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摘要:本文介绍了利用STC增强型51内核单片机和cpld联合控制光学平台多维步进电机的技术研究。针对光学测量中- h# [* i$ T- e5 F$ `) s
的应用给出多维步进电机控制器的方案设计,着重阐述单片机与CPLD硬件接口和数据通信协议，及多维电机同步控制的实现) t1 x$ `! X" a% i& l) _* g- }
方法,列举部分VHDL程序和仿真波形,并介绍了单片机外围功能器件、接口及单片机程序流程图。1 a) f) B, Z7 O, P7 A$ w
关键词:步进电机; STC单片机; CPLD; VHDL; @7 I' l! l9 f( p1 d
1引言" l/ V ]8 g- T
步进电机是采用脉冲信号作为驱动信号源的电动
; i# g6 s/ J$ y2 T) F( h机,是把电信号转化为角位移的微电机。在微量进给及
9 c) N% |' U; k8 F! M$ a准确定位等数控领域有着广泛的应用，步进电机只需采1 F0 S, @3 i' g* a
用最简单的开环控制就可取得非常高的控制精度,且这
: n) S E) m! @+ D3 n种系统不需要反馈信号,系统硬件实施比较简单,另外,) e3 q s& e, B$ m2 D2 H2 {
步进电机还具有以下几个优势:直接采用数字量控制;转2 G: e2 j) I$ N7 B% c3 z2 V
动惯量小,启、停方便,步距均匀;设备成本低;定位准确;9 D! D3 P8 f5 v/ O+ t
调速范围宽。4 V8 c5 v* B" k" i0 L8 @
对于步进电机的控制,可以采用单片机或者PC机,# {& K- [3 t7 H8 i! b" v
但单片机的资源有限,对于多维电机的同步控制不容易5 {9 @, {% ]# o5 o# t, a! O! b
实现，而且容易受外部信号干扰,电控平移台、转台上的9 X! A6 }1 N# O
行程开关电平的跳变容易使单片机程序跑飞,系统稳定6 l" a8 @2 G, O4 ~7 ~, g& H
# W! }% Y) A2 |3 W* k1 |6 k
性较差;而采用PC机操作便携性能差,体现不出基于嵌; Y$ r9 t, L4 q
人式平台的电机控制仪器的特征，而且成本也会随之
. a5 k6 M9 H- \" p3 O增长。
4 c! E4 J0 _0 C7 K& c单片机的优点是可以稳定地处理复杂算法,而且单
5 r$ Y5 g# K" g7 s: u" }片机带有丰富的中断源和I/O管脚资源,可以外接键盘、+ u' r3 T6 @, R7 R R/ o
LCD显示以及串口、USB接口等,所以可以用单片机作
9 J2 g' P, B v# l( C, A" l" u为步进电机控制器的核心器件。而CPLD的特点是作为
' e9 B$ i4 x- u& |& x/ y- n一种整合性较高的逻辑元件,可以增加电路可靠性、减少
% N. _$ W2 O& w3 i/ I& n" u6 ]6 MPCB面积及降低成本;CPLD各个逻辑方块均相似于一. s: G; ~& q: v, [
个简单的PLD元件,逻辑方块间的互连关系由可编程的
3 m9 Q% Y! ~" _* t熔丝构建,并且可以通过VHDL进行程序设计配置宏单) L9 Y" H: b9 ?4 K8 m6 \- u4 S
元,每个触发器可独立选择时钟,使CPLD可以并行地以
, u; b( j6 S. F3 G* A不同的频率、脉冲数目发出电机控制脉冲,这样就可以实3 F1 }$ w- n' [1 e" t* z) W
现对多维步进电机同时进行不同方向、速度、行程的控3 s2 P& L1 {4 E% X, B& ?
制。单片机和CPLD联合控制多路步进电机,既充分发
, j& c, z, Y/ ~$ H8 V+ i' `& M+ L. E* a: U' S: `
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附件下载：& b+ W+ o$ H$ |$ V
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发表于 2020-6-24 13:41
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