基于fpga技术的步进电机控制的设计

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1、制造中国科技信息2010年第8期CHINASCIENCEANDTECHNOLOGYINFORMATIONApr.2010DOI：10.3969/j.issn.1001-8972.2010.08.031基于FPGA技术的步进电机控制的设计杨树兴锦州市机电工程学校121013门，可以在其内部规划出多个与传统摘要1、引言小规模集成器件功能相当的模块。另步进电机是一种使用非常广泛且易于精确随着步进电机广泛地应用于数字外，一般的FPGA内部都有PLL倍频控制的执行元件，随着微电子技术的发控制系统中作为伺服元

2、件，对步进电和分频电路模块，这样可以在外部采展，其控制方法多种多样。本文介绍了机在实时性和灵活性等性能上的要求越用较低频率的晶振而在内部获得较高频基于FPGA技术的步进电机控制的设计。来越高。那么如何灵活、有效地控制率的时钟，进一步解决了电磁干扰和关键词步进电机的运转成为研究的主要方向。电磁兼容问题。FPGA；步进电机；加减速；方向控制这里采用现场可编程逻辑门阵列(FieldAbstract2、控制系统的硬件组成ProgrammableGateArray，Stepmotorisakindofact

3、uatingelement.Itis步进电机控制的最大特点是开环FPGA)，通过VHDL语言编程来实现usedwidelyandeasytobecontrolledaccurately.控制，不需要反馈信号。因为步进电四相步进电机的控制。利用FPGA设Asthedevelopmentofmicroelectronicstechnology,机的运动不产生旋转量的误差累积。计具有以下优点：therearevariouscontrolways.Thearticleintroduces由FPGA实现的步

4、进电机控制系统结硬件设计软件化：FPGA的开发thecontroldesignofstepmotor,accordingto构如图1所示。控制系统中的核心芯FPGAtechnology.在功能层面上可以基本上脱离硬件而在片是FPGA，如虚线所示。它由两大KeywordsEDA软件上做软仿真。当功能确定无功能模块组成：移位定位控制模块和FPGA;stepmotor;accelerationanddeceleration;误后可以进行硬件电路板的设计。最方向控制模块，其中，移位控制模块directio

5、ncontrol后将设计好的，由EDA软件生成的烧的核心是锁相环PLL宏模块电路，它写文件下载到配置设备中去，进行在在不同速度控制信号作用下，可将经线调试，如果这时的结果与要求不一时钟分频器分频后的系统时钟改变为不致，可以立即更改设计软件，并再次同的PWM信号，将此信号作为速度烧写到配置芯片中而不必改动外接硬件控制模块的变频时钟，可达到改变步电路。进行分层模块设计后系统设计进电机速度的目的。方向控制模块的变得更加简单，在实时性和灵活性等核心是脉冲分配电路，在每一个变频性能上都有很大的提高，有利于步

6、进时钟周期内，脉冲分配器可在不同的电机的运动控制。方向控制信号下产生不同方向的步进时高度集成化，高工作频率：一般序脉冲，从而控制步进电机顺时针或的FPGA内部都集成有上百万的逻辑图1步进电机FPGA控制系统框图-116-逆时针转动。要求的速度又不失步或过冲，其关键的上升保持恒定时，直线规律的升步进电机的驱动电路根据控制信在于使加速过程中加速度所要求的转矩降速才是理想的升降速曲线，而步号工作，将FPGA提供的弱电信号放既能充分利用各个运行频率下步进电机进电机的转矩随脉冲频率的上升而大为步进电机能够接

7、受的强电信号。所提供的转矩，又不能超过这个转下降，所以直线就不是理想的升降FPGA提供给驱动器的信号主要有步进矩。因此，步进电机的运行一般要经速曲线。因此，按直线规律升降速这脉冲信号CP和方向控制信号DIR，可过加速、匀速、减速三个阶段，要种方法虽然简单，但是它不能保证用于步进电机的转向控制，通过改变求加减速过程时间尽量的短，恒速时在升降速的过程中步进电机转子的发出的脉冲频率可以进行步进电机的速间尽量长。特别是在要求快速响应的角加速度的变化和它的输出力矩变度控制。工作中，从起点到终点运行的时间要化

8、相适应，不能最大限度的发挥电3、步进电机的FPGA的控制求最短，这就必须要求加速、减速的机的加速性能。改变这一状况的办3．1步进电机的加减速控制过程最短，而恒速时的速度最高。而法就是寻求按指数规律升降速的离从步进电机的矩频特性可知，步以前升速和降速大多选择按直线规律，散控制算法，经多次运行，以达到预进电机的输出转矩随着脉冲频率的上升采用这种方法时，它的脉冲频率的变期目标。而下降，启动频率越高，启动转矩就化有一个恒定的加速度。在步进电机由步进电机的动力学方程和矩频越小，带动负载的能力