[发明专利]一种微型两相步进电机驱动装置

说明书

本发明公开了一种微型两相步进电机驱动装置。该装置包括控制单元、电源供给单元、数据存储单元、两相步进电机驱动单元和通信单元，其中电源供给单元分别与控制单元、数据存储单元、通信单元和两相步进电机驱动单元的电源接口连接，控制单元与通信单元和数据存储单元连接，并且通过SPI接口以及步进和方向接口与两相步进电机驱动单元连接，两相步进电机驱动单元的输出端与两相步进电机的输入端连接。本发明具有低功耗、高能效、高精度、高细分、堵转监测的特点，能够灵活快速地控制两相步进电机，并采用USART串口与上位机通信从而实现对两相步进电机的实时控制。

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，特别是一种微型两相步进电机驱动装置。

背景技术

步进电机是一种将电脉冲信号变换成相应的角位移或直线位移的机电执行元件，每当输入一个电脉冲时，它便转过一个固定的机械角度；步进电动机的位移量与输入脉冲数成正比，其转速与脉冲频率和步距角有关，控制输入脉冲数量、频率及电机各相绕组的接通顺序，可以得到各种所需要的运行特性，尤其与数字系统配套使用时，体现出更大的优越性。与采用其它伺服装置组成的闭环系统比较，步进电机开环控制系统可以省去反馈传感器、放大器、积分器和模数转换器，使结构简单、稳定、可靠、控制方便、成本低廉，而且具有快速启停、精确步进、误差没有长期积累以及能够直接接收数字信号的特点，在数字控制系统中得到了广泛的应用。例如在计算机外围设备、现代化办公室设备、自动机械、仪器设备、数控机床、工业机器人领域中获得大量应用。

步进电动机必须和驱动控制器配合使用，而不能直接接到交直流电源上工作。近年来，随着电力电子技术，微电子技术和微处理器技术的飞速发展，特别是三者在应用中的结合，使步进电动机的驱动系统不断发展和完善，各项性能指标不断提高。而现有的两相步进电机驱动系统目前还存在体积较大、能耗较大、成本较高、精度较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种性价比高、能耗低、体积质量小、控制精度较高的微型两相步进电机驱动装置，以实现与上位机通信，实时控制与显示两相步进电机的速度信息和方向信息。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种微型两相步进电机驱动装置，包括控制单元、电源供给单元、数据存储单元、两相步进电机驱动单元和通信单元；所述控制单元与通信单元和数据存储单元连接，并且通过SPI接口以及步进和方向接口与两相步进电机驱动单元连接；所述两相步进电机驱动单元的输出端与两相步进电机的输入端连接；所述电源供给单元分别与控制单元、数据存储单元、通信单元和两相步进电机驱动单元的电源接口连接；

所述控制单元，接收通信单元的控制指令，通过SPI通信方式对驱动芯片进行写寄存器操作，选择对两相步进电机的控制方式，然后通过SPI接口或步进和方向接口控制两相步进电机的速度与方向，并将控制结果存储到数据存储单元；

所述电源供给单元，通过稳压电路为控制单元、数据存储单元、通信单元和两相步进电机驱动单元供电；

所述数据存储单元，通过外部Flash将两相步进电机当前的速度信息和方向信息实时存储；

所述通信单元，通过主控芯片U1的USART串口与MAX3485芯片，将上位机的控制指令传递给控制单元，并且实时的在上位机中显示当前两相步进电机的速度信息和方向信息；

所述两相步进驱动单元，通过驱动芯片U2对两相步进电机进行SPI控制或步进和方向控制。

进一步地，所述控制单元，采用主控芯片U1为STM32F103C8T6单片机的最小系统电路，其中包括晶振电路、复位电路、指示灯电路、闪存启动电路、预留资源接口以及下载调试电路；所述STM32F103C8T6主控芯片是基于ARM Cortex-M3内核32位的微控制器，程序存储器容量是64KB，配置3个USART串口、2个SPI接口、1个高级定时器、3个普通定时器以及32个I/O资源接口，芯片封装为LQFP48。