一种基于cpld的步进电机位置控制器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及 一种基于CPLD的步进电机位置控制器，包括上位机、控制器、步进电机驱动器和步进电机 ；控制器采用CPLD， 上位机与控制器 之间通过串口进行通讯。 本发明通过上位机进行汇编编程，由串行口将信号传输到控制器，控制器产生 脉冲信号 PUL 、方向信号 DIR 和势能信号 ENA 三个信号传输给步进电机的驱动器，步进电机根据驱动器的脉冲信号做出相应的动作，完成驱动过程。
【专利说明】—种基于CPLD的步进电机位置控制器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种步进电机位置控制器，尤其是基于CPLD的步进电机位置控制器。
【背景技术】
[0002]位置控制系统被广泛用于仿形机床、机器人、动作控制、天线扫描、电子瞄准、飞行器姿态控制、导航控制等方面。步进电机经常被用作系统的执行元件，由于步进电机输入量是脉冲序列，输出量为相应的增量位移或步进动作。其作连续步进动作时，旋转转速与输入脉冲的频率保持严格的对应关系，不受电压波动和负载变化的影响，并且步进电机能直接接受数字量的控制，所以非常适合采用微机进行控制。但执行元件由步进电机构成的系统由于步距角较大通常用于控制精度要求不高的系统，故限制了它在高精度系统中的运用。随着新技术、新器件的发展，细分步驱动方式逐渐得到了应用，该方式不仅使步距角减的很小，且使频率较低时的振荡大量减小，从而在很大程度上提高了控制精度。
[0003]目前，随着电子技术，控制技术以及电动机本体的发展和变化，传统电机分类间的界面越来越模糊。我国步进电机的研究及制造起始于本世纪50年代后期。从50年代后期到60年代后期，主要是高等院校和科研机构为研究一些装置而使用或开发少量产品，这些产品以多断结构三项反应式步进电机为主。70年代初期，步进电机的生产和研究有所突破。除反映在驱动器设计方面的长足进步外，对反应式步进电动机的本体的设计研究发展到一个较高水平。70年代中期至80年代中期为成品发展阶段，新品种高性能电动机不断被开发。自80年代中期以来，由于对步进电动机精确模型作了大量研究工作，各种混合式步进电动机即驱动器作为产品广泛利用。
[0004]步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角”)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于设计一种基于CPLD的步进电机位置控制器。本设计通过CPLD作为控装置芯片来对步进电机的位置、角度进行控制。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
一种基于CPLD的步进电机位置控制器，它是由上位机、控制器、步进电机驱动器和步进电机组成，上位机连接控制器，控制器连接步进电机驱动器，步进电机驱动器连接步进电机。
[0007]所述的上位机和控制器之间通过RS232串口连接。
[0008]所述的控制器采用CPLD。
[0009]所述的CPLD输出脉冲信号PUL、方向信号DIR和势能信号ENA三个信号给步进电机驱动器；步进电机驱动器的环形分配器接收到信号后将信号按照一定的规律分配给步进电机驱动器的各项输出端，控制励磁绕组的导通和截止；从环形分配器输出的各相导通或截止的信号送入信号放大器与处理级；信号放大器将环分输出信号加以放大，变成足够大的信号送入推动级，信号处理，完成信号转换，合成功能，产生斩波，抑制等信号产生特殊功能的驱动信号来驱动步进电机。
[0010]本发明的结构特点及有益效果:
1、该发明针对步进电机位置控制器，该控制装置基于CPLD进行位置控制，具有体积小、噪音小、积累误差小的优点；2、采用CPLD作为控制器，同时实现了变频信号源和脉冲分配器的作用，使进步电机的调速范围非常宽广，无需频繁中断，且占用CPU的时间很少，效率高；3、该发明的控制器支持重复擦写，稍加修改就可实现不同功能的控制提高了控制器的可拓展性，可广泛应用于多领域；4、本设计结构简单、控制方便，加速了同类型产品的开发速度，节约了投资，并使系统的可靠性大大提高；5、各个系统以及各个模块之间采用通信协议，保证了信号传输的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1为本发明的系统原理结构图。
[0012]图2为本发明的系统程序流程图。
[0013]图3为本发明的控制系统电路原理图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的原理和具体连接关系做更详细地描述:
实施例1
结合图1，图1是本发明的系统原理结构图；
一种基于CPLD的步进电机位置控制器，它是由上位机、控制器、步进电机驱动器和步进电机组成，上位机连接控制器，控制器连接步进电机驱动器，步进电机驱动器连接步进电机。
[0015]所述的上位机和控制器之间通过RS232串口连接。
[0016]所述的控制器采用CPLD。
[0017]所述的CPLD输出脉冲信号PUL、方向信号DIR和势能信号ENA三个信号给步进电机驱动器；步进电机驱动器的环形分配器接收到信号后将信号按照一定的规律分配给步进电机驱动器的各项输出端，控制励磁绕组的导通和截止；从环形分配器输出的各相导通或截止的信号送入信号放大器与处理级；信号放大器将环分输出信号加以放大，变成足够大的信号送入推动级，信号处理，完成信号转换，合成功能，产生斩波，抑制等信号产生特殊功能的驱动信号来驱动步进电机。
[0018]实施例2
图2为本发明的系统程序流程图；
当系统上电后开始进行系统的初始化，主要包括控制器的初始化和各个系统的初始条件初始化；然后获取步进电机角度信号总步数和方向信息并计算运行参数；打开时钟中断，进入中断服务程序，信号传送给步进电机驱动器，驱动电机完成一次步进动作。
[0019] 实施例3
图3为本发明的控制系统电路原理图；
将PC机的串行端口通过CPLD所带的数据线连接到CPLD，上位机通过RS232串口与CPLD连接，CPLD接受并输出三个信号通过接口 1/01.0、1/01.1、1/01.2传输给步进电机驱动器其中电源接到步进电机的P2端口，最后经过处理的信号传输给步进电机。
【权利要求】
1.一种基于CPLD的步进电机位置控制器，其特征在于:该系统由上位机、控制器、步进电机驱动器和步进电机组成，上位机连接控制器，控制器连接步进电机驱动器，步进电机驱动器连接步进电机。
2.根据权利要求1所述的一种基于CPLD的步进电机位置控制器，其特征在于:所述的上位机和控制器之间通过RS232串口连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于CPLD的步进电机位置控制器，其特征在于:所述的控制器采用CPLD。
4.根据权利要求1所述的一种基于CPLD的步进电机位置控制器，其特征在于:所述的CPLD输出脉冲信号PUL、方向信号DIR和势能信号ΕΝΑ三个信号给步进电机驱动器；步进电机驱动器的环形分配器接收到信号后将信号按照一定的规律分配给步进电机驱动器的各项输出端，控制励磁绕组的导通和截止；从环形分配器输出的各相导通或截止的信号送入信号放大器与处理级；信号放大器将环分输出信号加以放大，变成足够大的信号送入推动级，信号处理，完成信号转换，合成功能，产生斩波，抑制等信号产生特殊功能的驱动信号来驱动步进电机。
【文档编号】H02P8/00GK104378031SQ201410689710
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月27日 优先权日:2014年11月27日
【发明者】王永刚, 胡晶 申请人:哈尔滨金都太阳能科技有限公司