专利名称：自动控制升降速的步进电机控制器及控制脉冲的生成方法
技术领域：
本发明涉及自动控制升降速的步进电机控制器及控制脉冲的生成方法，属于自动 控制技术领域。
背景技术：
目前步进电机的控制脉冲生成主要是通过CPU查表产生，这种方法实现比较简 单，但要消耗较多地CPU资源，特别是在特定升降速曲线的工作状况下，更需要频繁查表得 到当前的速度值，在速度变化微小时，由于CPU响应不固定，会导致电机运行速度不能按要 求值运行。特别是在系统中有多路步进电机同时运转和实时性强的任务多时，更易导致电 机高速运行转速不稳，从而使步进电机只能工作在较低的转速下，严重时会导致系统不能 满足要求。
发明内容
本发明的目的是为了提供自动控制升降速的步进电机控制器及控制脉冲的生成 方法，该步进电机控制器能够严格按要求的时序生成控制脉冲。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的自动控制升降速的步进电机控制器，包括总运行步数寄存器、已运行步 数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表和 脉冲发生器；自动控制升降速的步进电机控制器控制脉冲的生成方法，具体步骤为1)总运行步数寄存器存储总运行步数，运行开始时对其置数；2)已运行步数计数器对已经运行的步数计数，运行开始时对其清零；3)转动方向寄存器存储转动方向，运行开始时设置转动方方向；4)工作开始后，将总运行步数寄存器中的总运行步数和已运行步数计数器中的已 运行步数输入到减法器中做减法运算，总运行步数减去已运行步数得到剩余运行步数，同 时减法器产生的借位结果控制脉冲发生器是否输出脉冲如果有借位则不输出脉冲，如果 没有借位则输出脉冲；5)已运行步数与剩余运行步数通过比较器A进行大小比较，比较结果确定处于升 速段还是减速段已运行步数较小时为升速段，已运行步数较大时为减速段；6)根据比较器A的结果，选择器选择以运行步数和剩余运行步数中的较小数为比 较器B和地址生成器的输入；7)比较器B根据选择器的输出与预先设定的升降步数最大值进行比较，确定当前 处于勻速段还是变速段，选择器的输出大于最大值处于勻速段，反之处于变速段；8)地址生成器根据比较器A、比较器B、选择器的结果生成升降速表的地址比较 器A确定升速表或者降速表，比较器B与选择器的结果确定升速表或降速表中的具体位 置；
9)根据地址生成器生成的升降速表的地址，查升降速表得到当前脉冲的周期；10)根据升降速表中查得的脉冲周期，脉冲发生器生成对应周期的控制脉冲，并根 据转动方向寄存器中的转动方向控制电机的转动方向，同时使已运行步数计数器加1，当减 法器产生借位时，停止生成脉冲。有益效果本发明应用简单、可靠，在电机运行高速段可以保证控制脉冲的稳定性。
图1为本发明的工作结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。实施例输入时钟为IMHz ；自动控制升降速的步进电机控制器，如图1所示，包括总运行步数寄存器、已运行 步数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表 和脉冲发生器；自动控制升降速的步进电机控制器控制脉冲的生成方法，具体步骤为1)1.总运行步数寄存器存储总运行步数，运行开始时对其置数为100，要求的总 步数位101，置数为101-1 = 100 ；2)已运行步数计数器对已经运行的步数计数，运行开始时对其清零；3)转动方向寄存器存储转动方向，运行开始时设置转动方方向；4)工作开始时，总运行步数100和已运行步数0输入减法器做减法运算，总运行步 数减已运行步数得到剩余运行步数为100，同时减法器产生的借位结果为无借位，控制脉冲 发生器输出脉冲；5)已运行步数0与剩余运行步数100通过比较器A进行大小比较，比较结果已运 行步数较小，确定处于变速段；6)根据比较器A的结果，选择器选择已运行步数0和剩余运行步数100中的较小 数0为比较器B和地址生成器的输入；7)比较器B根据选择器的输出0与升降步数最大值15进行比较，选择器的输出0 小于最大值15处于变速段；8)地址生成器根据比较器A、比较器B、选择器的结果生成升降速表的地址，选择 升速表如表1所示，升速表地址为0 ；9)根据地址生成器生成的升速表地址0，查升速表得到当前脉冲的周期为3300 ；10)根据升速表中查得的脉冲周期3300，脉冲发生器生成周期为3300的控制脉 冲，并根据转动方向控制电机的转动方向，同时使已运行步数计数器加1，已运行步数为1， 减法器无借位，生成脉冲。实施例2自动控制升降速的步进电机控制器，如图1所示，包括总运行步数寄存器、已运行步数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表 和脉冲发生器；自动控制升降速的步进电机控制器控制脉冲的生成方法，具体步骤为输入时钟为IMHz ；1)总运行步数寄存器存储总运行步数，运行开始时对其置数为100，要求的总步 数位101，置数为101-1 = 100 ；2)已运行步数计数器对已经运行的步数计数，运行开始时对其清零；3)转动方向寄存器存储转动方向，运行开始时设置转动方方向；4)工作开始后，当已运行步数为30时，总运行步数100和已运行步数30输入减法 器做减法运算，总运行步数减已运行步数得到剩余运行步数为70，同时减法器产生的借位 结果为无借位，控制脉冲发生器输出脉冲；5)已运行步数30与剩余运行步数70通过比较器A进行大小比较，比较结果已运 行步数较小，确定处于升速段；6)根据比较器A的结果，选择器选择已运行步数30和剩余运行步数100中的较小 数30为比较器B和地址生成器的输入；7)比较器B根据选择器的输出30与升降步数最大值15进行比较，选择器的输出 30大于最大值15处于勻速段；8)地址生成器根据比较器A、比较器B、选择器的结果生成升降速表的地址，选择 升速表，如表1所示，选择器的输出30大于最大值15处于勻速段，升速表地址为15 ；9)根据地址生成器生成的升速表地址15，查升速表得到当前脉冲的周期为530 ；10)根据升速表中查得的脉冲周期530，脉冲发生器生成周期为530的控制脉冲， 并根据转动方向控制电机的转动方向，同时使已运行步数计数器加1，已运行步数为1，减 法器无借位，生成脉冲。实施例3自动控制升降速的步进电机控制器，如图1所示，包括总运行步数寄存器、已运行 步数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表 和脉冲发生器；自动控制升降速的步进电机控制器控制脉冲的生成方法，具体步骤为输入时钟为IMHz ；1)总运行步数寄存器存储总运行步数，运行开始时对其置数为100，要求的总步 数位101，置数为101-1 = 100 ；2)已运行步数计数器对已经运行的步数计数，运行开始时对其清零；3)转动方向寄存器存储转动方向，运行开始时设置转动方方向；4)工作开始后，当已运行步数为96时，总运行步数100和已运行步数96输入减法 器做减法运算，总运行步数减已运行步数得到剩余运行步数为4，同时减法器产生的借位结 果为无借位，控制脉冲发生器输出脉冲；5)已运行步数96与剩余运行步数4通过比较器A进行大小比较，比较结果剩余运 行步数4较小，确定处于降速段；6)根据比较器A的结果，选择器选择已运行步数96和剩余运行步数4中的较小数4为比较器B和地址生成器的输入；7)比较器B根据选择器的输出4与升降步数最大值15进行比较，选择器的输出4 小于最大值15处于变速段；8)地址生成器根据比较器A、比较器B、选择器的结果生成升降速表的地址，选择 降速表，如表2所示，选择器的输出4小于最大值15处于降速段，降速表地址为4 ；9)根据地址生成器生成的升速表地址4，查降速表得到当前脉冲的周期为1405 ；10)根据降速表中查得的脉冲周期1405，脉冲发生器生成周期为1405的控制脉 冲，并根据转动方向控制电机的转动方向，同时使已运行步数计数器加1，已运行步数为1， 减法器无借位，生成脉冲。实施例4自动控制升降速的步进电机控制器，如图1所示，包括总运行步数寄存器、已运行 步数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表 和脉冲发生器；自动控制升降速的步进电机控制器控制脉冲的生成方法，具体步骤为输入时钟为IMHz ；1)总运行步数寄存器存储总运行步数，运行开始时对其置数为100，要求的总步 数位101，置数为101-1 = 100 ；2)已运行步数计数器对已经运行的步数计数，运行开始时对其清零；3)转动方向寄存器存储转动方向，运行开始时设置转动方方向；4)工作开始后，当已运行步数为101时，总运行步数100和已运行步数101输入减 法器做减法运算，总运行步数减已运行步数得到剩余运行步数为负，同时减法器产生的借 位结果为有借位，控制脉冲发生器停止输出脉冲；5)减法器有借位，脉冲发生器停止生成脉冲，已运行步数计数器不再计数，保持 101不变。表1升速表0 =3300,2400,2025,1700，1576，1397，1250，11208 :987，886，780，700，650，600，565，530表2降速表0 =3300,2600,2200,1810，1405，1110,870,7008 :530，530，530，530，530，530，530，530
权利要求
自动控制升降速的步进电机控制器，其特征在于包括总运行步数寄存器、已运行步数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表和脉冲发生器。
2.自动控制升降速的步进电机控制器控制脉冲的生成方法，其特征在于具体步骤为1)总运行步数寄存器存储总运行步数，运行开始时对其置数；2)已运行步数计数器对已经运行的步数计数，运行开始时对其清零；3)转动方向寄存器存储转动方向，运行开始时设置转动方方向；4)工作开始后，将总运行步数寄存器中的总运行步数和已运行步数计数器中的已运行 步数输入到减法器中做减法运算，总运行步数减去已运行步数得到剩余运行步数，同时减 法器产生的借位结果控制脉冲发生器是否输出脉冲如果有借位则不输出脉冲，如果没有 借位则输出脉冲；5)已运行步数与剩余运行步数通过比较器A进行大小比较，比较结果确定处于升速段 还是减速段已运行步数较小时为升速段，已运行步数较大时为减速段；6)根据比较器A的结果，选择器选择以运行步数和剩余运行步数中的较小数为比较器 B和地址生成器的输入；7)比较器B根据选择器的输出与预先设定的升降步数最大值进行比较，确定当前处于 勻速段还是变速段，选择器的输出大于最大值处于勻速段，反之处于变速段；8)地址生成器根据比较器A、比较器B、选择器的结果生成升降速表的地址比较器A 确定升速表或者降速表，比较器B与选择器的结果确定升速表或降速表中的具体位置；9)根据地址生成器生成的升降速表的地址，查升降速表得到当前脉冲的周期；10)根据升降速表中查得的脉冲周期，脉冲发生器生成对应周期的控制脉冲，并根据转 动方向寄存器中的转动方向控制电机的转动方向，同时使已运行步数计数器加1，当减法器 产生借位时，停止生成脉冲。
全文摘要
本发明涉及自动控制升降速的步进电机控制器及控制脉冲的生成方法，属于自动控制技术领域。包括总运行步数寄存器、已运行步数计数器、转动方向寄存器、减法器、比较器A、选择器、比较器B、地址生成器、升降速表和脉冲发生器。进行初始设置，已运行步数与剩余运行步数通过比较器A进行大小比较，较小数为比较器B和地址生成器的输入；地址生成器根据比较器A、比较器B、选择器的结果生成升降速表的地址；查表，脉冲发生器生成对应周期的控制脉冲，控制电机的转动方向，同时使已运行步数计数器加1，当减法器产生借位时，停止生成脉冲。本发明应用简单、可靠，在电机运行高速段可以保证控制脉冲的稳定性。
文档编号H02P8/18GK101977003SQ201010544528
公开日2011年2月16日 申请日期2010年11月16日 优先权日2010年11月16日
发明者卫本兴, 王长胜, 翟少雄, 高波 申请人:中国航天科技集团公司第五研究院第五一○研究所