【技术实现步骤摘要】
本技术涉及伺服控制，具体地说，是涉及一种步进电机伺服控制系统。
技术介绍
1、步进电机是一种可实现角度控制的开环伺服电机，通过控制器的配合，实现阀门角度调节，其本质是一种将电脉冲信号转化为相应角位移的执行机构。目前，步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，例如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等。可见，步进电机已经成为工业设备控制领域中不可或缺的重要组成部分之一，而作为步进电机的伺服控制系统，其性能的好坏也对步进电机的控制有着至关重要的作用。
2、现有市面上大部分的步进电机伺服控制系统，其核心部分——控制器，均是以进口芯片（如stc32、dsp、fpga等）为基础进行设计，但近年来，由于一些众所周知的外部原因，逐步提高产品核心部分的国产化和国产替代率已成为一种必然的趋势。并且，现有部分步进电机伺服控制系统，其控制器方面采用了dsp+fpga的硬件构架设计，相比dsp或fpga的硬件构架设计来说，这种方案虽然可有效改善步进电机的控制精度，但伺服控制系统整体较为复杂、成本较高，且通用性也相对较差。
3、因此，在上述情形下，本领域技术人员有必要设计出与现有步进电机伺服控制系统性能基本相同或相近的替代方案，并且整个系统结构相对简单、成本低廉，以便为步进电机伺服控制系统的进一步国产化提供借鉴。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种步进电机伺服控制系统，可为后续步进电机伺服控制系统的进一步国产化提供借鉴。
2、本技术采用的技术方案
3、一种步进电机伺服控制系统，包括控制器和与控制器通讯的上位机、电机驱动模块、传感器模块，以及同时与控制器、电机驱动模块、传感器模块连接的5v供电模块，所述控制器包括gd32单片机，以及同时与gd32单片机连接的通信模块、电压转换模块、第一电平转换模块和第二电平转换模块；所述通信模块与上位机连接；所述电压转换模块与5v供电模块连接；所述电机驱动模块与第一电平转换模块采用共阴极方式连接，所述传感器模块与第二电平转换模块连接。
4、作为优选，所述gd32单片机的型号为gd32f307rgt6。
5、进一步地，所述gd32单片机与电压转换模块连接的回路上还设置有电源信号滤波处理模块。
6、具体地，所述电源信号滤波处理模块包括数字电源滤波模块和模拟电源滤波模块；所述数字电源滤波模块包括一端接在gd32单片机vdd端口与电压转换模块之间、另一端接地的电容c8，以及均与电容c8并联的电容c4、电容c5、电容c6和电容c7；所述模拟电源滤波模块包括一端接gd32单片机vdda端口、另一端接电压转换模块的电感l2，一端接gd32单片机vdda端口、另一端接地的电容c10，以及与电容c10并联的电容c9。
7、具体地，所述电压转换模块包括与5v供电模块连接的保护模块，以及输入端接保护模块、输出端接gd32单片机vdd端口的5v转3.3v稳压芯片。
8、再进一步地，所述保护模块包括一端接供电模块正极、另一端接5v转3.3v稳压芯片输入端的保险丝f1，g极接供电模块正极、s极接供电模块负极、d极接地的nmos管，以及均与nmos管并联的电容c11、电容c12、电容c13、电容c14。
9、更进一步地，所述gd32单片机的vbat端口通过时钟电源稳定模块与5v转3.3v稳压芯片连接。
10、具体地，所述时钟电源稳定模块包括一端接gd32单片机的vbat端口、另一端经由电阻r5接5v转3.3v稳压芯片输入端的二极管d2，一端接gd32单片机的vbat端口、另一端连接电阻r6的二极管d3，以及一端接gd32单片机的vbat端口、另一端接地的电容c15。
11、作为优选，所述第一电平转换模块和第二电平转换模块的型号均为txs0108epw。
12、更进一步地，所述控制器还包括程序下载调试模块，该程序下载调试模块同时与上位机和gd32单片机连接。
13、本技术具有以下有益效果：
14、（1）本技术以国产的gd32系列单片机为基础，通过设计通信模块、电压转换模块和电平转换模块，结合电机驱动模块、传感器模块的应用，在控制部分上初步实现了步进电机伺服控制系统中的国产化替代，并且本技术设计的伺服控制系统，整体结构简单、成本低廉、通用性好，为后续产品进一步国产化方案提供了较好的借鉴。
15、（2）本技术中，电机驱动模块与控制器之间采用共阴极方式连接，故电机驱动模块只响应高电平控制信号，如此，根据传感器模块实时反馈的步进电机的角位移信息，由上位机下发控制指令，并经gd32单片机和电平转换模块处理后，输出相应的脉冲给电机驱动模块，此时电机驱动模块便会根据脉冲信号控制步进电机绕组中电流的大小或通断，从而快速、准确地控制步进电机的运转状态。
16、（3）本技术设置了保护模块，其利用mos管的开关特性，配合电容的作用，很好地避免了供电电源出现短路或反接的情况，再结合保险丝对mos管的保护作用，避免mos管烧坏，如此，结合接5v转3.3v稳压芯片输出的3.3v电压，有效保证了控制器供电的稳定性和安全性。
17、（4）本技术设置了电源信号滤波处理模块，由数字电源滤波模块和模拟电源滤波模块组成，可以有效防止外部电磁辐射及系统自身产生的电磁脉冲等干扰信号，确保了整个伺服控制系统运行的稳定。
18、（5）本技术还设置了时钟电源稳定模块，不仅可以利用系统的3.3v电源为控制器的时钟实现稳定供电，也可以将时钟电源稳定模块连接外部电源，为控制器的时钟实现稳定供电；并且，时钟电源稳定模块中二极管的设置，还可避免当外部电源高于3.3v时，发生电流倒灌到5v转3.3v稳压芯片的现象；当外部电源低于3.3v时，则避免了系统的3.3v电源给外部电源充电的现象，如此也确保了5v转3.3v稳压芯片的正常工作。
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1.一种步进电机伺服控制系统，包括控制器和与控制器通讯的上位机、电机驱动模块、传感器模块，以及同时与控制器、电机驱动模块、传感器模块连接的5V供电模块，其特征在于，所述控制器包括GD32单片机，以及同时与GD32单片机连接的通信模块、电压转换模块、第一电平转换模块和第二电平转换模块；所述通信模块与上位机连接；所述电压转换模块与5V供电模块连接；所述电机驱动模块与第一电平转换模块采用共阴极方式连接，所述传感器模块与第二电平转换模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述GD32单片机的型号为GD32F307RGT6。
3.根据权利要求2所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述GD32单片机与电压转换模块连接的回路上还设置有电源信号滤波处理模块。
4.根据权利要求3所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述电源信号滤波处理模块包括数字电源滤波模块和模拟电源滤波模块；所述数字电源滤波模块包括一端接在GD32单片机VDD端口与电压转换模块之间、另一端接地的电容C8，以及均与电容C8并联的电容C4、电容C5
5.根据权利要求4所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述电压转换模块包括与5V供电模块连接的保护模块，以及输入端接保护模块、输出端接GD32单片机VDD端口的5V转3.3V稳压芯片。
6.根据权利要求5所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述保护模块包括一端接供电模块正极、另一端接5V转3.3V稳压芯片输入端的保险丝F1，G极接供电模块正极、S极接供电模块负极、D极接地的NMOS管，以及均与NMOS管并联的电容C11、电容C12、电容C13、电容C14。
7.根据权利要求6所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述GD32单片机的VBAT端口通过时钟电源稳定模块与5V转3.3V稳压芯片连接。
8.根据权利要求7所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述时钟电源稳定模块包括一端接GD32单片机的VBAT端口、另一端经由电阻R5接5V转3.3V稳压芯片输入端的二极管D2，一端接GD32单片机的VBAT端口、另一端连接电阻R6的二极管D3，以及一端接GD32单片机的VBAT端口、另一端接地的电容C15。
9.根据权利要求1~8任一项所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述第一电平转换模块和第二电平转换模块的型号均为TXS0108EPW。
10.根据权利要求1~8任一项所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述控制器还包括程序下载调试模块，该程序下载调试模块同时与上位机和GD32单片机连接。
...【技术特征摘要】
1.一种步进电机伺服控制系统，包括控制器和与控制器通讯的上位机、电机驱动模块、传感器模块，以及同时与控制器、电机驱动模块、传感器模块连接的5v供电模块，其特征在于，所述控制器包括gd32单片机，以及同时与gd32单片机连接的通信模块、电压转换模块、第一电平转换模块和第二电平转换模块；所述通信模块与上位机连接；所述电压转换模块与5v供电模块连接；所述电机驱动模块与第一电平转换模块采用共阴极方式连接，所述传感器模块与第二电平转换模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述gd32单片机的型号为gd32f307rgt6。
3.根据权利要求2所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述gd32单片机与电压转换模块连接的回路上还设置有电源信号滤波处理模块。
4.根据权利要求3所述的一种步进电机伺服控制系统，其特征在于，所述电源信号滤波处理模块包括数字电源滤波模块和模拟电源滤波模块；所述数字电源滤波模块包括一端接在gd32单片机vdd端口与电压转换模块之间、另一端接地的电容c8，以及均与电容c8并联的电容c4、电容c5、电容c6和电容c7；所述模拟电源滤波模块包括一端接gd32单片机vdda端口、另一端接电压转换模块的电感l2，一端接gd32单片机vdda端口、另一端接地的电容c10，以及与电容c10并联的电容c9。
5.根据权利要求4所述的一种步进电机伺服控制系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯铃，赖丽莉，赖永江，文锐，
申请(专利权)人：四川化工职业技术学院，
类型：新型
国别省市：
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