《步進電機定位控制》PPT課件.pptVIP

8.24 步進電機定位控制系統(tǒng)設計,設計要求,設計一個基于FPGA的4相步進電機定位控制系統(tǒng)。,系統(tǒng)組成,步進電機是利用數(shù)字信號控制的電機裝置，步進電機每次接收到一組脈沖數(shù)字信號，便旋轉一個角度，稱為步進角。不同規(guī)格的步進電機的步進角不同，與電動機內部的線圈數(shù)量有關。線圈中的供應電流決定線圈所產(chǎn)生的磁場方向。,4相步進電機有兩組線圈 A和 B，如上圖所示，A、B兩組垂直擺放線圈的電流方向的排列組合，最多可以產(chǎn)生8種磁場方向，分別是0、45、90、135、180、225、270、315。,4相步進電機的8個方向和電流以及電壓信號的關系,由上表可以知，假設電動機轉子刻度在0的位置，想讓其轉180，可以使端口信號依次按0001，0011，0010，0110到0100變化。 注意：4相電動機有1相激磁法、2相激磁法和1-2相混合激磁法3種激磁方式。不同的激磁方式，端口信號的順序是不同的。,FPGA模塊圖和輸入、輸出信號說明：,reset:系統(tǒng)內部復位信號， 1時有效； dir :步進電機正反轉的方向控制開關， 0:逆時針，1:順時針； clk :由FPGA內部提供的4MHz的時鐘信號； ini :賦初值的使能開關，0時有效；,manner:激磁方式的選擇開關(兩位), 00:自動檢測角度輸入, 決定激磁方式01:1-相激磁;10:2-相激磁;11:1-2-相激磁. angle: 步進角的倍數(shù)設定輸入鍵. baba : 將內部計數(shù)器的count3 downto 0的數(shù)值編碼輸出,模塊設計,系統(tǒng)主要由步進電機方向設定電路模塊、步進電機步進移動與定位控制模塊和編碼輸出模塊構成。 前兩個模塊完成電機旋轉方向設定，激磁方式設定和定位角度的換算等工作，后一個模塊用于對換算后的角度量編碼輸出。,各模塊間整體共享的電路內部傳遞信號,count：內部電路計數(shù)累加器，用來產(chǎn)生輸出所需對應的狀態(tài)； cntinc：設定累加器所需的累加/減計數(shù)值； sntini：設定累加器所需的計數(shù)初值； angledncount：設定步進角所需處理的次數(shù)； Angledncntdec：設定步進角所需累減計數(shù)值；,電機方向設定電路模塊,該模塊設定了步進電機的旋轉方向以及電機在任一方向上所需的初值與累加/減值。 該模塊VHDL程序見8.24 步進電機定位控制系統(tǒng)STEP_MOTOR.VHD中STEP_MOTOR_DIRECTION：BLOCK。,模塊輸出的各個初值以及累加/減值的設定真值表,dir為0時，步進電機工作于逆時針旋轉模式，累加值為正數(shù)。 manner 選擇激磁方式 00、01、10、11分別對應默認激磁方式、1-相激磁方式、2-相激磁方式和1-2-相激磁方式。,模塊輸出的各個初值以及累加/減值的設定真值表,dir為1時，步進電機工作于順時針旋轉模式，累加值為負數(shù)。 manner 選擇激磁方式 00、01、10、11分別對應默認激磁方式、1-相激磁方式、2-相激磁方式和1-2-相激磁方式。,步進電機步進移動與定位控制模塊,該模塊的主要功能是利用賦初值ini將數(shù)值傳到該模塊中并配合輸入的clk作為同步控制信號，進行步進電機的步進移動與定位控制。 該模塊VHDL程序見8.24 步進電機定位控制系統(tǒng)STEP_MOTOR.VHD文件STEP_MOVING。,步進電機定位功能通過一個減法器實現(xiàn)：在每個clk脈沖上升緣，設定步進角倍數(shù)angledncount 減去不同激磁方式下設定的累減記數(shù)值angledncntdec，判斷差值小于設定的累減記數(shù)時，步進電機旋轉到預定角度停止輸出驅動端口信號，實現(xiàn)步進電機的定位功能。 驅動端口信號利用累加器實現(xiàn)。,編碼輸出模塊,該模塊的功能是將count與angl