脚）与所述传输模块中传输芯片u5的发送引脚端（d引脚）相连，

通信发送引脚端（pa10引脚）与所述传输模块中传输芯片u5的接收引脚端（r引脚）相连，

第二数据引脚端（pa4引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的片选引脚端（csn引脚）相连，

第三数据引脚端（pa5引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的时钟引脚端（sck引脚）相连，

第四数据引脚端（pa6引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的从机接收引脚端（sdo引脚）相连，

第五数据引脚端（pa7引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的从机发送引脚端（sdi引脚）相连，

第六数据引脚端（pb0引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的步进引脚端（step引脚）相连，

第七数据引脚端（pb1引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的方向引脚端（dir引脚）相连，

第八数据引脚端（pb2引脚）与所述步进马达驱动模块中驱动芯片u2的使能引脚端（enn引脚）相连，

输出稳压引脚端（vcap_1引脚）与电容c2一端相连，

模式设置引脚端（boot0引脚）与电阻r2一端相连；电容c1另一端与电容c2另一端、电阻r2另一端相连接地。

如图5所示，所述晶振电路包括：晶振x1、电阻r1和电感l1，所述电感l1的一端与所述电源模块的输出端连接（vout引脚），所述电感l1的另一端与连接于晶振x1的电源端（vcc）；所述晶振x1的输出端（out）与电阻r1一端相连，晶振x1的接地端与地相连，电阻r1的另一端与所述步进马达控制模块的处理器u1的晶振接入端相连（ph0-osc_in引脚）。

如图3所示，所述步进马达驱动模块包括驱动芯片u2、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6；

所述驱动芯片u2的电源端（nc_vdd引脚、vsa引脚、vsb引脚、vs引脚）与电容c3一端、电源适配器连接，gnd引脚、clk引脚与地相连，a相正极（oa1引脚）与步进马达的绕组a+相相连，a相负极（oa2引脚）与步进马达的绕组a-相相连，b相正极（ob1引脚）与步进马达的绕组b+相相连，b相负极（ob2引脚）与步进马达的绕组b-相相连；

片选引脚端（csn引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第二数据引脚端（pa4引脚）相连，

时钟引脚端（sck引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第三数据引脚端（pa5引脚）相连，

从机接收引脚端（sdo引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第四数据引脚端（pa6引脚）相连，

从机发送引脚端（sdi引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第五数据引脚端（pa7引脚）相连，

步进引脚端（step引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第六数据引脚端（pb0引脚）相连，

方向引脚端（dir引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第七数据引脚端（pb1引脚）相连，

使能引脚端（enn引脚）与所述步进马达控制模块中处理器u1的第八数据引脚端（pb2引脚）相连；

所述驱动芯片u2的a相感应负端（bra引脚）与电阻r6一端、电阻r7一端相连，a相感应正端（sra引脚）与电阻r7另一端、电容c5一端相连，b相感应负端（brb引脚）与电阻r8一端、电阻r9一端相连，b相感应正端（srb引脚）与电阻r8另一端、电容c4一端相连，

片内稳压输出端（5vout引脚）与电容c6相连，

高压侧电源端（vhs引脚）与电容c3另一端相连，

数字电源端（vcc_io引脚）与所述电源模块的输出端连接（vout引脚）；

所述电阻r6另一端与电容c5另一端、电阻r9另一端、电容c4另一端、电容c6另一端相连接地。

具体地，所述稳压芯片u3的型号为lmr14030,线性稳压芯片u4的型号为tlv1117lv33dcyr；

所述传输芯片u5的型号为sn65hvd72dr；

所述处理器u1的型号为stm32f446ret6；

所述驱动芯片u2的型号为tmc2660。

电源模块转化电源适配器5v转化为3.3v，为步进马达驱动模块和步进马达控制模块和传输模块提供可靠的电源动力。传输模块用于和上位机进行连接，在上位机的系统软件上可以对步进电机进行控制，步进马达驱动模块用于驱动步进电机的马达运动，步进马达控制模块控制步进电机的马达正转、反转、加速、减速、停止等等状态，以及和传输模块进行通讯，接收上位机的控制指令。本实用新型轻便智能，驱动电流大，应用场合广泛。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。