基于fpga的步進電機細分控制電路的設計-全文預覽
【正文】 北京：清華大學出版社，2009[4] HDL程序設計與實踐[M].北京：人民郵電出版社，2009[5] Michael HDL 高級數(shù)字設計[M].[6] Mar237。首先要感謝老師對我們的辛勤教導，其次要感謝實驗室的同學為我提供了FPGA的開發(fā)板和技術指導。通過固化程序到開發(fā)板上，很明顯的感覺到未細分時候，步進電機的振動很厲害，細分之后步進電機能較為平穩(wěn)地轉(zhuǎn)動。最下邊的數(shù)值為步進電機的細分狀態(tài)值。圖10 步進電機細分電壓上升圖圖11為步進電壓下降圖，由圖可以知道步進電機輸出和上升的波形相反。圖9 步進電機細分狀態(tài)顯示模塊 各個部分仿真圖介紹本次設計的方針波形主要通過modemsim軟件進行仿真，用其編譯的腳本文件可以方便對每個模塊進行波形仿真，并驗證本次設計的正確性。 圖7 步進電機細分模塊和非細分模塊 圖8為步進電機控制模塊，本模塊通過接受按鍵的輸入信號來決定步進電機的輸出是細分狀態(tài)還是非細分狀態(tài)。圖5 本次設計的頂層文件圖 各個模塊簡要介紹 圖6為按鍵電路通過input鎖定的按鍵輸入，然后xd模塊為消除抖動模塊，然后通過通過xf_cont模塊來實現(xiàn)電平的反轉(zhuǎn)，首次按下按鍵的時候xf端口輸出為高電平，代表的狀態(tài)為步進電機細分模式。步進電機為5V驅(qū)動的4相5線的步進電機，而且是減速步進電機，減速比為1：64。由上述電機各自相互通電的狀態(tài)下的矩角特性曲線可知，按等步距角細分必須滿足各自相矩角特性曲線幅值，位差和形狀都相同，如圖4所示。這種方法示意見圖2，其轉(zhuǎn)矩角特性曲線見圖3。本次設計采用是一二相勵磁的方式，順序為正轉(zhuǎn)。每送一個勵磁信號。因而成為目前使用最多的勵磁方式。表1 一相勵磁順序表STEPABCD11000201003001040001勵磁的順序說明為：1 2 3 4 1如此循環(huán)。其特點是：精確度好、消耗電力小，但是輸出的轉(zhuǎn)矩最小，產(chǎn)生的振動很大。簡要介紹如下。因此，只要依照固定的順序不斷送出脈沖信號，步進電機就能夠一直連續(xù)轉(zhuǎn)動。假設沒旋轉(zhuǎn)一圈需要200個脈沖信號來勵磁，176。 現(xiàn)場可編程門陣列( Field Programmable Gate Array, FPGA)集成度高、通用性好、設計靈活且性能穩(wěn)定, 能夠極大地縮小電路板的面積, 提高電路的穩(wěn)定性。的兩相混合式步進電機，如果細分驅(qū)動器的細分數(shù)設置為4，176。然而步進電機在低頻運行時存在振蕩現(xiàn)象并且產(chǎn)生很大的電磁噪聲, 另外步進電機的固有步進角多在0. 45~1. 8之間, 在精密、穩(wěn)定控制場合, 用普通的方法驅(qū)動步進電機不能獲得理想的步進控制精度和運行平穩(wěn)度。目 錄1 引言 12 步進電機簡介 2 步進電機工作原理 2 步進電機的勵磁方式 2 一相勵磁 2 二相勵磁 3 一二相勵磁 3 細分驅(qū)動原理 43 設計方案 5 各個模塊簡要介紹 6 各個部分仿真圖介紹 84 結(jié)論 11謝 辭 12參考文獻 13附 錄 141 引言步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變成角度位移或者線性位移的開環(huán)控制元件?；诓竭M電機具有轉(zhuǎn)矩大、慣性小、響應頻率高、可開環(huán)應用等優(yōu)點,它被廣泛應用在工業(yè)自動控制、儀器儀表等領域。176。不同廠家的細分驅(qū)動器精度可能差別很大；細分數(shù)越大精度越難控制。2 步進電機簡介 步進電機工作原理步進電機有三線制、五線制和六線制，但其控制方式均是相同的，都要以脈沖信號電流來驅(qū)動。六線制四相步進電機是比較常見的，它的控制等效電路如圖1所示，它有四條勵磁信號引線A，B,C,D,通過四條引線上勵磁脈沖產(chǎn)生的時刻，即可以控制步進電機的轉(zhuǎn)動，每出現(xiàn)一個脈沖信號，步進電機只走一步。假設沒旋轉(zhuǎn)一圈需要200個脈沖信號來勵磁，176。每送一個勵磁信號，這是三種勵磁方式中最簡單的一種。表中的1和0表示給電機的高電平和低電平。其特點是：輸出轉(zhuǎn)矩較大，振動比較小。 一二相勵磁為一相勵磁和二相勵磁交替導通的方式。表3 一二相勵磁順序表STEPABCD11000211003
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