微處理器智能步進(jìn)電機(jī)控制卡開發(fā)方案

1 引言

數(shù)控技術(shù)是一種采用計(jì)算機(jī)對機(jī)械加工過程中各種控制信息進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)算處理，并通過高性能的驅(qū)動單元對機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件進(jìn)行自動化控制的高新技術(shù)。現(xiàn)代機(jī)械加工業(yè)逐步向柔性化、集成化、智能化方向發(fā)展，因此新一代數(shù)控技術(shù)就必需強(qiáng)調(diào)具有開放式、智能化、網(wǎng)絡(luò)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(fā)智能步進(jìn)電機(jī)控制卡。

2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過對步進(jìn)電機(jī)控制器關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析、研究和比較，并綜合國內(nèi)外運(yùn)動控制器產(chǎn)品智能化、集成化、開放化的發(fā)展趨勢，我們提出的步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動控制器總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

3 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)

3.1 脈沖分頻電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的主要控制對象為步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此產(chǎn)生符合系統(tǒng)要求的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動脈沖為整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵。本系統(tǒng)的脈沖分頻電路由圖2所示。整個電路采用3片8254來產(chǎn)生X，Y，Z三個軸的驅(qū)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(shù)輸出的電路原理。

Inte18254是可編程定時/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)包含3個獨(dú)立通道，每個通道均為功能相同的16位計(jì)數(shù)器，每個計(jì)數(shù)器的工作方式和計(jì)數(shù)長度分別由軟件編程選擇。8254是8253的改進(jìn)型，操作方式及引腳與8253完全相同。8253計(jì)數(shù)頻率為2.6MHz，8254的計(jì)數(shù)頻率則更高，可達(dá)到6MHz。本系統(tǒng)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