一種基于cpld的步進電機位置控制器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及 一種基于CPLD的步進電機位置控制器，包括上位機、控制器、步進電機驅動器和步進電機 ；控制器采用CPLD， 上位機與控制器 之間通過串口進行通訊。 本發明通過上位機進行匯編編程，由串行口將信號傳輸到控制器，控制器產生 脈沖信號 PUL 、方向信號 DIR 和勢能信號 ENA 三個信號傳輸給步進電機的驅動器，步進電機根據驅動器的脈沖信號做出相應的動作，完成驅動過程。
【專利說明】—種基于CPLD的步進電機位置控制器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種步進電機位置控制器，尤其是基于CPLD的步進電機位置控制器。
【背景技術】
[0002]位置控制系統被廣泛用于仿形機床、機器人、動作控制、天線掃描、電子瞄準、飛行器姿態控制、導航控制等方面。步進電機經常被用作系統的執行元件，由于步進電機輸入量是脈沖序列，輸出量為相應的增量位移或步進動作。其作連續步進動作時，旋轉轉速與輸入脈沖的頻率保持嚴格的對應關系，不受電壓波動和負載變化的影響，并且步進電機能直接接受數字量的控制，所以非常適合采用微機進行控制。但執行元件由步進電機構成的系統由于步距角較大通常用于控制精度要求不高的系統，故限制了它在高精度系統中的運用。隨著新技術、新器件的發展，細分步驅動方式逐漸得到了應用，該方式不僅使步距角減的很小，且使頻率較低時的振蕩大量減小，從而在很大程度上提高了控制精度。
[0003]目前，隨著電子技術，控制技術以及電動機本體的發展和變化，傳統電機分類間的界面越來越模糊。我國步進電機的研究及制造起始于本世紀50年代后期。從50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研機構為研究一些裝置而使用或開發少量產品，這些產品以多斷結構三項反應式步進電機為主。70年代初期，步進電機的生產和研究有所突破。除反映在驅動器設計方面的長足進步外，對反應式步進電動機的本體的設計研究發展到一個較高水平。70年代中期至80年代中期為成品發展階段，新品種高性能電動機不斷被開發。自80年代中期以來，由于對步進電動機精確模型作了大量研究工作，各種混合式步進電動機即驅動器作為產品廣泛利用。
[0004]步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構。當步進驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度(稱為“步距角”)，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。步進電機可以作為一種控制用的特種電機，利用其沒有積累誤差(精度為100%)的特點，廣泛應用于各種開環控制。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于設計一種基于CPLD的步進電機位置控制器。本設計通過CPLD作為控裝置芯片來對步進電機的位置、角度進行控制。
[0006]本發明的目的是這樣實現的:
一種基于CPLD的步進電機位置控制器，它是由上位機、控制器、步進電機驅動器和步進電機組成，上位機連接控制器，控制器連接步進電機驅動器，步進電機驅動器連接步進電機。
[0007]所述的上位機和控制器之間通過RS232串口連接。
[0008]所述的控制器采用CPLD。
[0009]所述的CPLD輸出脈沖信號PUL、方向信號DIR和勢能信號ENA三個信號給步進電機驅動器；步進電機驅動器的環形分配器接收到信號后將信號按照一定的規律分配給步進電機驅動器的各項輸出端，控制勵磁繞組的導通和截止；從環形分配器輸出的各相導通或截止的信號送入信號放大器與處理級；信號放大器將環分輸出信號加以放大，變成足夠大的信號送入推動級，信號處理，完成信號轉換，合成功能，產生斬波，抑制等信號產生特殊功能的驅動信號來驅動步進電機。
[0010]本發明的結構特點及有益效果:
1、該發明針對步進電機位置控制器，該控制裝置基于CPLD進行位置控制，具有體積小、噪音小、積累誤差小的優點；2、采用CPLD作為控制器，同時實現了變頻信號源和脈沖分配器的作用，使進步電機的調速范圍非常寬廣，無需頻繁中斷，且占用CPU的時間很少，效率高；3、該發明的控制器支持重復擦寫，稍加修改就可實現不同功能的控制提高了控制器的可拓展性，可廣泛應用于多領域；4、本設計結構簡單、控制方便，加速了同類型產品的開發速度，節約了投資，并使系統的可靠性大大提高；5、各個系統以及各個模塊之間采用通信協議，保證了信號傳輸的穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明的系統原理結構圖。
[0012]圖2為本發明的系統程序流程圖。
[0013]圖3為本發明的控制系統電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明的原理和具體連接關系做更詳細地描述:
實施例1
結合圖1，圖1是本發明的系統原理結構圖；
一種基于CPLD的步進電機位置控制器，它是由上位機、控制器、步進電機驅動器和步進電機組成，上位機連接控制器，控制器連接步進電機驅動器，步進電機驅動器連接步進電機。
[0015]所述的上位機和控制器之間通過RS232串口連接。
[0016]所述的控制器采用CPLD。
[0017]所述的CPLD輸出脈沖信號PUL、方向信號DIR和勢能信號ENA三個信號給步進電機驅動器；步進電機驅動器的環形分配器接收到信號后將信號按照一定的規律分配給步進電機驅動器的各項輸出端，控制勵磁繞組的導通和截止；從環形分配器輸出的各相導通或截止的信號送入信號放大器與處理級；信號放大器將環分輸出信號加以放大，變成足夠大的信號送入推動級，信號處理，完成信號轉換，合成功能，產生斬波，抑制等信號產生特殊功能的驅動信號來驅動步進電機。
[0018]實施例2
圖2為本發明的系統程序流程圖；
當系統上電后開始進行系統的初始化，主要包括控制器的初始化和各個系統的初始條件初始化；然后獲取步進電機角度信號總步數和方向信息并計算運行參數；打開時鐘中斷，進入中斷服務程序，信號傳送給步進電機驅動器，驅動電機完成一次步進動作。
[0019] 實施例3
圖3為本發明的控制系統電路原理圖；
將PC機的串行端口通過CPLD所帶的數據線連接到CPLD，上位機通過RS232串口與CPLD連接，CPLD接受并輸出三個信號通過接口 1/01.0、1/01.1、1/01.2傳輸給步進電機驅動器其中電源接到步進電機的P2端口，最后經過處理的信號傳輸給步進電機。
【權利要求】
1.一種基于CPLD的步進電機位置控制器，其特征在于:該系統由上位機、控制器、步進電機驅動器和步進電機組成，上位機連接控制器，控制器連接步進電機驅動器，步進電機驅動器連接步進電機。
2.根據權利要求1所述的一種基于CPLD的步進電機位置控制器，其特征在于:所述的上位機和控制器之間通過RS232串口連接。
3.根據權利要求1所述的一種基于CPLD的步進電機位置控制器，其特征在于:所述的控制器采用CPLD。
4.根據權利要求1所述的一種基于CPLD的步進電機位置控制器，其特征在于:所述的CPLD輸出脈沖信號PUL、方向信號DIR和勢能信號ΕΝΑ三個信號給步進電機驅動器；步進電機驅動器的環形分配器接收到信號后將信號按照一定的規律分配給步進電機驅動器的各項輸出端，控制勵磁繞組的導通和截止；從環形分配器輸出的各相導通或截止的信號送入信號放大器與處理級；信號放大器將環分輸出信號加以放大，變成足夠大的信號送入推動級，信號處理，完成信號轉換，合成功能，產生斬波，抑制等信號產生特殊功能的驅動信號來驅動步進電機。
【文檔編號】H02P8/00GK104378031SQ201410689710
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月27日 優先權日:2014年11月27日
【發明者】王永剛, 胡晶 申請人:哈爾濱金都太陽能科技有限公司