CN101977003A - 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 - Google Patents

Abstract

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。

Description

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***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***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，确定当前处于匀速段还是变速段，选择器的输出大于最大值处于匀速段，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***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。

附图说明

图1为本发明的工作结构示意图。

具体实施方式

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1MHz；

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1MHz；

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处于匀速段；

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处于匀速段，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1MHz；

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1MHz；

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

0：3300，2400，2025，1700，1576，1397，1250，1120

8：987，886，780，700，650，600，565，530

表2降速表

0：3300，2600，2200，1810，1405，1110，870，700

8：530，530，530，530，530，530，530，530

Claims (2)

1.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，确定当前处于匀速段还是变速段，选择器的输出大于最大值处于匀速段，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***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。

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