一种多用步进电机控制电路的制作方法

本发明涉及多路传感器模拟和数字信号采集与处理，电机的多种运动模式控制领域，具体为一种多用步进电机控制电路。

背景技术：

随着工业电机控制应用场景的增多，在众多应用场景中都存在多用步进电机的控制器的需求。在大部分应用场景中，电机运行平台长度一定。当电机的运行平台加工总长不确定时，调教参数较为复杂且调教参数过程中容易造成运行部件与平台的碰撞，造成运行部件和平台的损坏。一般电机控制器仅能支持控制较少型号的步进电机，且控制器的支持调节参数较少，具有断电易丢失设定参数、不具备自动测量运行长度的缺点。一般的电机控制器通过按键来设置参数和控制电机运行，无法提供较好的用户界面和简洁的操作方式。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多用步进电机控制电路，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：

一种多用步进电机控制电路，其特征是：人机接口模块电路，主控制器模块电路，传感器模块电路和电源模块电路；所述人机接口模块进行触控控制和显示；所述主控制器模块负责控制信号的输入输出；所述传感器模块提供行程数据和位置信息；所述电源模块用于为整个控制电路供电；所述人机接口模块、所述传感器模块分别与所述主控制器模块电连接；所述人机接口模块，主控制器模块，传感器模块分别与所述电源模块电联接；

所述人机接口模块，提供了电机控制电路的显示和屏幕触控交互功能，t_lcd为液晶显示器的电路接口，其t_pen、t_cs、t_sck、t_mosi、t_miso、vcc5、vgnd、vcc3分别连接主控制器的a4、a3、a2、a1、a0、v5、gnd、v3引脚。其中s_zc为电机运行的固化参数调整按键，与电机控制按键分开，防止电机运行的固化参数被误修改。触摸屏通过spi数据接口来与单片机进行通信，当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在x和y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出被按压的位置。t_cs、t_sck、t_mosi、t_miso为标准的4线spi数据接口，t_pen为触摸屏输出的中断引脚，当有触摸动作时，t_pen引脚通过电压变化引起控制器的中断处理触控动作。

所述主控制器模块，是主控制器及必要外围电路，主控制器的型号为stm32f103c8t6，控制器的63/64引脚之间串联电容c2，64引脚连接3.3v电源，63引脚连接地端，c2起到滤波作用；控制器的47/48引脚之间串联电容c9，48引脚连接3.3v电源，47引脚连接地端，c9起到滤波作用；控制器的31/32引脚之间串联电容c11，32引脚连接3.3v电源，31引脚连接地端，c11起到滤波作用；控制器的18/19引脚之间串联电容c10，19引脚连接3.3v电源，18引脚连接地端，c10起到滤波作用；控制器的12/13引脚之间串联电容c7，13引脚连接3.3v电源，12引脚连接地端，c2起到滤波作用。同时c45、c46、c47、c48的一端连接地端，另一端连接电源v3，起到滤波作用以提供稳定的电源。1引脚连接3.3v电源，而不使用电池供电。

所述传感器模块包括传感器接口电路和存储电路，分别用以连接传感器和提供参数记忆功能。传感器共有两类：超声波传感器和接近性开关传感器，本发明的创新内容在于接近性传感器和超声波传感器的结合使用。传感器接口电路为hc-sr04，hc-sr04的引脚gnd、echo、trig、v5、gnd、v36分别连接到主控制器模块的gnd、b12、a8、v5、gnd和36v电源，hc-sr04的echo和trig连接超声波传感器的数据引脚，使用5v电源供电。接近性开关传感器的数据引脚分别连接hc-sr04的data1、data2引脚，data1引脚串联电阻r18、r19后接地；data2引脚串联电阻r20、r21后接地，。电阻r18、r19的公共端连接主控制器的a11引脚；电阻r20、r21的公共端连接主控制器的b11引脚，用来读取传感器的点平数据。通过接近型传感器能够检测是否运动目标是否到达运动平台的两端，从而实现防止运动物体与运动平台两端的防碰撞功能；超声波传感器能够测量运动目标与固定点的距离，实现运动行程自动分层、自动返回原点、任意点暂停的功能，通过这两种传感器的结合使用能够实现对于运动目标的灵活控制。存储电路使用eepromatmel公司的24c04，其1～4引脚接地，5-6引脚分别连接主控制器的b7、b6，使用ic数据接口进行信号传输。7、8引脚分别连接地端和3.3v电源。

所述电源模块输入220v、36v的电源，经过转换输出5v和3.3v的电源。p_220是220v输入电源的接口电路，p_36v是36v输入电源的电路接口，p_5v是5v输出的电路接口。5v电源连接asm111的3引脚输入，在asm111的4和2引脚输出3.3v电源，c26、c27并联后一端连接3.3v电源，另一端接地起到滤波作用。asm111的1引脚接地，1和3引脚并联c28、c29。5v电源串联500ma保险f1后连接usb接口的vdd端，usb接口的d-串联电阻r23，usb接口的d+串联电阻r22，3.3v电源串联电阻r24后连接usb接口的d+，usb接口的5引脚连接地端。

本发明通过两种传感器的结合使用实现了电机平台的防碰撞和自动测量起始位置功能，并且电路提供完整的人机交互接口和参数存储电路，当意外断电或重启控制器时可以自动加载上次设定的运行参数，具备对多种电机的控制能力，可适用多种电机的状态控制。

附图说明

图1为本发明的人机接口模块电路原理图；

图2为本发明的传感器模块电路原理图；

图3为本发明的电源模块电路原理图；

图4为本发明的主控制器模块电路原理图；

图5为本发明的结构框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参照图5所示，一种多用步进电机控制电路，包括人机接口模块，主控制器模块，传感器模块和电源模块。所述人机接口模块进行触控控制和显示；所述主控制器模块负责控制信号的输入输出；所述传感器模块提供行程数据和位置信息；所述电源模块用于为整个控制电路供电；所述人机接口模块、所述传感器模块分别与所述主控制器模块电连接；所述人机接口模块，主控制器模块，传感器模块分别与所述电源模块电联接；

请参照图1所示，图1为本发明的人机接口模块电路原理图，所述人机接口模块，分别提供电机控制电路的显示和触控交互功能，t_lcd为液晶显示器的电路接口，其t_pen、t_cs、t_sck、t_mosi、t_miso、vcc5、vgnd、vcc3分别连接主控制器的a4、a3、a2、a1、a0、v5、gnd、v3引脚。触摸屏通过spi数据接口来与单片机进行通信，当手指触摸屏幕时，两层导电层在触摸点位置就有了接触，电阻发生变化，在x和y两个方向上产生信号，然后送触摸屏控制器。控制器侦测到这一接触并计算出被按压的位置。

参阅图2所示，其为本发明的传感器模块的电路原理图，所述传感器模块电路分为传感器接口电路和存储电路，分别用以连接传感器和提供参数记忆功能。传感器共有两类：超声波传感器和接近性开关传感器，依靠传感器的检测能够检测运动装置的具体位置，开关传感器用来当运动装置运行到一定位置时给控制器提供信号，控制器接收到信号后控制电机停止运行，从而实现防止运动装置与平台之间的碰撞。传感器接口电路为hc-sr04，引脚gnd、echo、trig、v5、gnd、v36分别连接到主控制器的gnd、b12、a8、v5、gnd和36v电源，echo和trig是超声波传感器的数据引脚，使用5v电源供电。接近性开关传感器的数据引脚分别连接data1、data2，分别串联电阻r18、r19和r20、r21，电阻r19、r21的另一端都接地。电阻r18、r19和r20、r21的公共端分别连接a11和b11，用来读取传感器的点平数据。存储电路使用eepromatmel公司的24c04，其1～4引脚接地，5-6引脚分别连接主控制器的b7、b6，使用ic数据接口进行信号传输。7、8引脚分别连接地端和3.3v电源。

参阅图3所示，其为本发明的电源模块电路原理图，所述电源模块电路输入220v、36v的电源，经过转换输出5v和3.3v的电源，用来给控制器、传感器、外接驱动器供电。p_220是220v输入电源的接口电路，p_36v是36v输入电源的电路接口，p_5v是5v输出的电路接口。5v电源连接asm111的3引脚输入，在asm111的4和2引脚输出3.3v电源，c26、c27并联后一端连接3.3v电源，另一端接地起到滤波作用。asm111的1引脚接地，1和3引脚并联c28、c29。5v电源串联保险f1后连接usb接口的vdd端，usb接口的d-串联电阻r23，usb接口的d+串联电阻r22，3.3v电源串联电阻r24后连接usb接口的d+端，usb接口的5引脚连接地端。

参阅图4所示，其为本发明的主控制器模块的电路原理图，所述主控制器模块，是主控制器及必要外围电路，是本电机控制器的主要控制器件。主控制器的型号为stm32f103rct6，控制器的63/64引脚之间串联电容c2，64引脚连接3.3v电源，63引脚连接地端，c2起到滤波作用；控制器的47/48引脚之间串联电容c9，48引脚连接3.3v电源，47引脚连接地端，c9起到滤波作用；控制器的31/32引脚之间串联电容c11，32引脚连接3.3v电源，31引脚连接地端，c11起到滤波作用；控制器的18/19引脚之间串联电容c10，19引脚连接3.3v电源，18引脚连接地端，c10起到滤波作用；控制器的12/13引脚之间串联电容c7，13引脚连接3.3v电源，12引脚连接地端，c2起到滤波作用。同时c45、c46、c47、c48的一端连接地端，另一端连接电源v3，起到滤波作用以提供稳定的电源。1引脚连接3.3v电源，而不使用电池供电。提供给控制器电源以及必要的最小系统外围电路后，控制器就可以正常工作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。