【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电机控制，具体涉及一种步进电机控制电路，适用于各类使用嵌入式系统控制步进电机的场景。
技术介绍
1、步进电机广泛应用于各类电子设备，在摄像机上可以用来控制云台、电动镜头等。步进电机大体上可以分为双极性步进电机和单极性步进电机，二者的区别在于线圈的通电方向是否可变。
2、摄像机中常用的双极性步进电机的一个电机有两组线圈，采用h桥电路进行双向通电控制，结合步进电机的控制时序，来实现正转和反转。双极性步进电机控制电路多采用集成化的电机驱动芯片，电机驱动芯片内部集成h桥电路，通过主芯片的gpio或者总线协议来控制电机驱动芯片，实现双极性步进电机的正转和反转。摄像机中常用的单极性步进电机的一个电机有两组线圈，且两组线圈中心抽头处连接电源或者地，于是线圈两端只能通低电平或高电平单向控制，线圈电流方向是固定的，因此称之为单极性步进电机。
3、目前通过时序控制来实现电机的正转和反转，电路控制上多采用达林顿管、多路电机驱动芯片，达林顿管方案在民用场景应用尤为广泛。电机驱动芯片控制电机的软件方法主要有单四拍法(1-1)、双四拍法(2-2)、八拍法(1-2)、微步法。传统的控制方法需要使用大量的gpio，一个电机需要4个gpio控制，通常一台设备有两个电机，需要至少8个gpio，采用简化设计，至少也需要6个gpio，同时电机驱动芯片价格也比较贵。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种步进电机控制电路，只需要少量的gpio和开关器件，就能实现步进电机的控制，
2、为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案为：
3、一种步进电机控制电路，用于控制步进电机工作，一个步进电机具有两组线圈，所述步进电机控制电路包括控制器、电源模块和线圈控制模块；
4、所述线圈控制模块包括多个线圈控制单元，一组线圈与两个线圈控制单元连接，且至少有一个线圈控制单元同时与多组线圈的端部连接；
5、所述电源模块与各线圈控制单元连接，用于为各线圈控制单元供电；
6、所述控制器提供gpio端口，并通过gpio端口与所述线圈控制单元连接，一个gpio端口连接一个或两个线圈控制单元，所述gpio端口具有高电平、低电平和高阻态三种状态，受控于同一个gpio端口的一个线圈控制单元具有开和关两种状态或者具有关开、开关和关关三种状态，受控于同一个gpio端口的两个线圈控制单元之间具有开关、关开和关关三种状态。
7、以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。
8、作为优选，各所述线圈控制单元具有控制接口、电源接口和电机接口，所述控制接口与控制器的gpio端口连接，所述电源接口与电源模块连接，所述电机接口与线圈连接。
9、作为优选，所述线圈控制单元的数量与线圈的组数之间存在如下关系：
10、n(n-1)/2≥m-q
11、其中，n为线圈控制单元的数量，m为线圈的组数，q为线圈并联的组数，且gpio端口的数量小于等于n。
12、作为优选，所述控制器基于gpio端口的三种状态，采用单四拍控制法控制步进电机工作。
13、作为优选，所述步进电机为单极性步进电机，以两个单极性步进电机作为一组进行控制，一组内一个单极性步进电机的两组线圈分别为第一线圈和第二线圈，另一个单极性步进电机的两组线圈分别为第三线圈和第四线圈，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的中心抽头处连接电源模块；
14、第一线圈的正向部分与第三线圈的正向部分并联，并联的一端为中心抽头端，另一端作为第一并联端，所述第一并联端连接第一线圈控制单元，所述第一线圈控制单元连接第一gpio端口；
15、第一线圈的负向部分与第四线圈的正向部分并联，并联的一端为中心抽头端，另一端作为第二并联端，所述第二并联端连接第二线圈控制单元，所述第二线圈控制单元连接第二gpio端口；
16、第二线圈的正向部分与第三线圈的负向部分并联，并联的一端为中心抽头端，另一端作为第三并联端，所述第三并联端连接第三线圈控制单元，所述第三线圈控制单元连接第三gpio端口；
17、第二线圈的负向部分与第四线圈的负向部分并联，并联的一端为中心抽头端，另一端作为第四并联端，所述第四并联端连接第四线圈控制单元，所述第四线圈控制单元连接第四gpio端口；
18、所述第一gpio端口、第二gpio端口、第三gpio端口和第四gpio端口为部分相同或完全不同的gpio端口。
19、作为优选，所述第一gpio端口、第二gpio端口、第三gpio端口和第四gpio端口为完全不同的gpio端口时，第一线圈控制单元、第二线圈控制单元、第三线圈控制单元和第四线圈控制单元分别为一个功率nmos管；
20、所述第一并联端、第二并联端、第三并联端和第四并联端这四个并联端中，每个并联端与一个功率nmos管的漏极连接，并且功率nmos管的源极接地，功率nmos管的栅极连接并联端对应的gpio端口。
21、作为优选，第一gpio端口、第二gpio端口、第三gpio端口和第四gpio端口为部分相同的gpio端口时，且第一gpio端口和第三gpio端口为同一个gpio端口，或者第二gpio端口和第四gpio端口为同一个gpio端口；
22、不连接同一个gpio端口的两个线圈控制单元分别为一个功率nmos管，每个并联端与一个功率nmos管的漏极连接，并且功率nmos管的源极接地，功率nmos管的栅极连接并联端对应的gpio端口；
23、连接同一个gpio端口的两个线圈控制单元中，其中一个线圈控制单元为一个功率nmos管，对应的并联端与该功率nmos管的漏极连接，并且功率nmos管的源极接地，功率nmos管的栅极连接并联端对应的gpio端口；另一个线圈控制单元包括一个功率nmos管、一个信号nmos管和两个电阻，对应的并联端与功率nmos管的漏极连接，并且功率nmos管的源极接地，功率nmos管的栅极连接信号nmos管的漏极，信号nmos管的漏极通过一个电阻连接电源模块，信号nmos管的源极接地，信号nmos管的栅极连接并联端对应的gpio端口，信号nmos管的栅极通过另一个电阻连接电源模块。
24、作为优选，第一gpio端口、第二gpio端口、第三gpio端口和第四gpio端口为部分相同的gpio端口时，且第一gpio端口和第三gpio端口为同一个gpio端口，以及第二gpio端口和第四gpio端口为同一个gpio端口；
25、连接同一个gpio端口的两个线圈控制单元中，其中一个线圈控制单元为一个功率nmos管，对应的并联端与该功率nmos管的漏极连接，并且功率nmos管的源极接地，功率nmos本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种步进电机控制电路，用于控制步进电机工作，一个步进电机具有两组线圈，其特征在于，所述步进电机控制电路包括控制器、电源模块和线圈控制模块；
2.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，各所述线圈控制单元具有控制接口、电源接口和电机接口，所述控制接口与控制器的GPIO端口连接，所述电源接口与电源模块连接，所述电机接口与线圈连接。
3.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述线圈控制单元的数量与线圈的组数之间存在如下关系：
4.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述控制器基于GPIO端口的三种状态，采用单四拍控制法控制步进电机工作。
5.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述步进电机为单极性步进电机，以两个单极性步进电机作为一组进行控制，一组内一个单极性步进电机的两组线圈分别为第一线圈和第二线圈，另一个单极性步进电机的两组线圈分别为第三线圈和第四线圈，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的中心抽头处连接电源模块；
6.根据权利要求5所述的步进电机控制电路，其特
7.根据权利要求5所述的步进电机控制电路，其特征在于，第一GPIO端口、第二GPIO端口、第三GPIO端口和第四GPIO端口为部分相同的GPIO端口时，且第一GPIO端口和第三GPIO端口为同一个GPIO端口，或者第二GPIO端口和第四GPIO端口为同一个GPIO端口；
8.根据权利要求5所述的步进电机控制电路，其特征在于，第一GPIO端口、第二GPIO端口、第三GPIO端口和第四GPIO端口为部分相同的GPIO端口时，且第一GPIO端口和第三GPIO端口为同一个GPIO端口，以及第二GPIO端口和第四GPIO端口为同一个GPIO端口；
9.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述步进电机为双极性步进电机，以两个双极性步进电机作为一组进行控制，一组内一个双极性步进电机的两组线圈分别为第一线圈和第二线圈，另一个双极性步进电机的两组线圈分别为第三线圈和第四线圈；
10.根据权利要求9所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述MOS管推挽结构包括一个NMOS管和一个PMOS管；
...【技术特征摘要】
1.一种步进电机控制电路，用于控制步进电机工作，一个步进电机具有两组线圈，其特征在于，所述步进电机控制电路包括控制器、电源模块和线圈控制模块；
2.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，各所述线圈控制单元具有控制接口、电源接口和电机接口，所述控制接口与控制器的gpio端口连接，所述电源接口与电源模块连接，所述电机接口与线圈连接。
3.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述线圈控制单元的数量与线圈的组数之间存在如下关系：
4.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述控制器基于gpio端口的三种状态，采用单四拍控制法控制步进电机工作。
5.根据权利要求1所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述步进电机为单极性步进电机，以两个单极性步进电机作为一组进行控制，一组内一个单极性步进电机的两组线圈分别为第一线圈和第二线圈，另一个单极性步进电机的两组线圈分别为第三线圈和第四线圈，所述第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的中心抽头处连接电源模块；
6.根据权利要求5所述的步进电机控制电路，其特征在于，所述第一gpio端口、第二gpio端口、第三gpio端口和第四gpio端...
【专利技术属性】
技术研发人员：林艳华，伍乾坤，徐沛，祝丽华，陈雨宁，许爽，
申请(专利权)人：中电海康集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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