微处理器智能步进电机控制卡开发方案

1 引言

数控技术是一种采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算处理，并通过高性能的驱动单元对机械执行构件进行自动化控制的高新技术。现代机械加工业逐步向柔性化、集成化、智能化方向发展，因此新一代数控技术就必需强调具有开放式、智能化、网络化的特征[1]。本文采用新型微处理器、高性能集成电路，研究开发智能步进电机控制卡。

2 系统总体结构设计

通过对步进电机控制器关键技术进行分析、研究和比较，并综合国内外运动控制器产品智能化、集成化、开放化的发展趋势，我们提出的步进电机运动控制器总体结构如图1所示。

图1 系统总体结构

3 系统硬件电路设计

3.1 脉冲分频电路设计

本系统的主要控制对象为步进电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构，因此产生符合系统要求的步进电机驱动脉冲为整个系统设计中的关键。本系统的脉冲分频电路由图2所示。整个电路采用3片8254来产生X，Y，Z三个轴的驱动脉冲信号，鉴于Y，Z轴的电路与X轴相同，因此图中只表示了X轴脉冲数输出的电路原理。

Inte18254是可编程定时/计数器，片内包含3个独立通道，每个通道均为功能相同的16位计数器，每个计数器的工作方式和计数长度分别由软件编程选择。8254是8253的改进型，操作方式及引脚与8253完全相同。8253计数频率为2.6MHz，8254的计数频率则更高，可达到6MHz。本系统选择8254作为脉冲分频电路的主控芯片。

图2 脉冲分频电路图