一种基于单片机技术的步进电机闭环控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于单片机技术的步进电机闭环控制系统，包括上位机，上位机上连接有多功能数据采集卡，多功能数据采集卡上连接有用于模数转换的电压频率转换模块，电压频率转换模块上连接有步进电机控制器，步进电机控制器上连接有步进电机驱动器，步进电机驱动器上连接有步进电机，步进电机上装配与其相配合的编码器，编码器上连接有单片机模块，单片机模块与上位机连接；单片机模块利用编码器对步进电机实际转动角度的脉冲信号累积记录，并将该脉冲信号实时反馈至上位机形成闭环控制，用于其直接采集的是步进电机实际转动角度产生的脉冲，从而可避免脉冲遗漏造成的转向误差，即通过提高脉冲采集精确度的方式提升车辆实际转向精度。实际转向精度。实际转向精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单片机技术的步进电机闭环控制系统


[0001]本技术属于电机控制
，具体涉及一种基于单片机技术的步进电机闭环控制系统。

技术介绍

[0002]基于无人驾驶技术的车辆在行驶过程中，步进电机需要准确跟踪上位机发出的期望转角信号达到精准转向的目的。但直接利用数据采集板采集之后传输给上位机的Simulink模型，发现脉冲数存在遗漏现象，进而影响车辆实际的转向精度。
[0003]因此，需要设计一种通过提高脉冲采集精确度的方式提升车辆实际转向精度的基于单片机技术的步进电机闭环控制系统来解决目前所面临的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中所存在的不足，本技术提供了一种通过提高脉冲采集精确度的方式提升车辆实际转向精度的基于单片机技术的步进电机闭环控制系统。
[0005]本技术的技术方案为：基于单片机技术的步进电机闭环控制系统，包括上位机，所述上位机上连接有多功能数据采集卡，所述多功能数据采集卡上连接有用于模数转换的电压频率转换模块，所述电压频率转换模块上连接有步进电机控制器，所述步进电机控制器上连接有步进电机驱动器，所述步进电机驱动器上连接有步进电机，所述步进电机上装配与其相配合的编码器，所述编码器上连接有单片机模块，所述单片机模块与所述上位机连接。
[0006]所述电压频率转换模块的输入端与所述多功能数据采集卡连接，所述电压频率转换模块的输出端与所述步进电机控制器连接。
[0007]所述电压频率转换模块具有LM331集成芯片，所述LM331集成芯片具有第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚及第八管脚；所述第一管脚与所述第六管脚相连，所述第六管脚通过电阻RL接地，所述电阻RL上并联有电容CL，所述第二管脚依次串联电阻R5及变阻器RS后接地，所述第三管脚通过电阻R6连接供电电源，所述第三管脚与所述步进电机控制器连接，所述第四管脚接地，所述第五管脚串联电容CT后接地，所述第五管脚串联变阻器RT后与第八管脚连接，所述第七管脚串联电阻R1后连接多功能数据采集卡，所述第八管脚连接供电电源。
[0008]所述单片机模块为普中科技HC6800 V2.6 单片机开发板。
[0009]所述步进电机控制器为实时补偿型闭环控制器，所述步进电机驱动器选用两相步进电机驱动器。
[0010]所述多功能数据采集卡为型号是USB
‑
1608GX
‑
2AO型多功能数据采集卡。
[0011]本技术的有益效果：在本技术中，单片机模块利用编码器对步进电机实际发生转动角度的对应的脉冲信号累积记录，并将该脉冲信号实时反馈至上位机形成闭环控制，用于其直接采集的是步进电机实际转动角度产生的脉冲，从而可避免脉冲遗漏造成
的转向误差，即通过提高脉冲采集精确度的方式提升车辆实际转向精度。
附图说明
[0012]图1为本技术中基于单片机技术的步进电机闭环控制系统的原理框图。
[0013]图2为本技术中电压频率转换模块的电路图。
[0014]图3为本技术中多功能数据采集卡的部分接口原理图。
[0015]图4为本技术中单片机模块8的部分接口原理图。
具体实施方式
[0016]现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。本技术可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本技术透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本技术的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
[0017]本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0018]如图1所示，基于单片机技术的步进电机闭环控制系统，包括上位机1，上位机1上连接有多功能数据采集卡2，多功能数据采集卡2上连接有用于模数转换的电压频率转换模块3，电压频率转换模块3上连接有步进电机控制器4，步进电机控制器4上连接有步进电机驱动器5，步进电机驱动器5上连接有步进电机6，步进电机6上装配与其相配合的编码器7，编码器7上连接有单片机模块8，单片机模块8与上位机1连接；在本实施例中，上位机1中通过MATLAB/Simulink模型控制多功能数据采集卡2发出模拟信号给电压频率转换模块3，电压频率转换模块3将接收到的模拟信号转换成数字信号，并将该数字信号传给步进电机控制器4，步进电机控制器4发出脉冲信号给步进电机驱动器5，使步进电机驱动器5驱动步进电机6转动，通过与步进电机6相配合的用来检测其实际发生转动的角度的编码器7来获取实际发生的脉冲个数，单片机模块8获取该脉冲个数，并把数据回馈至上位机1处，对车辆的行驶方向精确确认及控制；本实施例中，单片机模块8利用编码器7对步进电机6实际发生转动角度的对应的脉冲信号累积记录，并将该脉冲信号实时反馈至上位机1形成闭环控制，用于其直接采集的是步进电机6实际转动角度产生的脉冲，从而可避免脉冲遗漏造成的转向误差，即通过提高脉冲采集精确度的方式提升车辆实际转向精度。
[0019]在上述实施例中，作为电压频率转换模块3的一种具体的实施方式，电压频率转换模块3的输入端与多功能数据采集卡2连接，电压频率转换模块3的输出端与步进电机控制器6连接。
[0020]作为电压频率转换模块3更为具体的一种实施方式，如图2所示，电压频率转换模块3具有LM331集成芯片，LM331集成芯片具有第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第
五管脚、第六管脚、第七管脚及第八管脚；第一管脚与第六管脚相连，第六管脚通过电阻RL接地，电阻RL上并联有电容CL，第二管脚依次串联电阻R5及变阻器RS后接地，第三管脚通过电阻R6连接供电电源，第三管脚与步进电机控制器4连接，用于将经过电压频率转换模块3转换而成的数字量信号发送至步进电机控制器4，第四管脚接地，第五管脚串联电容CT后接地，第五管脚串联变阻器RT后与第八管脚连接，第七管脚串联电阻R1后连接多功能数据采集卡，用于接收多功能数据采集卡2发送的模拟量信号，第八管脚连接供电电源。
[0021] 作为单片机模块8具体的一种实施方式，单片机模块8为普中科技HC6800 V2.6 单片机开发板，其中普中科技HC6800 V2.6 单片机开发板中安装STC89C52型单片机芯片，另外普中科技HC6800 V2.6 单片机开发自带数显屏可用于实时显示脉冲计数结果，如图4所示，其为STC89C52型单片机芯片管脚原理图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单片机技术的步进电机闭环控制系统，其特征在于，包括上位机，所述上位机上连接有多功能数据采集卡，所述多功能数据采集卡上连接有用于模数转换的电压频率转换模块，所述电压频率转换模块上连接有步进电机控制器，所述步进电机控制器上连接有步进电机驱动器，所述步进电机驱动器上连接有步进电机，所述步进电机上装配与其相配合的编码器，所述编码器上连接有单片机模块，所述单片机模块与所述上位机连接。2.根据权利要求1所述的基于单片机技术的步进电机闭环控制系统，其特征在于：所述电压频率转换模块的输入端与所述多功能数据采集卡连接，所述电压频率转换模块的输出端与所述步进电机控制器连接。3.根据权利要求2所述的基于单片机技术的步进电机闭环控制系统，其特征在于：所述电压频率转换模块具有LM331集成芯片，所述LM331集成芯片具有第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚及第八管脚；所述第一管脚与所述第六管脚相连，所述第六管脚通过电...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦龙，吴笑伟，徐增勇，程赟，朱若岭，朱帅祯，
申请(专利权)人：河南交通职业技术学院，
类型：新型
国别省市：