专利名称：步进电机计算机控制模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及步进电机，具体地说是一种步进电机计算机控制模块。
背景技术：
在现有技术中，工业上的执行单元大多数为电动机驱动，如果要想执行单元运动精度很高，多数采用步进电机驱动，这种电机体积较小，输出转矩较大，采用细分电路驱动后的步进电机在低速运转时较平稳，步进电机本身精度较高、价格低，多用于机械、纺织、化工、轻工的自动化控制和专用设备的自动控制。步进电机驱动器一般随电机一起购买，但如何使用计算机控制步进电机就是一个主要解决的问题。由于在自动控制中计算机还有其他的工作，如何减少步进电机占用计算机的资源则是使用计算机控制步进电机的首要问题。
目前，使用计算机控制步进电机通常使用并行接口芯片8255扩充计算机的输入输出端口，计算机向8255发出命令控制步进电机的抱紧/旋转、正转/反转、转速几个物理参数。包紧/旋转、正转/反转可以通过高低电平的变化来改变，转速则通过改变连续变化的高低电平速度来变化，这样就可以精确的控制步进电机的转动方向、角度和速度。由于步进电机有时会出现爬步现象，一般在执行单元件上加一个反馈信号，传送给8255直至到计算机的CPU，再由CPU发出命令控制步进电机追加或减少转步，这样就可以闭环控制步进电机的运动，使控制智能化。
然而，电机的转动是通过高低电平的变化来实现的，也就是必须依靠CPU定时的向8255发出脉冲才能让电机转动，如果这中间计算机还需要运行其他程序或控制其它元件，则不能以准确的时间间隔向8255发出脉冲，这时电机表现出的现象为时快时慢，同时也会反过来影响计算机控制其它元件的精度。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种在控制步进电机均匀转动的同时不占用计算机CPU的资源，又能消除计算机运行其它程序时对步进电机的转动影响的步进电机计算机控制模块。
为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是由输入部分插槽、地址选择器、总线数据信号驱动器，分频部分分频器、输入信号驱动器及输出部分第一～二脉冲发生器、控制器、屏蔽端口、电平转换开关、输出端口组成，其特征在于插槽采用标准62脚，将计算机主板系统时钟信号作为输入信号，经分频器接至输入信号驱动器，并与地址选择器相连；第一～二脉冲发生器输入端分别来自输入信号驱动器、总线数据信号驱动器，控制器及地址选择器，其输出端接屏蔽端口、再经输出端口至步进电机驱动器；所述控制器输入端来自总线数据信号驱动器、输入信号驱动器、地址选择器，其复位端接插槽；在屏蔽端口和控制器之间设一电平转换开关；地址选择器由选择开关、比较器、译码器组成，其中选择开关设有排电阻，一端与插槽连接，另一端至比较器，译码器输入信号为比较器及插槽，输出分别至第一～二脉冲发生器及控制器。
本实用新型工作原理首先，由计算机的CPU通过地址端口选中本实用新型模块及其第一～二脉冲发生器和控制器芯片，从计算机主板上取得系统时钟，经过分频器进行分频计数，这里可以使高频率的信号分频为频率较低的、可以供步进电机使用的脉冲信号，输入信号驱动器使信号增强供第一～二脉冲发生器使用，在控制器的控制下得到供用户使用的脉冲信号，同时控制器还可以直接进行I/O的数据交换。
本实用新型具有如下优点1.保证电机的均匀转动。本实用新型采用分频器、输入信号驱动器等通过插槽直接接受计算机主板上的晶振脉冲，经过分频再由计算机的CPU向该模块发出指令控制脉冲的频率，从而控制步进电机的转动速度，这样就可以使步进电机在不受任何影响的条件下匀速转动，使操作更加简单、可靠。
2.节约计算机资源。采用本实用新型能使电机的转动同时，保证计算机运行其他程序或控制其它元件，以准确的时间间隔向控制器8255发出脉冲，既对步进电机的转动无影响，同时又不会反过来影响计算机控制其它元件的精度，不占用计算机资源。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1所示，本实用新型由输入部分插槽ISA、地址选择器、总线数据信号驱动器U7，分频部分分频器U1、输入信号驱动器U2及输出部分第一～二脉冲发生器U8～U9、控制器U10、屏蔽端口U11、电平转换开关U12、输出端口U13组成，插槽ISA采用标准62脚，将计算机主板系统时钟信号作为输入信号从51脚取出，经分频器U1接至输入信号驱动器U2，并经端口A与地址选择器相连，用以改变硬件地址；第一～二脉冲发生器U8～U9读写、数据、控制、地址端分别来自输入信号驱动器U2、总线数据信号驱动器U7、控制器U10及地址选择器中的译码器U6，其输出端接屏蔽端口U11、再经输出端口U13至步进电机驱动器；所述控制器U10数据、读写、地址端来自总线数据信号驱动器U7、输入信号驱动器U2、地址选择器中的译码器U6，其复位端接插槽ISA，在屏蔽端口U11和控制器U10之间设一电平转换开关U12；地址选择器由选择开关U4、比较器U5、译码器U6组成，其中选择开关U4设有排电阻U3，一端与插槽ISA共地连接，另一端至比较器U5，译码器U6输入信号为比较器U5、插槽ISA端口A信号，输出分别至第一～二脉冲发生器U8～U9及控制器10，将其脉冲信号及输入、输出信号由输出端口U13输出。
本实用新型的工作过程是图1所示的PC62为计算机主板的标准62脚插槽ISA，计算机通过地址端口A选中本实用新型，本实用新型从计算机主板的插槽ISA上取出系统时钟，经过分频器U1进行分频，再经过输入信号驱动器U2件总线驱动，把扇出系数提高，减少信号的损失，分别分配给第一～二脉冲发生器U8、U9的各个端口，这时计算机通过I/O端口向本实用新型发出指令(或读或写)，由总线数据信号驱动器U7负责对I/O信号进行放大，计算机再次通过地址端口向本实用新型发出信号，经过比较器U5滤出无关信号，由译码器U6选择想要驱动的元件当选择控制器U10时，译码器U6直接负责向输出端口U13写信号或从中读信号，或由控制器U10的PB口分别控制第一～二脉冲发生器U8、U9、屏蔽端口U11，由于第一～二脉冲发生器U8、U9在上电的情况下，有自动输出现象，所以这里通过对屏蔽端口U11的控制，可以避免第一～二脉冲发生器U8、U9这种状态对外界的影响，同时也可以加大信号本身的带载能力；当选择第一～二脉冲发生器U8、U9时，第一～二脉冲发生器U8、U9分别从输入信号驱动器U2得到脉冲信号，总线数据信号驱动器U7得到控制字信号(即脉冲频率信号)，控制器U10得到开关信号(即是否把脉冲发送出去的开关信号)，当控制器U10发出命令要求发送脉冲时，同时也打开屏蔽端口U11，这时把周期性的脉冲信号经过输出端口U13发送到所要控制的元件。
本实用新型通过地址选择器中选择开关U4的变化来改变板的硬件地址，实现在一台PC计算机上同时连接多块本实用新型模块，增加了PC计算机对外界的控制端口数。
在本实用新型的一个实施例中，系统时钟为210ns(1/4.77MHz)，以步进电机1.5度/步进行计算，步进电机最慢可以以0.071转/分的速度转动。
本实用新型所述分频器U1采用74LS393芯片，输入信号驱动器U2采用74LS125芯片，比较器U5采用74LS688芯片，译码器U6采用74LS139芯片，总线数据信号驱动器U7采用74LS245芯片，第一～二脉冲发生器US～U9均采用8253芯片，控制器U10采用8255芯片，屏蔽端口U11采用芯片74LS365。
本实用新型可以根据其工作原理再增加第一脉冲发生器U8、控制器U10类芯片来增加他的控制路数；为了更好的减少外界对本实用新型的干扰，本实用新型亦可在输出端口U13处加设光电隔离管，另外也可加设阻容抗干扰电路于每一器件电源处，以减少电磁干扰等等，这些变换均落在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种步进电机计算机控制模块，由输入部分插槽(ISA)、地址选择器、总线数据信号驱动器(U7)，分频部分分频器(U1)、输入信号驱动器(U2)及输出部分第一～二脉冲发生器(U8～U9)、控制器(U10)、屏蔽端口(U11)、电平转换开关(U12)、输出端口(U13)组成，其特征在于插槽(ISA)采用标准62脚，将计算机主板系统时钟信号作为输入信号，经分频器(U1)接至输入信号驱动器(U2)，并与地址选择器相连；第一～二脉冲发生器(U8～U9)输入端分别来自输入信号驱动器(U2)、总线数据信号驱动器(U7)，控制器(U10)及地址选择器，其输出端接屏蔽端口(U11)、再经输出端口(U13)至步进电机驱动器；所述控制器(U10)输入端来自总线数据信号驱动器(U7)、输入信号驱动器(U2)、地址选择器，其复位端接插槽(ISA)；在屏蔽端口(U11)和控制器(U10)之间设一电平转换开关(U12)。
2.按照权利要求1所述步进电机计算机控制模块，其特征在于地址选择器由选择开关(U4)、比较器(U5)、译码器(U6)组成，其中选择开关(U4)设有排电阻(U3)，一端与插槽(ISA)连接，另一端至比较器(U5)，译码器(U6)输入信号为比较器(U5)及插槽(ISA)，输出分别至第一～二脉冲发生器(U8～U9)及控制器(10)。
专利摘要本实用新型公开一种步进电机计算机控制模块,由输入部分、分频部分及输出部分组成,其中:插槽采用标准62脚,将计算机主板系统时钟信号作为输入信号,经分频器接至输入信号驱动器,并与地址选择器相连;第一～二脉冲发生器输入端分别来自输入信号驱动器、总线数据信号驱动器,控制器及地址选择器,其输出端接屏蔽端口、再经输出端口至步进电机驱动器;所述控制器输入端来自总线数据信号驱动器、输入信号驱动器、地址选择器,其复位端接插槽;在屏蔽端口和控制器之间设一电平转换开关。它能在控制步进电机均匀转动的同时不占用计算机CPU的资源,又能消除计算机运行其它程序时对步进电机的转动影响。
文档编号G06F13/38GK2497363SQ01250728
公开日2002年6月26日 申请日期2001年9月17日 优先权日2001年9月17日
发明者赵崇凌, 张利国 申请人:中国科学院沈阳科学仪器研制中心