《步进电机控制器》.(DOC)

步进电机控制器
步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应的角位移的特殊电机，每改变一次通电状态，步进电机的转子就转动一步。

目前大多数步进电机控制器需要主控制器发送时钟信号，并且要至少一个I／O口来辅助控制和监控步进电机的运行情况。

在单片机或DSP的应用系统中，经常配合CPLD或者FPGA来实现特定的功能。

本文介绍通过FPGA实现的步进电机控制器。

该控制器可以作为单片机或DSP的一个直接数字控制的外设，只需向控制器的控制寄存器和分频寄存器写入数据，即可实现对步进电机的控制。

1 步进电机的控制原理步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度，因此非常适合对数字系统的控制。

步进电机可分为反应式步进电机(简称“VR”)、永磁式步进电机(简称“PM”)和混合式步进电机(简称“HB”)。

步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，通过输入脉冲信号来进行控制，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定。

步进电机的驱动电路根据控制信号工作，控制信号由各类控制器来产生。

其基本原理作用如下：
①控制换相顺序，通电换相。

这一过程称为“脉冲分配”。

例如：四相步进电机的单四拍工作方式，其各相通电顺序为A—B—C— D。

通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A、B、C、D相的通断，控制步进电机的转向。

如果给定工作方式正序换相通电，则步进电机正转；如果按反序换相通电，则电机就反转。

②控制步进电机的速度。

如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。

两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。

调整控制器发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。

2 控制器的总体设计
控制器的外部接口电路如图1所示。

各引脚的功能如F：
data[7～O] 控制器与单片机等设备的总线接口；
CS 片选信号，低电平有效；
Wr 写信号，低电平有效；
reset 复位信号，低电平有效；
adr[1～O] 内部寄存器地址信号，与单片机等设备地址线相连；
clk 待分频的时钟，可由FPGA提供；
abcd[3～O] 四相位输出。

控制器的内部原理框图如图2所示，由命令字寄存器(CmcL-reg)、分频系数备份寄存器(fdiv —back)、分频器、相位输出状态机组成。

其中命令字寄存器Cmd—reg组成如下(对应的地址为“00”)：
x 未用位。

lni 对控制器初始化为1时有效。

当该位为1时，备份寄存器的数据直接装入分频器的寄存器reg—data[-15～O]，装入后由硬件自动置0。

New 当对正在运行的控制器写入新的分频系数时，对该位置1；当下一个分频器输出的clkout 时钟来到时，将fdiv_back写入到reg_data[-15-03中，分频器便按新的
分频系数进行分频。

Manner[1～0] 电动机的驱动方式，用来控制相位输出状态机的输出，“O0”表示单四拍方式，四相位输出为(A—B—C—D)；“01”表示双四拍，四相位输出为(AB—
BC—CI)_一DA)，八拍(A—AB—B—BC— C—CD_D—DA)。

分频系数备份寄存器(fdiv—back) 两字节寄存器，reg_data[-15-O]为分频器的一个16位寄存器，接收fdiv—back的值，对系统的分频为2～65 536。

对于12 MHz的输入频率，分频后频率为6 MHz-183 Hz，(本设计中，步进电机的启动转速、转距、加速度由使用者根据实际情况自己计算)分频后每个clkout走一个步距角。

对于步距角为1．8。

的电机，可以满足各种速度的要求。

（注：素材和资料部分来自网络，供参考。

请预览后才下载，期待你的好评与关注！）。