專利名稱：自動控制升降速的步進電機控制器及控制脈沖的生成方法
技術領域：
本發明涉及自動控制升降速的步進電機控制器及控制脈沖的生成方法，屬于自動 控制技術領域。
背景技術：
目前步進電機的控制脈沖生成主要是通過CPU查表產生，這種方法實現比較簡 單，但要消耗較多地CPU資源，特別是在特定升降速曲線的工作狀況下，更需要頻繁查表得 到當前的速度值，在速度變化微小時，由于CPU響應不固定，會導致電機運行速度不能按要 求值運行。特別是在系統中有多路步進電機同時運轉和實時性強的任務多時，更易導致電 機高速運行轉速不穩，從而使步進電機只能工作在較低的轉速下，嚴重時會導致系統不能 滿足要求。

發明內容
本發明的目的是為了提供自動控制升降速的步進電機控制器及控制脈沖的生成 方法，該步進電機控制器能夠嚴格按要求的時序生成控制脈沖。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。本發明的自動控制升降速的步進電機控制器，包括總運行步數寄存器、已運行步 數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表和 脈沖發生器；自動控制升降速的步進電機控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為1)總運行步數寄存器存儲總運行步數，運行開始時對其置數；2)已運行步數計數器對已經運行的步數計數，運行開始時對其清零；3)轉動方向寄存器存儲轉動方向，運行開始時設置轉動方方向；4)工作開始后，將總運行步數寄存器中的總運行步數和已運行步數計數器中的已 運行步數輸入到減法器中做減法運算，總運行步數減去已運行步數得到剩余運行步數，同 時減法器產生的借位結果控制脈沖發生器是否輸出脈沖如果有借位則不輸出脈沖，如果 沒有借位則輸出脈沖；5)已運行步數與剩余運行步數通過比較器A進行大小比較，比較結果確定處于升 速段還是減速段已運行步數較小時為升速段，已運行步數較大時為減速段；6)根據比較器A的結果，選擇器選擇以運行步數和剩余運行步數中的較小數為比 較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據選擇器的輸出與預先設定的升降步數最大值進行比較，確定當前 處于勻速段還是變速段，選擇器的輸出大于最大值處于勻速段，反之處于變速段；8)地址生成器根據比較器A、比較器B、選擇器的結果生成升降速表的地址比較 器A確定升速表或者降速表，比較器B與選擇器的結果確定升速表或降速表中的具體位 置；
9)根據地址生成器生成的升降速表的地址，查升降速表得到當前脈沖的周期；10)根據升降速表中查得的脈沖周期，脈沖發生器生成對應周期的控制脈沖，并根 據轉動方向寄存器中的轉動方向控制電機的轉動方向，同時使已運行步數計數器加1，當減 法器產生借位時，停止生成脈沖。有益效果本發明應用簡單、可靠，在電機運行高速段可以保證控制脈沖的穩定性。


圖1為本發明的工作結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。實施例輸入時鐘為IMHz ；自動控制升降速的步進電機控制器，如圖1所示，包括總運行步數寄存器、已運行 步數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發生器；自動控制升降速的步進電機控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為1)1.總運行步數寄存器存儲總運行步數，運行開始時對其置數為100，要求的總 步數位101，置數為101-1 = 100 ；2)已運行步數計數器對已經運行的步數計數，運行開始時對其清零；3)轉動方向寄存器存儲轉動方向，運行開始時設置轉動方方向；4)工作開始時，總運行步數100和已運行步數0輸入減法器做減法運算，總運行步 數減已運行步數得到剩余運行步數為100，同時減法器產生的借位結果為無借位，控制脈沖 發生器輸出脈沖；5)已運行步數0與剩余運行步數100通過比較器A進行大小比較，比較結果已運 行步數較小，確定處于變速段；6)根據比較器A的結果，選擇器選擇已運行步數0和剩余運行步數100中的較小 數0為比較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據選擇器的輸出0與升降步數最大值15進行比較，選擇器的輸出0 小于最大值15處于變速段；8)地址生成器根據比較器A、比較器B、選擇器的結果生成升降速表的地址，選擇 升速表如表1所示，升速表地址為0 ；9)根據地址生成器生成的升速表地址0，查升速表得到當前脈沖的周期為3300 ；10)根據升速表中查得的脈沖周期3300，脈沖發生器生成周期為3300的控制脈 沖，并根據轉動方向控制電機的轉動方向，同時使已運行步數計數器加1，已運行步數為1， 減法器無借位，生成脈沖。實施例2自動控制升降速的步進電機控制器，如圖1所示，包括總運行步數寄存器、已運行步數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發生器；自動控制升降速的步進電機控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為輸入時鐘為IMHz ；1)總運行步數寄存器存儲總運行步數，運行開始時對其置數為100，要求的總步 數位101，置數為101-1 = 100 ；2)已運行步數計數器對已經運行的步數計數，運行開始時對其清零；3)轉動方向寄存器存儲轉動方向，運行開始時設置轉動方方向；4)工作開始后，當已運行步數為30時，總運行步數100和已運行步數30輸入減法 器做減法運算，總運行步數減已運行步數得到剩余運行步數為70，同時減法器產生的借位 結果為無借位，控制脈沖發生器輸出脈沖；5)已運行步數30與剩余運行步數70通過比較器A進行大小比較，比較結果已運 行步數較小，確定處于升速段；6)根據比較器A的結果，選擇器選擇已運行步數30和剩余運行步數100中的較小 數30為比較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據選擇器的輸出30與升降步數最大值15進行比較，選擇器的輸出 30大于最大值15處于勻速段；8)地址生成器根據比較器A、比較器B、選擇器的結果生成升降速表的地址，選擇 升速表，如表1所示，選擇器的輸出30大于最大值15處于勻速段，升速表地址為15 ；9)根據地址生成器生成的升速表地址15，查升速表得到當前脈沖的周期為530 ；10)根據升速表中查得的脈沖周期530，脈沖發生器生成周期為530的控制脈沖， 并根據轉動方向控制電機的轉動方向，同時使已運行步數計數器加1，已運行步數為1，減 法器無借位，生成脈沖。實施例3自動控制升降速的步進電機控制器，如圖1所示，包括總運行步數寄存器、已運行 步數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發生器；自動控制升降速的步進電機控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為輸入時鐘為IMHz ；1)總運行步數寄存器存儲總運行步數，運行開始時對其置數為100，要求的總步 數位101，置數為101-1 = 100 ；2)已運行步數計數器對已經運行的步數計數，運行開始時對其清零；3)轉動方向寄存器存儲轉動方向，運行開始時設置轉動方方向；4)工作開始后，當已運行步數為96時，總運行步數100和已運行步數96輸入減法 器做減法運算，總運行步數減已運行步數得到剩余運行步數為4，同時減法器產生的借位結 果為無借位，控制脈沖發生器輸出脈沖；5)已運行步數96與剩余運行步數4通過比較器A進行大小比較，比較結果剩余運 行步數4較小，確定處于降速段；6)根據比較器A的結果，選擇器選擇已運行步數96和剩余運行步數4中的較小數4為比較器B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據選擇器的輸出4與升降步數最大值15進行比較，選擇器的輸出4 小于最大值15處于變速段；8)地址生成器根據比較器A、比較器B、選擇器的結果生成升降速表的地址，選擇 降速表，如表2所示，選擇器的輸出4小于最大值15處于降速段，降速表地址為4 ；9)根據地址生成器生成的升速表地址4，查降速表得到當前脈沖的周期為1405 ；10)根據降速表中查得的脈沖周期1405，脈沖發生器生成周期為1405的控制脈 沖，并根據轉動方向控制電機的轉動方向，同時使已運行步數計數器加1，已運行步數為1， 減法器無借位，生成脈沖。實施例4自動控制升降速的步進電機控制器，如圖1所示，包括總運行步數寄存器、已運行 步數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表 和脈沖發生器；自動控制升降速的步進電機控制器控制脈沖的生成方法，具體步驟為輸入時鐘為IMHz ；1)總運行步數寄存器存儲總運行步數，運行開始時對其置數為100，要求的總步 數位101，置數為101-1 = 100 ；2)已運行步數計數器對已經運行的步數計數，運行開始時對其清零；3)轉動方向寄存器存儲轉動方向，運行開始時設置轉動方方向；4)工作開始后，當已運行步數為101時，總運行步數100和已運行步數101輸入減 法器做減法運算，總運行步數減已運行步數得到剩余運行步數為負，同時減法器產生的借 位結果為有借位，控制脈沖發生器停止輸出脈沖；5)減法器有借位，脈沖發生器停止生成脈沖，已運行步數計數器不再計數，保持 101不變。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
權利要求
自動控制升降速的步進電機控制器，其特征在于包括總運行步數寄存器、已運行步數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表和脈沖發生器。
2.自動控制升降速的步進電機控制器控制脈沖的生成方法，其特征在于具體步驟為1)總運行步數寄存器存儲總運行步數，運行開始時對其置數；2)已運行步數計數器對已經運行的步數計數，運行開始時對其清零；3)轉動方向寄存器存儲轉動方向，運行開始時設置轉動方方向；4)工作開始后，將總運行步數寄存器中的總運行步數和已運行步數計數器中的已運行 步數輸入到減法器中做減法運算，總運行步數減去已運行步數得到剩余運行步數，同時減 法器產生的借位結果控制脈沖發生器是否輸出脈沖如果有借位則不輸出脈沖，如果沒有 借位則輸出脈沖；5)已運行步數與剩余運行步數通過比較器A進行大小比較，比較結果確定處于升速段 還是減速段已運行步數較小時為升速段，已運行步數較大時為減速段；6)根據比較器A的結果，選擇器選擇以運行步數和剩余運行步數中的較小數為比較器 B和地址生成器的輸入；7)比較器B根據選擇器的輸出與預先設定的升降步數最大值進行比較，確定當前處于 勻速段還是變速段，選擇器的輸出大于最大值處于勻速段，反之處于變速段；8)地址生成器根據比較器A、比較器B、選擇器的結果生成升降速表的地址比較器A 確定升速表或者降速表，比較器B與選擇器的結果確定升速表或降速表中的具體位置；9)根據地址生成器生成的升降速表的地址，查升降速表得到當前脈沖的周期；10)根據升降速表中查得的脈沖周期，脈沖發生器生成對應周期的控制脈沖，并根據轉 動方向寄存器中的轉動方向控制電機的轉動方向，同時使已運行步數計數器加1，當減法器 產生借位時，停止生成脈沖。
全文摘要
本發明涉及自動控制升降速的步進電機控制器及控制脈沖的生成方法，屬于自動控制技術領域。包括總運行步數寄存器、已運行步數計數器、轉動方向寄存器、減法器、比較器A、選擇器、比較器B、地址生成器、升降速表和脈沖發生器。進行初始設置，已運行步數與剩余運行步數通過比較器A進行大小比較，較小數為比較器B和地址生成器的輸入；地址生成器根據比較器A、比較器B、選擇器的結果生成升降速表的地址；查表，脈沖發生器生成對應周期的控制脈沖，控制電機的轉動方向，同時使已運行步數計數器加1，當減法器產生借位時，停止生成脈沖。本發明應用簡單、可靠，在電機運行高速段可以保證控制脈沖的穩定性。
文檔編號H02P8/18GK101977003SQ201010544528
公開日2011年2月16日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者衛本興, 王長勝, 翟少雄, 高波 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所