[发明专利]一种多自由度集成化步进电机驱动系统

摘要

本发明提供了一种多自由度集成化步进电机驱动系统，主要包括上位机和硬件部分，其中，硬件部分主要包括电源模块、DSP控制核心、功率驱动单元、控制指令输入单元和显示单元。上位机与硬件部分之间的通信采用应答模式，既可以由硬件部分单独控制也可以由上位机和硬件部分联合控制，两种控制模式可以任意切换。本发明不仅能够很好地解决统的基于虚拟仪器的步进电机驱动系统成本高、可移植性差的缺点，还可以同时控制多种不同型号步进电机平滑起动、加速、减速、停机，实时任意细分模式选择等。

主权项

1.一种多自由度集成化步进电机驱动系统，其特征在于：主要包括上位机和硬件部分，其中，硬件部分主要包括电源模块、DSP控制核心、功率驱动单元、控制指令输入单元和显示单元；上位机接收用户手动输入的各种控制指令，并对电机的运行状态进行实时显示，通过RS232总线与硬件部分的DSP控制核心完成通信；电源模块主要包括电压设定模块、电压转换模块、稳压模块，分别给DSP控制核心、功率驱动单元、控制指令输入单元和显示单元进行供电；DSP控制核心主要包括SCI通信模块、A/D模块、定时模块、PWM产生模块，接收上位机或控制指令输入单元的控制指令信号，对A/D模块采集到的电流信号进行A/D转换，并发送控制信号到功率驱动单元，发送频率信号到显示单元进行显示；控制指令输入单元主要包括电流给定模块、运行频率设定模块、起停控制模块、系统控制模式设定模块，用于进行控制指令输入和系统工作状态设定；显示单元由数码管来循环显示电机的运行频率；系统具有两种控制模式：模式一是上位机和硬件部分联合控制模式，模式二是硬件部分单独控制模式，模式一和模式二之间的切换由一个自锁开关来控制；打开自锁开关，系统工作在模式一，控制指令由上位机人机界面输入，硬件部分的控制指令输入单元被屏蔽；关闭自锁开关，系统工作在模式二，控制指令由硬件部分的控制指令输入单元输入；所述的控制命令主要包括自由度和该自由度下的控制参数，所述的控制参数包括电机的起停、正反转、运行频率、驱动电流大小、细分数；其中，模式一在上位机运行之前首先要进行串口选择，设置波特率和奇偶校验位，与DSP控制核心的SCI通信模块的配置相符，在上位机运行后，串口选择、波特率设置、奇偶校验将会被禁用，即在运行过程中不能进行修改；每一个自由度的电机都有各自独立的上位机控制模块，要修改该自由度的控制参数，需先进行自由度选择，在没有选择相应的自由度时，该自由度下的控制参数均不能进行设置；上位机与硬件部分之间的通信采用应答模式，具体为：上位机将人机界面中一个自由度的控制指令打包为数据帧发送给DSP控制核心，DSP控制核心触发接收中断，然后解码数据包，同时将采样的电流信号发送给上位机，跳出中断；上位机接收DSP控制核心发送的数据，并将其进行显示，同时将第二个自由度的控制指令打包为数据帧，发送给DSP控制核心，如此循环直至关闭上位机或者切换系统的控制模式；系统主要包括待机状态、暂停状态和运行状态三种工作状态，三种工作状态的切换通过控制指令输入单元中的起停控制模块进行设定，具体为：待机状态：驱动系统上电后，电源模块根据用户设定的电机参数进行电压转换，对控制指令输入单元和DSP控制核心正常供电，对运动状态显示单元和功率驱动单元不供电；暂停状态：电源模块对DSP控制核心、功率驱动单元、控制指令输入单元和显示单元都正常供电，但是DSP控制核心不产生控制信号来控制功率驱动单元，功率驱动单元不驱动电机运行；运行状态：电源模块对DSP控制核心、功率驱动单元、控制指令输入单元和显示单元都正常供电，功率驱动单元根据DSP产生的控制信号来产生相应的动作，电机正常运行。