微處理器智能步進電機控制卡開發方案

1 引言

數控技術是一種采用計算機對機械加工過程中各種控制信息進行數字化運算處理，并通過高性能的驅動單元對機械執行構件進行自動化控制的高新技術。現代機械加工業逐步向柔性化、集成化、智能化方向發展，因此新一代數控技術就必需強調具有開放式、智能化、網絡化的特征[1]。本文采用新型微處理器、高性能集成電路，研究開發智能步進電機控制卡。

2 系統總體結構設計

通過對步進電機控制器關鍵技術進行分析、研究和比較，并綜合國內外運動控制器產品智能化、集成化、開放化的發展趨勢，我們提出的步進電機運動控制器總體結構如圖1所示。

圖1 系統總體結構

3 系統硬件電路設計

3.1 脈沖分頻電路設計

本系統的主要控制對象為步進電機。步進電機是一種將電脈沖轉化為角位移的執行機構，因此產生符合系統要求的步進電機驅動脈沖為整個系統設計中的關鍵。本系統的脈沖分頻電路由圖2所示。整個電路采用3片8254來產生X，Y，Z三個軸的驅動脈沖信號，鑒于Y，Z軸的電路與X軸相同，因此圖中只表示了X軸脈沖數輸出的電路原理。

Inte18254是可編程定時/計數器，片內包含3個獨立通道，每個通道均為功能相同的16位計數器，每個計數器的工作方式和計數長度分別由軟件編程選擇。8254是8253的改進型，操作方式及引腳與8253完全相同。8253計數頻率為2.6MHz，8254的計數頻率則更高，可達到6MHz。本系統選擇8254作為脈沖分頻電路的主控芯片。

圖2 脈沖分頻電路圖