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步进电机控制器步进电机是一种将电脉冲__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__,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__转变成角位移,即给一个脉冲__,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__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__频率决定步进电机的驱动电路根据控制__工作,控制__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__,低电平有效;Wr写__,低电平有效;reset复位__,低电平有效;adr[1~O]内部寄存器地址__,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0New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__nner[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2~65536对于12MHz的输入频率,分频后频率为6MHz-183Hz,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。