基于可编程逻辑芯片的步进电机控制器的设计与实现开题报告

 2020-02-18 06:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。

在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。

可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。

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2. 研究的基本内容与方案

本文使用cpld可编程逻辑芯片进行设计步进电机控制器,研究工作主要包括三个方面。一是研究控制器总体结构设计及相应的改进工作;二是研究步进电机运行时所需运动轨迹及其脉冲,分析其算法,对cpld进行编写并满足条件;三是对步进电机控制器进行仿真,并作出实物实现。围绕以上三方面,本文的具体研究内容如下:

(1)对现有的步进电机控制器进行归纳总结,重点研究基于可编程逻辑芯片即cpld进行设计步进电机控制器,通过分析对比现有研究成果,提出存在的主要问题以及下一步研究工作。

(2)控制器总体结构设计:8051单片机能够通过数据总线的方式与cpld的输入输出接口进行连接, 其中有8条数据线以及3位地址线对寄存器进行访问, 选择的信号线cs可以利用单片机的形式或者根据译码电路来得到, 对pwm波形的输出模块进行设置的时候, 主要是由两个部分来构成, 即pwm输出模块以及脉冲个数模块, 如果在pwm的输出模块中使用了计数器进行设定, 那么将计数值与所占空间进行比较就能够得到最后的结果, 在起始的时候pwm输出的逻辑值是1, 计数器是从0开始进行计数的, 同时计数值所占的比例也能够看出来, 如果当pwm的波形输出为0的时候, 那么计数值就相当于频率计数值, 然后让计数器按照一定的顺序进行重新的计数, 脉冲个数模块的工作相对比较简单一些, 都是按照波形输出的下降来进行计数的, 如果计数值与设定值值是相等的情况下, 那么复位就能够让寄存器的整个模块都停止相应的工作, 在cpld中设置了8个寄存器, 能够利用他们来对pwm频率进行控制, 例如采用8位的8051单片机作为控制器, pwm波形频率数据寄存器等都是采用高8位或者低8位的形式, 这样就能有效的控制整个模块的启动。

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3. 研究计划与安排

第1周—第3周 搜集资料,撰写开题报告;
第4周—第5周 论文开题;
第6周—第12周 撰写论文初稿;
第12周—第15周 修改论文;
第16周 论文答辩。

4. 参考文献(12篇以上)

[1]周正林,孔祥朕,邓琛.基于cpld的纸币清分控制系统的设计[j].黑龙江工程学院学报.2017,31(4):43-46

[2]井海石,肖雅静,田洪涛.基于cpld的半导体设备电源系统控制技术研究[j].电子工业专用设备.2017,46(2):47-51

[3] 王海君,韩子萌.基于步进电机驱动控制技术及其应用设计研究[j].军民两用技术与产品.2017(14)

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