一种基于单片机的步进电机控制系统技术方案

本实用新型专利技术主要涉及到一种基于单片机的步进电机控制系统，包括主控制器、电机驱动电路、总线电路、显示电路、键盘电路、电源电路；主控制器通过八路总线控制八路电机驱动电路，显示电路和键盘电路与主控制器连接，电源电路为各系统部分提供电源。本实用新型专利技术具有较高的实用性和社会应用价值，可以广泛应用于多轴多路设备的控制。

A stepping motor control system based on single chip microcomputer

The utility model mainly relates to a stepper motor control system based on MCU, including main controller, motor drive circuit, bus circuit, display circuit, keyboard circuit, power supply circuit; the main controller through eight bus control of eight motor driving circuit, display is electrically connected with the main controller and keyboard circuit, power supply circuit supplies power supply for all parts of the system. The utility model has high practicability and social application value, and can be widely applied to the control of multi axis multi-channel equipment.

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机的步进电机控制系统
本技术涉及通信电子领域，特别与一种基于单片机的步进电机控制系统有关。
技术介绍
步进电机是一种重要的执行装置，广泛应用于工业控制和各种办公设备中，步进电机的稳定可靠运行直接关系到工业控制的精度和设备的质量，特别是在高精度数控系统中更是要求步进电机能够精确运行。因此研究步进电机控制系统在工业上具有重要的现实意义。早期的步进电机控制系统体积大，使用的元器件多，系统稳定性差，不仅调试安装复杂，而且一旦定型后，就不能所以改变控制方案，不利于系统的改进和升级。近年来，随着计算机数控技术和永磁材料的迅速发展，为步进电机控制系统的应用开辟了广阔的前景。基于单片机的步进电机控制系统具有体积小、功能灵活多样、脉冲输出、实时性强、成本低、硬件线路简单、系统可靠性强等特点，并且可以通过软件设计实现各种复杂的控制。步进电机控制系统的发展，使我国制造业的装备得以迅速提高，在市场中的竞争能力得以提升，其社会意义和经济效益是不可估量的。因此，本专利技术人在这大环境趋势下，研究了步进电机控制系统，设计出一种基于单片机的步进电机控制系统，本案由此产生。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于单片机的步进电机控制系统，具有较高的实用性和社会应用价值，可以广泛应用于多轴多路设备的控制，比如多路雕刻机，通过控制4组X-Y方向的电机转速雕刻产品，也可以应用于全自动麻将机、绘图仪等。为实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：一种基于单片机的步进电机控制系统，包括主控制器、电机驱动电路、总线电路、显示电路、键盘电路、电源电路；所述主控制器通过八路总线控制八路电机驱动电路，显示电路和键盘电路与主控制器连接，电源电路为系统各部分提供电源。所述的主控制器采用MSP430F149单片机。所述的MSP430F149单片机连接高速晶体振荡器和低速晶体振荡器两部分电路。所述的MSP430F149单片机外接手动复位电路，通过复位开关和复位电阻接通高电平复位。所述的MSP430F149单片机连接有JTAG接口电路。所述的总线电路包括从MSP430F149单片机P3端口上连接出的8个74HC373锁存器，MSP430F149单片机P2端口为选片信号端。所述的74HC373锁存器的输出通过光电隔离电路连接驱动电路；所述的光电隔离电路包括TLP521-1芯片，MSP430F149单片机信号通过74HC373锁存并送入TLP521-1进行光电耦合，在输出给驱动电路。所述的驱动电路采用L298N驱动芯片，把P3口作为输出口，信号经74HC373锁存后送入光电隔离电路，分别与L298N的IN1～IN4相接，其控制信号经输出口OUT1～OUT4后送入步进电机；L298N4脚VS接电源电压+12V，9脚VSS接标准逻辑电平信号+5V，1脚和15脚下管的发射极分别单独引出，是输出电流反馈引脚，形成电流传感信号，6、11脚分别为控制使能端ENA、ENB，5、7、10、12脚分别为输入控制电平IN1、IN2、IN3、IN4，结合使能端ENA、ENB，控制电机的工作状态，电机正转、反转、停止或刹停，2、3、13、14脚分别为输出控制电平OUT1、OUT2、OUT3、OUT4，可以接两个直流电机或一个步进电机，输出步进电机的控制信号。所述的键盘电路是4*4矩阵式键盘，与MSP430F149单片机P1口连接，行线P1.4～P1.7通过1K上拉电阻接电源，处于输入状态，列线P1.0～P1.3为输出状态。所述的显示电路包括74HC374、八段数码管CPS03622BR、PNP型9015三极管；74HC374的输出连接八段数码管CPS03622BR，八段数码管CPS03622BR的COM端连接三极管的集电极端，三极管的基极为LED的控制端。本技术的有益效果如下：本技术小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便的组装成各种智能式控制设备以及各种智能仪器仪表，集成度高、功能强。本技术面向控制，能针对性地解决从简单到复杂的各类控制任务，因而能获得最佳性价比。同时抗干扰能力强，适应温度范围宽，单片机是面向工业检测控制环境设计的，抗噪声干扰能力较强。可以方便地实现多级和分布式控制，使系统的效率和可靠性大大提高。附图说明图1为本技术较佳实施例的模块示意图；图2为本技术较佳实施例MSP430F149单片机的引脚示意图；图3为本技术较佳实施例的复位电路和时钟电路；图4为本技术较佳实施例的JTAG接口电路；图5为本技术较佳实施例的总线电路图；图6为本技术较佳实施例的光电隔离电路；图7为本技术较佳实施例的驱动电路；图8为本技术较佳实施例的键盘电路；图9是本技术较佳实施例的显示电路；图10是本技术较佳实施例的电源电路。具体实施方式参见说明书附图，对本技术较佳实施例做进一步阐述。本技术主要包括主控制器1、电机驱动电路2、总线电路3、显示电路4、键盘电路5、电源电路6等这些主要模块。主控制器1通过八路总线控制八路步进电机7驱动模块，人机交换模块包括了显示电路4和键盘电路5，电源电路6为各系统部分提供电源，如图1所示。本实施例中主控制器1选用了MSP430F149单片机，其引脚图如图2所示。MSP430系列单片机具有以下特点：1、超低功耗MSP430系列单片机的电源电压采用的是1.8V—3.6V低电压，活动模式耗电250uA/MIPS,I/O输入端口的漏电流最大仅50nA，时钟关断模式的最低功耗只有0.1uA。MSP430系列单片机有独特的时钟系统设计，包括两个不同的时钟系统：基本时钟系统和锁频环（FLL和FLL+）时钟系统或DCO数字振荡器时钟系统。系统共有一个活动模式（AM）和5种低功耗模式（LPM0～LPM4）。2、强大的处理能力MSP430芯片是16位单片机，采用RISC精简指令集，一个时钟周期执行一条指令，在8MHz晶振工作时，指令速度可达8MIPS，实现125ns的指令周期，16位的数据宽度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器相配合，能实现数字信号处理的某些算法（如FFT等）。3、高性能模拟技术及丰富的片上外围模块MSP430系列单片机大部分都集成了较丰富的片内外设：看门狗（WDT）、模拟乘法比较器、定时器A、定时器B、通用同步/异步串行通讯接口（USART）、硬件乘法器、液晶驱动器、8位通道12位快速ADC、双12位DAC、直接数据存取DMA、端口1～6（P1～P6）、基本定时器（BasicTimer）。4、系统工作稳定上电复位后，首先由DCO_CLK启动CPU,以保证程序从正确的位置开始执行，保证晶体振荡器有足够的起振及稳定时间，然后软件可设置适当的寄存器的控制位来确定最后的系统时钟频率。MSP430系列单片机均为工业级器件，运行环境温度为-40～+850C,运行稳定、可靠性高，所设计的产品适用于各种民用和工业环境。5、方便高效的开发环境目前MPS430系列有OTP、FLASH、RAM型三种类型的器件，国内大量使用的是FLASH型，对于FLASH型有十分方便的开发调试环境，器件片内有JTAG调试接口，还有电可擦写的FLASH存储器。先通过JTAG接口下载程序到FLASH内，再由JTAG接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：包括主控制器、电机驱动电路、总线电路、显示电路、键盘电路、电源电路；所述主控制器通过八路总线控制八路电机驱动电路，显示电路和键盘电路与主控制器连接，电源电路为各系统部分提供电源。

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：包括主控制器、电机驱动电路、总线电路、显示电路、键盘电路、电源电路；所述主控制器通过八路总线控制八路电机驱动电路，显示电路和键盘电路与主控制器连接，电源电路为各系统部分提供电源。2.如权利要求1所述的一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：所述的主控制器采用MSP430F149单片机。3.如权利要求2所述的一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：所述的MSP430F149单片机连接高速晶体振荡器和低速晶体振荡器两部分电路。4.如权利要求2所述的一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：所述的MSP430F149单片机外接手动复位电路，通过复位开关和复位电阻接通高电平复位。5.如权利要求2所述的一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：所述的MSP430F149单片机连接有JTAG接口电路。6.如权利要求2所述的一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：所述的总线电路包括从MSP430F149单片机P3端口上连接出的8个74HC373锁存器，MSP430F149单片机P2端口为选片信号端。7.如权利要求6所述的一种基于单片机的步进电机控制系统，其特征在于：所述的74HC373锁存器的输出通过光电隔离电路连接驱动电路；所述的光电隔离电路包括TLP521-1芯片，MSP430F149单片机信号通过74HC373锁存并送入TLP521-1进行光电耦合，在输出给驱动电路。8.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张航东，
申请(专利权)人：浙江邮电职业技术学院，
类型：新型
国别省市：浙江,33