專利名稱：一種驅(qū)動電機(jī)的控制器、控制裝置和控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制技術(shù)，特別涉及一種驅(qū)動電機(jī)的控制器、控制裝置和控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字式電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械位移的機(jī)電執(zhí)行元件。由于它能 夠直接實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，控制性能好，抗干擾能力強(qiáng)，具有自鎖功能，具有較高的開環(huán)控制精 度等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各種數(shù)控機(jī)床和各種自動控制系統(tǒng)中。圖1為現(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)結(jié)合圖1，對現(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī) 的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，具體如下現(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制板101和電機(jī)驅(qū)動板102。電機(jī)控制板 101通過線纜或接插件與電機(jī)驅(qū)動板102連接，將外部輸入的參數(shù)轉(zhuǎn)換為控制指令輸出至 電機(jī)驅(qū)動板102 ；電機(jī)驅(qū)動板102根據(jù)接收到的控制指令輸出驅(qū)動信號，驅(qū)動與其連接的步 進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并實(shí)時(shí)檢測步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)中的各種狀態(tài)信息，將檢測獲得的狀態(tài)信息反饋給 電機(jī)控制板101?，F(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)通常采用單片機(jī)系統(tǒng)，也就是由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制 板101的功能，由與單片機(jī)連接的外圍芯片實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動板102的功能。單片機(jī)內(nèi)存儲有 根據(jù)某一型號步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)編寫的驅(qū)動程序，該驅(qū)動程序主要依賴于C語言；若步進(jìn)電 機(jī)的型號發(fā)生改變，則需要根據(jù)新的步進(jìn)電機(jī)的參數(shù)重新編寫存儲于單片機(jī)內(nèi)中的驅(qū)動程 序，可移植性和通用性較差。采用單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，僅能實(shí)現(xiàn)簡單的啟動或停止功能， 較難實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)勻加速啟動和勻減速停止運(yùn)行，這就容易使步進(jìn)電機(jī)啟動時(shí)發(fā)生丟步或 根本不運(yùn)行的情況，而停止時(shí)發(fā)生沖過終點(diǎn)的情況，使對步進(jìn)電機(jī)的控制發(fā)生偏差，控制精 度不高。綜上所述，現(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)存在可移植性和通用性較差，較難實(shí)現(xiàn)步 進(jìn)電機(jī)勻加速啟動和勻減速停止運(yùn)行，控制精度也有待提高。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠提 高可移植性和通用性，提高控制精度。本實(shí)用新型的目的在于提供一種驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，該裝置能夠提高可移植性 和通用性，提高控制精度。本實(shí)用新型的目的在于提供一種驅(qū)動電機(jī)的控制器，該控制器能夠提高可移植性 和通用性，提高控制精度。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的 一種驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 用于通訊轉(zhuǎn)換單元與外圍設(shè)備間數(shù)據(jù)和指令交互、及驅(qū)動單元與步進(jìn)電機(jī)間數(shù)據(jù)和指令交互的接口單元，輸出電壓至電源轉(zhuǎn)換單元及驅(qū)動單元；電源轉(zhuǎn)換單元，一端連接接口單元，另一端分別連接通訊轉(zhuǎn)換單元、第一控制單元 和驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，將接口單元輸出的電壓轉(zhuǎn)換為通訊轉(zhuǎn)換單元、第一控制單元、驅(qū)動 電機(jī)的控制裝置及步進(jìn)電機(jī)所需的電壓；通訊轉(zhuǎn)換單元，一端連接接口單元，另一端連接第一控制單元，對第一控制單元和 外圍設(shè)備間交互的數(shù)據(jù)和指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換；第一控制單元，另一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，將外部輸入的指令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換 為SPI信息，輸出轉(zhuǎn)換后的SPI信息至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；將驅(qū)動電機(jī)的控制裝置輸出的 SPI信息輸出至通訊轉(zhuǎn)換單元；所述SPI信息為符合SPI傳輸協(xié)議的控制指令和/或數(shù)據(jù)； 所述第一控制單元輸出的SPI信息中的數(shù)據(jù)包括步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息、 初始位置信息及細(xì)分精度，所述第一控制單元輸出的SPI信息中的控制指令為初始化指令 或初始化完成指令；驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，另一端連接驅(qū)動單元；解析第一控制單元輸出的SPI信息， 根據(jù)解析后獲得的初始化指令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分精度，對初始 位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號，輸出狀態(tài)控 制信號至驅(qū)動單元；根據(jù)初始化完成指令輸出相位控制信號至驅(qū)動單元；將目標(biāo)位置信息 轉(zhuǎn)換為SPI信息輸出至第一控制單元；驅(qū)動單元，另一端連接接口單元；根據(jù)獲取的狀態(tài)控制信號和相位控制信號，輸出 驅(qū)動信號至接口單元。較佳地，該系統(tǒng)還包括存儲單元和電源檢測單元；所述電源檢測單元一端連接電源轉(zhuǎn)換單元的輸出端與接口單元連接的一端，另一 端連接第一控制單元；檢測電源轉(zhuǎn)換單元通過接口單元輸出至步進(jìn)電機(jī)的電壓，且在檢測 到電壓小于電源轉(zhuǎn)換單元輸出的電壓后，輸出掉電信號至第一控制單元；所述第一控制單元還從獲取的SPI信息中讀取目標(biāo)位置信息，輸出目標(biāo)位置信息 至存儲單元保存；根據(jù)接收到的掉電信號，輸出停止指令至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；從存儲 單元中讀取前一次掉電時(shí)存儲的目標(biāo)位置信息，將所述目標(biāo)位置信息作為本次啟動的初始 位置信息輸出至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；所述驅(qū)動電機(jī)的控制裝置還根據(jù)停止指令，停止輸出相位控制信號至驅(qū)動單元；所述存儲單元與第一控制單元連接，用以存儲第一控制單元輸出的目標(biāo)位置信 肩、ο上述系統(tǒng)中，所述驅(qū)動單元包括第一驅(qū)動模塊，一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，另一端連接第二驅(qū)動模塊，將從驅(qū) 動電機(jī)的控制裝置獲取的狀態(tài)控制信號輸出至第二驅(qū)動模塊；DA轉(zhuǎn)換模塊，一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，另一端連接第二驅(qū)動模塊，對驅(qū)動電 機(jī)的控制裝置輸出的相位控制信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出相位控制信號的模擬信號至第二驅(qū) 動模塊；第二驅(qū)動模塊，另一端連接接口單元，根據(jù)狀態(tài)控制信號和相位控制信號的模擬 信號，輸出驅(qū)動信號至接口單元。較佳地，所述驅(qū)動單元還包括光電隔離模塊；[0028]所述光電隔離模塊一端連接接口單元，另一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，將從接 口單元獲取的限位信號輸出至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；所述驅(qū)動電機(jī)的控制裝置還根據(jù)獲取的限位信號判斷步進(jìn)電機(jī)是否在預(yù)定的范 圍內(nèi)，且在超出預(yù)定范圍時(shí)產(chǎn)生中斷信號，將中斷信號轉(zhuǎn)換成SPI信息輸出至第一控制單 元；所述第一控制單元還從接收到的SPI信息中獲取中斷信號，輸出停止指令至驅(qū)動 電機(jī)的控制裝置。一種驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，該裝置包括驅(qū)動電機(jī)的控制器及與驅(qū)動電機(jī)的控制 器連接的啟動控制單元；所述驅(qū)動電機(jī)的控制器解析外部輸入的SPI信息；根據(jù)解析后獲得的初始化指 令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分精度，對初始位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理 和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號，輸出初始化信號至啟動控制單元；根據(jù)解 析后獲得的初始化完成指令，輸出相位控制信號，將目標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換為SPI信息輸出；所 述SPI信息為符合SPI傳輸協(xié)議的控制指令和/或數(shù)據(jù)；所述啟動控制單元存儲狀態(tài)控制信號，根據(jù)接收到的初始化信號輸出狀態(tài)控制信 號，根據(jù)外部輸入的初始化完成指令停止輸出狀態(tài)控制信號。上述裝置中，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)的控制器還根據(jù)外部輸入的限位信號判 斷步進(jìn)電機(jī)是否超出預(yù)定的范圍，且在超出預(yù)定的范圍時(shí)，產(chǎn)生中斷信號并輸出。一種驅(qū)動電機(jī)的控制器，該控制器包括總線解析模塊，一端連接外部元件，另一端連接第一總線；存儲選通模塊、軟啟軟 ?？刂颇K和細(xì)分控制模塊的地址；對外部輸入的SPI信息進(jìn)行解析，根據(jù)解析后獲得的 初始化指令生成選通軟啟軟?？刂颇K的指令及軟起軟?？刂浦噶?，根據(jù)獲取的目標(biāo)位置 信息及解析后獲得的初始化完成指令生成選通細(xì)分控制模塊的指令和細(xì)分控制指令；將選 通模塊的地址及選通軟啟軟?？刂颇K的指令、或者將選通模塊的地址及選通細(xì)分控制模 塊的指令輸出至第一總線；將軟啟軟?？刂颇K的地址、軟啟軟停控制指令、運(yùn)行步數(shù)、系 統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信息輸出至第一總線；將細(xì)分控制模塊的地址、細(xì)分控制指令和 細(xì)分精度輸出至第一總線；第一總線，另一端分別連接選通模塊、軟啟軟?？刂颇K和細(xì)分控制模塊；選通模塊，另一端分別連接軟啟軟停控制模塊和細(xì)分控制模塊；根據(jù)其地址，從第 一總線上讀取選通軟起軟?？刂颇K的指令或選通細(xì)分控制模塊的指令，根據(jù)讀取的指令 輸出選通信號至軟啟軟?？刂颇K或細(xì)分控制模塊；軟啟軟?？刂颇K，另一端分別連接啟動控制單元和細(xì)分控制模塊；根據(jù)選通信 號及地址，從第一總線上讀取軟起軟?？刂浦噶?、運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信 息；根據(jù)軟啟軟?？刂浦噶睿瑢⑾到y(tǒng)的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息，根據(jù)初始位置 信息進(jìn)行拋物線插補(bǔ)運(yùn)算獲得目標(biāo)位置信息，通過第一總線輸出目標(biāo)位置信息至總線解析 模塊；根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息、運(yùn)行步數(shù)和目標(biāo)位置信息計(jì)算獲得脈沖信號，輸出初始化 信號至啟動控制單元，輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊；細(xì)分控制模塊，根據(jù)選通信號及地址，從第一總線上讀取細(xì)分控制指令和細(xì)分精 度；根據(jù)獲取的細(xì)分精度、脈沖信號，對存儲的波形進(jìn)行細(xì)分，獲得相位控制信號并輸出。[0041 ] 上述控制器中，所述軟啟軟?？刂颇K還根據(jù)外部輸入的限位信號判斷步進(jìn)電機(jī) 是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，且在超出預(yù)定范圍時(shí)產(chǎn)生中斷信號，通過第一總線輸出中斷信號至 總線解析模塊；所述總線解析模塊將中斷信號轉(zhuǎn)換為SPI信息后輸出。上述控制器中，所述軟啟軟?？刂颇K包括參數(shù)設(shè)置模塊，根據(jù)選通信號及其地址，從第一總線上讀取運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘 信息和初始位置信息，輸出系統(tǒng)的時(shí)鐘信息至?xí)r鐘控制模塊，輸出初始位置信息和運(yùn)行步 數(shù)至速度控制模塊；時(shí)鐘控制模塊，根據(jù)選通信號，將系統(tǒng)的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息，輸 出轉(zhuǎn)換后的時(shí)鐘信息至速度控制模塊；速度控制模塊，根據(jù)選通信號及地址，從第一總線上讀取軟啟軟?？刂浦噶?；根據(jù) 軟啟軟?？刂浦噶?、初始位置信息、運(yùn)行步數(shù)和時(shí)鐘控制模塊輸出的轉(zhuǎn)換后的時(shí)鐘信息，利 用存儲的拋物線插補(bǔ)運(yùn)算獲得目標(biāo)位置信息及脈沖信號，輸出目標(biāo)位置信息至寄存器設(shè)置 模塊，輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊，輸出初始化信號；根據(jù)外部輸入的限位信號判斷步進(jìn) 電機(jī)是否超出預(yù)設(shè)的范圍，且在其超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)產(chǎn)生終端信號，通過第一總線輸出中斷 信號至總線解析模塊；寄存器設(shè)置模塊，根據(jù)選通信號，通過第一總線輸出目標(biāo)位置信息和/或中斷信 號至總線解析模塊。上述控制器中，所述細(xì)分控制單元包括細(xì)分模塊，根據(jù)選通信號及地址，從第一總線上讀取細(xì)分控制指令及細(xì)分精度，輸 出細(xì)分精度至計(jì)數(shù)模塊；計(jì)數(shù)模塊，根據(jù)選通信號、速度控制模塊輸出的脈沖信號和細(xì)分精度，對每一周期 的脈沖信號進(jìn)行細(xì)分獲得脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)，輸出脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至相位分配模塊；相位分配模塊，存儲有波形數(shù)據(jù)，根據(jù)選通信號及脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)，對存儲的波形數(shù) 據(jù)進(jìn)行細(xì)分，輸出波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至多個(gè)雙口 RAM;多個(gè)雙口 RAM，對獲取的波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并根據(jù)選通信號輸出存儲的多個(gè) 波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至DA控制模塊；DA控制模塊，根據(jù)選通信號，將接收到的多個(gè)波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相位控制信號， 輸出相位控制信號。由上述的技術(shù)方案可見，本實(shí)用新型提供了一種驅(qū)動電機(jī)的控制器、控制裝置和 控制系統(tǒng)，驅(qū)動電機(jī)的控制裝置包括驅(qū)動電機(jī)的控制器和啟動控制單元，驅(qū)動電機(jī)的控制 器根據(jù)外部輸入的初始化指令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息、細(xì)分精度和存儲的 拋物線插補(bǔ)算法，對初始位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相 位控制信號，輸出初始化信號至啟動控制單元，以觸發(fā)啟動控制單元輸出狀態(tài)控制信號；驅(qū) 動電機(jī)的控制器根據(jù)外部輸入的初始化完成指令，輸出相位控制信號至驅(qū)動電機(jī)的控制系 統(tǒng)中的驅(qū)動單元，驅(qū)動單元根據(jù)狀態(tài)控制信號及相位控制信號產(chǎn)生驅(qū)動信號，以驅(qū)動步進(jìn) 電機(jī)。采用本實(shí)用新型的控制器、控制裝置和控制系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶設(shè)定的控制參數(shù)，利 用其存儲的算法對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行軟啟軟?？刂坪图?xì)分控制，提高了控制的準(zhǔn)確性和精度， 無需再針對新的控制參數(shù)編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，避免了現(xiàn)有的單片機(jī)控制方式中存在的通用性和可移植性較差的問題。
圖1為現(xiàn)有的驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施 例，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖2為本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖?，F(xiàn)結(jié)合圖2，對本實(shí)用新型 驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，具體如下本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)包括接口單元1、電源轉(zhuǎn)換單元2、通訊轉(zhuǎn)換單 元3、第一控制單元4、驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5、驅(qū)動單元6。接口單元1分別連接電源轉(zhuǎn)換單元2、通訊轉(zhuǎn)換單元3和驅(qū)動單元6 ；用于輸出電 壓至電源轉(zhuǎn)換單元2及驅(qū)動單元6，用于通訊轉(zhuǎn)換單元3與外圍設(shè)備間數(shù)據(jù)和指令的交互， 及用于驅(qū)動單元6與步進(jìn)電機(jī)間數(shù)據(jù)和指令的交互。接口單元1還進(jìn)一步將利用外圍限位 開關(guān)檢測步進(jìn)電機(jī)獲得的限位信號輸出至驅(qū)動單元6。電源轉(zhuǎn)換單元2—端連接接口單元1，另一端分別連接通訊轉(zhuǎn)換單元3、第一控制 單元4和驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5 ；用于將接口單元1輸出的電壓轉(zhuǎn)換為通訊轉(zhuǎn)換單元3、第 一控制單元4、驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5和步進(jìn)電機(jī)所需的電壓。通訊轉(zhuǎn)換單元3 —端連接接口單元1，另一端連接第一控制單元4 ；用于對第一控 制單元4和外圍設(shè)備間交互的數(shù)據(jù)和指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第一控制單元4的另一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5 ；用于將外部輸入的指令和 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SPI信息，輸出轉(zhuǎn)換后的SPI信息至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5 ；用于根據(jù)預(yù)設(shè)的初 始化時(shí)間輸出初始化完成指令至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5 ；用于將驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5輸 出的SPI信息輸出至通訊轉(zhuǎn)換單元3。所述SPI信息為符合SPI傳輸協(xié)議的控制指令和/ 或數(shù)據(jù)；第一控制單元4輸出的SPI信息中的數(shù)據(jù)包括步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信 息、初始位置信息及細(xì)分精度，控制指令為初始化指令、初始化完成指令或停止指令；第一 控制單元4接收到的SPI信息中的數(shù)據(jù)為目標(biāo)位置信息和/或中斷信號。第一控制單元4 可采用具有全雙工串行接口(Serial Peripheral Interface, SPI)的ARM微處理器，通過 SPI接口與驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5進(jìn)行SPI信息的交互，通過IO接口輸出初始化完成指令 至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5。驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5的另一端連接驅(qū)動單元6 ；用于解析第一控制單元4輸出 的SPI信息；根據(jù)解析后獲得的初始化指令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分 精度，對初始位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號， 輸出狀態(tài)控制信號至驅(qū)動單元6 ；根據(jù)初始化完成指令輸出相位控制信號至驅(qū)動單元6，將 目標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換為SPI信息輸出至第一控制單元4;根據(jù)停止指令，停止輸出相位控制信 號至驅(qū)動單元6。驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5用于根據(jù)驅(qū)動單元6輸出的限位信號判斷步進(jìn)電機(jī)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，且在超出預(yù)定的范圍時(shí)，產(chǎn)生中斷信號并輸出至第一控制單 元4。驅(qū)動單元6的另一端連接接口單元1 ；用于根據(jù)獲取的狀態(tài)控制信號和相位控制 信號，輸出驅(qū)動信號至接口單元1，以驅(qū)動與接口單元1連接的步進(jìn)電機(jī)。驅(qū)動單元6還用 于將接口單元1輸出的限位信號輸出至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5。若本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)上電復(fù)位，也就是實(shí)現(xiàn) 步進(jìn)電機(jī)本次運(yùn)轉(zhuǎn)的初始位置與上次掉電時(shí)的目標(biāo)位置相同，則本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控 制系統(tǒng)可進(jìn)一步包括存儲單元7和電源檢測單元8。電源檢測單元8 一端連接電源轉(zhuǎn)換單元2的輸出端與接口單元1連接的一端，另 一端連接第一控制單元4 ；用于檢測電源轉(zhuǎn)換單元2通過接口單元1輸出至步進(jìn)電機(jī)的電 壓，且在檢測到電壓小于電源轉(zhuǎn)換單元2輸出的電壓后，輸出掉電信號至第一控制單元4。第一控制單元4進(jìn)一步用于從獲取的SPI信息中讀取目標(biāo)位置信息，輸出目標(biāo)位 置信息至存儲單元7保存；用于根據(jù)接收到的掉電信號，輸出停止指令至驅(qū)動電機(jī)的控制 裝置5 ；且在下次啟動時(shí)，從存儲單元7中讀取上次掉電時(shí)存儲的目標(biāo)位置信息，將該目標(biāo) 位置信息作為初始位置信息輸出至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5。存儲單元7與第一控制單元4連接，用以存儲第一控制單元4輸出的目標(biāo)位置信 息。存儲單元7與第一控制單元4間可通過IIC總線進(jìn)行交互。其中，接口單元1包括第一接口模塊11和第二接口模塊12 ；電源轉(zhuǎn)換單元2包括 第一電源轉(zhuǎn)換模塊21和第二電源轉(zhuǎn)換模塊22 ；通訊轉(zhuǎn)換單元3包括第一通訊轉(zhuǎn)換模塊31 和第二通訊轉(zhuǎn)換模塊32 ；驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5包括驅(qū)動電機(jī)的控制器51和啟動控制單 元52 ；驅(qū)動單元6包括第一驅(qū)動模塊61、DA轉(zhuǎn)換模塊62、光電隔離模塊63和第二驅(qū)動模塊 64。第一接口模塊11將外部電壓輸出至第一電源轉(zhuǎn)換模塊21、第二電源轉(zhuǎn)換模塊22 和驅(qū)動單元6中的第二驅(qū)動模塊64 ；用于第一通訊轉(zhuǎn)換模塊31和外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)和控 制指令的傳輸，用于第二通訊轉(zhuǎn)換模塊32和外圍設(shè)備間的數(shù)據(jù)和控制指令的傳輸。第一接 口模塊11可直接將外部輸入的24V信號輸出至第二驅(qū)動模塊64。第一接口模塊11通?？?選用48PIN歐式插座。第二接口模塊12用于將從第二電源轉(zhuǎn)換模塊22獲取的電壓輸出至步進(jìn)電機(jī)；用 于將第二驅(qū)動模塊64輸出的驅(qū)動信號輸出至步進(jìn)電機(jī)；還用于將外圍限位開關(guān)檢測步進(jìn) 電機(jī)獲取的限位信號輸出至光電隔離模塊63。第二接口模塊12通常可選用DB44插座。第一電源轉(zhuǎn)換模塊21用于將外部電壓變換為通訊轉(zhuǎn)換單元3、第一控制單元4和 驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5所需的電壓；比如第一接口模塊11輸出至第一電源轉(zhuǎn)換模塊21 的電壓為5V，而通訊轉(zhuǎn)換單元3、第一控制單元4和驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5所需的電壓低于 5V，此時(shí)，第一電源轉(zhuǎn)換模塊21進(jìn)行降壓變換，將降壓后的電壓輸出至通訊轉(zhuǎn)換單元3、第 一控制單元4和驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5。第一電源轉(zhuǎn)換模塊21可采用現(xiàn)有的降壓轉(zhuǎn)換裝 置，在此不再贅述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第二電源轉(zhuǎn)換模塊22的輸出端連接第二接口模塊12，用于將外部電壓變換為步 進(jìn)電機(jī)所需電壓；比如第一接口模塊11輸出至第二電源轉(zhuǎn)換模塊22的電壓為24V，步進(jìn) 電機(jī)所需電壓為12V，第二電源轉(zhuǎn)換模塊22進(jìn)行降壓變換，將變換后的電壓輸出至第二接
10口模塊12。第二電源轉(zhuǎn)換模塊22可采用現(xiàn)有的降壓轉(zhuǎn)換裝置，在此不再贅述其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第一通訊轉(zhuǎn)換模塊31用于根據(jù)預(yù)設(shè)的通訊協(xié)議，對第一控制模塊4和與第一接口 模塊11連接的外圍設(shè)備間交互的數(shù)據(jù)和控制指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第一通訊轉(zhuǎn)換模塊31可采用 現(xiàn)有的以太網(wǎng)通訊轉(zhuǎn)換電路，比如以太網(wǎng)PHY處理模塊DP83848。第二通訊轉(zhuǎn)換模塊32為備用通訊轉(zhuǎn)換模塊，用于在第一通訊轉(zhuǎn)換模塊31非正常 工作的情況下，根據(jù)預(yù)設(shè)的通訊協(xié)議，對第一控制模塊4和與第一接口模塊11連接的外圍 設(shè)備間交互的數(shù)據(jù)和控制指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第二通訊轉(zhuǎn)換模塊32可采用現(xiàn)有的485通訊轉(zhuǎn) 換電路，用于根據(jù)485通訊協(xié)議，將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)輸出。當(dāng)外圍設(shè)備與本實(shí)用 新型控制系統(tǒng)還未建立以太網(wǎng)鏈接時(shí)，第二通訊轉(zhuǎn)換模塊32可實(shí)現(xiàn)外圍設(shè)備與第一控制 單元4間的數(shù)據(jù)和控制指令的交互。第一控制單元4為具有SPI接口的ARM微處理器，通過其SPI接口連接驅(qū)動電機(jī) 的控制器51，通過其IO接口連接啟動控制單元52。第一控制單元4通過其IO接口輸出初 始化完成指令至啟動控制單元52，通過其SPI接口輸出初始化指令、初始化完成指令或停 止指令至驅(qū)動電機(jī)的控制器51，輸出步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息、初始位置信息 及細(xì)分精度至驅(qū)動電機(jī)的控制器51。驅(qū)動電機(jī)的控制器51 —端連接第一控制單元4，另一端分別連接啟動控制單元 52、DA轉(zhuǎn)換模塊62和光電隔離模塊63 ；用于解析第一控制單元4輸出的SPI信息；根據(jù)解 析后獲得的初始化指令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分精度，對初始位置信 息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號，輸出初始化信號至 啟動控制單元52 ；根據(jù)初始化完成指令，輸出相位控制信號至DA轉(zhuǎn)換模塊62，將目標(biāo)位置 信息轉(zhuǎn)換為SPI信息輸出至第一控制單元4 ；根據(jù)停止指令，停止輸出相位控制信號至DA 轉(zhuǎn)換模塊62。驅(qū)動電機(jī)的控制器51還用于根據(jù)光電隔離模塊63輸出的限位信號，判斷步 進(jìn)電機(jī)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)運(yùn)行，且在超出預(yù)定的范圍時(shí)，產(chǎn)生中斷信號并輸出至第一控 制單元4。驅(qū)動電機(jī)的控制器51和第一控制單元4間根據(jù)SPI傳輸協(xié)議，以串行的方式傳 輸控制指令和/或數(shù)據(jù)。驅(qū)動電機(jī)的控制器51通常采用現(xiàn)場可編輯邏輯門陣列(Field ProgrammableGate Array, FPGA)芯片。啟動控制單元52 —端分別連接第一控制單元4和驅(qū)動電機(jī)的控制器51，另一端 連接第一驅(qū)動模塊61 ；用于存儲狀態(tài)控制信號；用于根據(jù)接收到的初始化信號，將其存儲 的狀態(tài)控制信號輸出至第一驅(qū)動模塊61 ；用于根據(jù)第一控制單元4輸出的初始化完成指 令，停止輸出狀態(tài)控制信號。啟動控制單元52通常采用復(fù)雜可編程邏輯器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD) 0由于步進(jìn)電機(jī)在啟動前需要保持零動作，也就是與步 進(jìn)電機(jī)連接的各管腳在步進(jìn)電機(jī)啟動前需要保持管腳狀態(tài)為“0”，而采用FPGA芯片的驅(qū)動 電機(jī)的控制器51在上電初始化過程中，輸出管腳的狀態(tài)不定，可為“0”或“ 1”，若在此時(shí)由 驅(qū)動電機(jī)的控制器51來控制步進(jìn)電機(jī)，就會造成步進(jìn)電機(jī)的誤動作；采用CPLD的啟動控制 單元52在上電初始化過程中，管腳的輸出狀態(tài)穩(wěn)定，因此，在上電初始化過程中，由啟動控 制單元52控制步進(jìn)電機(jī)，在上電初始化完成后，由驅(qū)動電機(jī)的控制器51來控制步進(jìn)電機(jī)， 這樣可進(jìn)一步提高控制地準(zhǔn)確性和精度。第一驅(qū)動模塊61 —端連接啟動控制單元52，另一端連接第二驅(qū)動模塊64，用于將 從啟動控制單元52獲取的狀態(tài)控制信號輸出至第二驅(qū)動模塊64。第一驅(qū)動模塊61可采用現(xiàn)有的4245驅(qū)動電路，在此不再對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。DA轉(zhuǎn)換模塊62—端連接驅(qū)動電機(jī)的控制器51，另一端連接第二驅(qū)動模塊64，用于 對驅(qū)動電機(jī)的控制器51輸出的相位控制信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出相位控制信號的模擬信 號至第二驅(qū)動模塊64。DA轉(zhuǎn)換模塊62可采用現(xiàn)有的ADC102S085芯片，在此不再對其結(jié)構(gòu) 進(jìn)行贅述。第二驅(qū)動模塊64用于根據(jù)第一驅(qū)動模塊61輸出的狀態(tài)控制信號和DA轉(zhuǎn)換模塊 62輸出的相位控制信號的模擬信號，輸出驅(qū)動信號至第二接口模塊12，以驅(qū)動連接于第二 接口模塊12的步進(jìn)電機(jī)。第二驅(qū)動模塊64可采用現(xiàn)有的UC3770A芯片，在此不再對其結(jié) 構(gòu)進(jìn)行贅述。光電隔離模塊63 —端連接第二接口模塊12，另一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制器51 ；用 于對第二接口模塊12輸出的限位信號進(jìn)行抗干擾處理，輸出處理后的限位信號至驅(qū)動電 機(jī)的控制器51。光電隔離模塊63可采用現(xiàn)有的對8路輸入信號進(jìn)行抗干擾處理的芯片，在 此不再對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。圖3為本實(shí)用新型驅(qū)動電機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。現(xiàn)結(jié)合圖2及圖3，對本實(shí) 用新型驅(qū)動電機(jī)的控制裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，具體如下驅(qū)動電機(jī)的控制裝置5包括驅(qū)動電機(jī)的控制器51和啟動控制單元52。其中，驅(qū)動 電機(jī)的控制器51包括總線解析模塊511、第一總線512、選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K 514和細(xì)分控制模塊515?？偩€解析模塊511 —端連接第一控制單元4，另一端連接第一總 線512 ；第一總線512的另一端分別連接選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514和細(xì)分控制 模塊515 ；選通模塊513的另一端分別連接軟啟軟?？刂颇K514和細(xì)分控制模塊515 ；軟 啟軟?？刂颇K514的另一端分別連接啟動控制單元52、細(xì)分控制模塊515和光電隔離模 塊63 ；細(xì)分控制模塊515另一端連接DA轉(zhuǎn)換模塊62?？偩€解析模塊511內(nèi)部存儲有選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514和細(xì)分控制 模塊515被分配的地址；用于對第一控制單元4輸出的SPI信息進(jìn)行解析，根據(jù)解析后獲得 的初始化指令生成選通軟啟軟?？刂颇K514的指令及軟起軟停控制指令，根據(jù)獲取的目 標(biāo)位置信息及解析后獲得的初始化完成指令生成選通細(xì)分控制模塊515的指令和細(xì)分控 制指令；將選通模塊513的地址及選通軟啟軟?？刂颇K514的指令、或者將選通模塊513 的地址及選通細(xì)分控制模塊515的指令輸出至第一總線512 ；將軟啟軟?？刂颇K514的 地址、軟啟軟?？刂浦噶?、運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信息輸出至第一總線512， 或者將軟起軟?？刂颇K514的地址和停止指令輸出至第一總線512;將細(xì)分控制模塊515 的地址、細(xì)分控制指令和細(xì)分精度輸出至第一總線512?？偩€解析模塊511還用于將軟啟軟 停控制模塊514通過第一總線512輸出的目標(biāo)位置信息和/或中斷信號轉(zhuǎn)換為SPI信息， 輸出至第一控制單元4。第一總線512包括控制總線5121、地址總線5122和數(shù)據(jù)總線5123?？刂瓶偩€5121 一端連接總線解析模塊511，另一端分別連接選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514和細(xì)分 控制模塊515，用于將總線解析模塊511輸出的控制指令傳輸至選通模塊513、軟啟軟?？?制模塊514和細(xì)分控制模塊515 ；地址總線5121 —端連接總線解析模塊511，另一端分別 連接選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514和細(xì)分控制模塊515，用于總線解析模塊511和 選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514、細(xì)分控制模塊515間的地址傳輸；數(shù)據(jù)總線5123 —
12端連接總線解析模塊511，另一端分別連接選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514和細(xì)分控 制模塊515，用于總線解析模塊511和選通模塊513、軟啟軟?？刂颇K514、細(xì)分控制模塊 515間的數(shù)據(jù)傳輸。選通模塊513根據(jù)其地址，從第一總線512上讀取選通軟起軟?？刂颇K514的 指令或選通細(xì)分控制模塊515的指令，根據(jù)指令輸出選通信號至軟啟軟?？刂颇K514或 細(xì)分控制模塊515。選通模塊513可采用現(xiàn)有的譯碼器，通過地址譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的選通信 號，在此不再對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行贅述。軟啟軟?？刂颇K514根據(jù)選通信號及地址，從第一總線512上讀取軟起軟?？?制指令、運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信息，或者從第一總線512上讀取停止指 令。軟啟軟停控制模塊514根據(jù)軟啟軟?？刂浦噶?，將系統(tǒng)的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的 時(shí)鐘信息；根據(jù)初始位置信息進(jìn)行拋物線插補(bǔ)運(yùn)算獲得目標(biāo)位置信息，通過第一總線512 輸出目標(biāo)位置信息至總線解析模塊511 ；根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息、運(yùn)行步數(shù)和目標(biāo)位置 信息計(jì)算獲得脈沖信號，輸出初始化信號至啟動控制單元52，輸出脈沖信號至細(xì)分控制模 塊515。軟起軟?？刂颇K514根據(jù)停止指令，停止輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊515。軟 啟軟?？刂颇K514進(jìn)一步用于根據(jù)光電隔離模塊63輸出的限位信號判斷運(yùn)轉(zhuǎn)中的步進(jìn) 電機(jī)是否超出預(yù)定的范圍，且在運(yùn)轉(zhuǎn)中的步進(jìn)電機(jī)超出預(yù)定的范圍后，通過第一總線512 輸出中斷信號至總線解析模塊511。細(xì)分控制模塊515根據(jù)選通信號及地址，從第一總線512上讀取細(xì)分控制指令和 細(xì)分精度；根據(jù)獲取的細(xì)分精度、脈沖信號，對存儲的波形進(jìn)行細(xì)分，獲得相位控制信號并 輸出至DA轉(zhuǎn)換模塊62。其中，軟啟軟?？刂颇K514包括時(shí)鐘控制模塊5141、參數(shù)設(shè)置模塊5142、速度 控制模塊5143和寄存器設(shè)置模塊5144 ；細(xì)分控制模塊515包括細(xì)分模塊5151、計(jì)數(shù)模塊 5152、相位分配模塊5153、多個(gè)雙口 RAM5154和DA控制模塊5155。參數(shù)設(shè)置模塊5142根據(jù)選通信號及其地址，從第一總線512上讀取運(yùn)行步數(shù)、系 統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信息，輸出系統(tǒng)的時(shí)鐘信息至?xí)r鐘控制模塊5141，輸出初始位置 信息和運(yùn)行步數(shù)至速度控制模塊5143。具體地，參數(shù)設(shè)置模塊5142根據(jù)時(shí)鐘控制模塊5141 和速度控制模塊5143的地址，將從第一總線512上讀取的數(shù)據(jù)分配給相應(yīng)的模塊。時(shí)鐘控制模塊5141根據(jù)選通信號及系統(tǒng)的時(shí)鐘信息，將系統(tǒng)的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)換為 步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息，輸出轉(zhuǎn)換后的時(shí)鐘信息至速度控制模塊5143。速度控制模塊5143根據(jù)選通信號及地址，從第一總線512上讀取軟啟軟?？刂?指令；根據(jù)軟啟軟?？刂浦噶?、初始位置信息、運(yùn)行步數(shù)和時(shí)鐘控制模塊5141輸出的轉(zhuǎn)換 后的時(shí)鐘信息，利用拋物線插補(bǔ)運(yùn)算獲得目標(biāo)位置信息及脈沖信號，輸出目標(biāo)位置信息至 寄存器設(shè)置模塊5144，輸出初始化信號至啟動控制單元52，輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊 515中的計(jì)數(shù)模塊5152。速度控制模塊5143可進(jìn)一步根據(jù)光電隔離模塊63輸出的限位信 號判斷步進(jìn)電機(jī)是否超出預(yù)設(shè)的范圍，且在其超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)，通過第一總線512輸出中 斷信號至總線解析模塊511。速度控制模塊5143根據(jù)選通信號及地址，從第一總線512上 讀取停止指令，根據(jù)停止指令停止輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊515中的計(jì)數(shù)模塊5152。 速度控制模塊5143中可存儲有拋物線插補(bǔ)算法，拋物線插補(bǔ)算法屬于現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容，在 此不再贅述。速度控制模塊5143可根據(jù)參數(shù)設(shè)置模塊5142輸出的用戶設(shè)定的相關(guān)控制參數(shù)，利用其存儲的拋物線插補(bǔ)算法，獲得符合用戶需求的用以控制步進(jìn)電機(jī)的脈沖信號，無 需在每次控制參數(shù)改變時(shí)重新修改拋物線插補(bǔ)算法，提高了系統(tǒng)的通用性和可移植性，避 免了現(xiàn)有的單片機(jī)控制方式中存在的可移植性和通用性較差的問題。寄存器設(shè)置模塊5144根據(jù)選通信號，通過第一總線512輸出目標(biāo)位置信息和/或 中斷信號至總線解析模塊511。細(xì)分模塊5151根據(jù)選通信號及其地址，從第一總線512上讀取細(xì)分控制指令及細(xì) 分精度，輸出細(xì)分精度至計(jì)數(shù)模塊5152。計(jì)數(shù)模塊5151根據(jù)選通信號、速度控制模塊5143輸出的脈沖信號和細(xì)分精度， 對每一周期的脈沖信號進(jìn)行細(xì)分獲得脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)，輸出脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至相位分配模塊 5153。相位分配模塊5153存儲有波形數(shù)據(jù)，根據(jù)選通信號及脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)，對存儲的波 形數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分，輸出波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至多個(gè)雙口 RAM5154。多個(gè)雙口 RAM5154對獲取的波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并根據(jù)選通信號輸出存儲的 多個(gè)波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至DA控制模塊5155。雙口 RAM的個(gè)數(shù)可根據(jù)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行設(shè)置，比如 若步進(jìn)電機(jī)為2相的，則采用2個(gè)雙口 RAM ；若步進(jìn)電機(jī)為3相的，則采用3個(gè)雙口 RAM。DA控制模塊5155根據(jù)選通信號，將接收到的多個(gè)波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相位控制 信號，輸出相位控制信號至DA轉(zhuǎn)換模塊62。所述相位控制信號為階梯波形信號。本實(shí)用新型的上述較佳實(shí)施例中，驅(qū)動電機(jī)的控制裝置根據(jù)用戶設(shè)定的控制參 數(shù)，對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行軟啟軟?？刂坪图?xì)分控制，提高了控制的準(zhǔn)確性和精度；當(dāng)用戶設(shè)定的 控制參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，驅(qū)動電機(jī)的控制裝置可根據(jù)其存儲的算法和新的控制參數(shù)對步進(jìn)電 機(jī)進(jìn)行軟啟軟?？刂坪图?xì)分控制，無需再針對新的控制參數(shù)編寫相應(yīng)的驅(qū)動程序，避免了 現(xiàn)有的單片機(jī)控制方式中存在的通用性和可移植性較差的問題。本實(shí)用新型的驅(qū)動電機(jī)的 控制系統(tǒng)還可進(jìn)一步根據(jù)存儲的目標(biāo)位置信息，在本次啟動時(shí)將上次掉電時(shí)存儲的目標(biāo)位 置信息作為初始位置信息，對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行上電復(fù)位操作，進(jìn)一步提高了控制的準(zhǔn)確性。綜上所述，以上為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非用來限定本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種驅(qū)動電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括用于通訊轉(zhuǎn)換單元與外圍設(shè)備間數(shù)據(jù)和指令交互、及驅(qū)動單元與步進(jìn)電機(jī)間數(shù)據(jù)和指令交互的接口單元，輸出電壓至電源轉(zhuǎn)換單元及驅(qū)動單元；電源轉(zhuǎn)換單元，一端連接接口單元，另一端分別連接通訊轉(zhuǎn)換單元、第一控制單元和驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，將接口單元輸出的電壓轉(zhuǎn)換為通訊轉(zhuǎn)換單元、第一控制單元、驅(qū)動電機(jī)的控制裝置及步進(jìn)電機(jī)所需的電壓；通訊轉(zhuǎn)換單元，一端連接接口單元，另一端連接第一控制單元，對第一控制單元和外圍設(shè)備間交互的數(shù)據(jù)和指令進(jìn)行轉(zhuǎn)換；第一控制單元，另一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，將外部輸入的指令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SPI信息，輸出轉(zhuǎn)換后的SPI信息至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；將驅(qū)動電機(jī)的控制裝置輸出的SPI信息輸出至通訊轉(zhuǎn)換單元；所述SPI信息為符合SPI傳輸協(xié)議的控制指令和/或數(shù)據(jù)；所述第一控制單元輸出的SPI信息中的數(shù)據(jù)包括步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息、初始位置信息及細(xì)分精度，所述第一控制單元輸出的SPI信息中的控制指令為初始化指令或初始化完成指令；驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，另一端連接驅(qū)動單元；解析第一控制單元輸出的SPI信息，根據(jù)解析后獲得的初始化指令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分精度，對初始位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號，輸出狀態(tài)控制信號至驅(qū)動單元；根據(jù)初始化完成指令輸出相位控制信號至驅(qū)動單元；將目標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換為SPI信息輸出至第一控制單元；驅(qū)動單元，另一端連接接口單元；根據(jù)獲取的狀態(tài)控制信號和相位控制信號，輸出驅(qū)動信號至接口單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)還包括存儲單元和電源檢測單元； 所述電源檢測單元一端連接電源轉(zhuǎn)換單元的輸出端與接口單元連接的一端，另一端連接第一控制單元；檢測電源轉(zhuǎn)換單元通過接口單元輸出至步進(jìn)電機(jī)的電壓，且在檢測到電 壓小于電源轉(zhuǎn)換單元輸出的電壓后，輸出掉電信號至第一控制單元；所述第一控制單元還從獲取的SPI信息中讀取目標(biāo)位置信息，輸出目標(biāo)位置信息至存 儲單元保存；根據(jù)接收到的掉電信號，輸出停止指令至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；從存儲單元 中讀取前一次掉電時(shí)存儲的目標(biāo)位置信息，將所述目標(biāo)位置信息作為本次啟動的初始位置 信息輸出至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；所述驅(qū)動電機(jī)的控制裝置還根據(jù)停止指令，停止輸出相位控制信號至驅(qū)動單元； 所述存儲單元與第一控制單元連接，用以存儲第一控制單元輸出的目標(biāo)位置信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動單元包括第一驅(qū)動模塊，一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，另一端連接第二驅(qū)動模塊，將從驅(qū)動電 機(jī)的控制裝置獲取的狀態(tài)控制信號輸出至第二驅(qū)動模塊；DA轉(zhuǎn)換模塊，一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，另一端連接第二驅(qū)動模塊，對驅(qū)動電機(jī)的 控制裝置輸出的相位控制信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，輸出相位控制信號的模擬信號至第二驅(qū)動模 塊；第二驅(qū)動模塊，另一端連接接口單元，根據(jù)狀態(tài)控制信號和相位控制信號的模擬信號， 輸出驅(qū)動信號至接口單元。2
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動單元還包括光電隔離模塊；所述光電隔離模塊一端連接接口單元，另一端連接驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，將從接口單 元獲取的限位信號輸出至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；所述驅(qū)動電機(jī)的控制裝置還根據(jù)獲取的限位信號判斷步進(jìn)電機(jī)是否在預(yù)定的范圍內(nèi)， 且在超出預(yù)定范圍時(shí)產(chǎn)生中斷信號，將中斷信號轉(zhuǎn)換成SPI信息輸出至第一控制單元；所述第一控制單元還從接收到的SPI信息中獲取中斷信號，輸出停止指令至驅(qū)動電機(jī) 的控制裝置。
5.一種驅(qū)動電機(jī)的控制裝置，其特征在于，該裝置包括驅(qū)動電機(jī)的控制器及與驅(qū)動 電機(jī)的控制器連接的啟動控制單元；所述驅(qū)動電機(jī)的控制器解析外部輸入的SPI信息；根據(jù)解析后獲得的初始化指令、步 進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分精度，對初始位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì) 分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號，輸出初始化信號至啟動控制單元；根據(jù)解析后 獲得的初始化完成指令，輸出相位控制信號，將目標(biāo)位置信息轉(zhuǎn)換為SPI信息輸出；所述 SPI信息為符合SPI傳輸協(xié)議的控制指令和/或數(shù)據(jù)；所述啟動控制單元存儲狀態(tài)控制信號，根據(jù)接收到的初始化信號輸出狀態(tài)控制信號， 根據(jù)外部輸入的初始化完成指令停止輸出狀態(tài)控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述驅(qū)動電機(jī)的控制器還根據(jù)外部輸入 的限位信號判斷步進(jìn)電機(jī)是否超出預(yù)定的范圍，且在超出預(yù)定的范圍時(shí)，產(chǎn)生中斷信號并 輸出。
7.—種驅(qū)動電機(jī)的控制器，其特征在于，該控制器包括總線解析模塊，一端連接外部元件，另一端連接第一總線；存儲選通模塊、軟啟軟?？?制模塊和細(xì)分控制模塊的地址；對外部輸入的SPI信息進(jìn)行解析，根據(jù)解析后獲得的初始 化指令生成選通軟啟軟?？刂颇K的指令及軟起軟停控制指令，根據(jù)獲取的目標(biāo)位置信息 及解析后獲得的初始化完成指令生成選通細(xì)分控制模塊的指令和細(xì)分控制指令；將選通模 塊的地址及選通軟啟軟?？刂颇K的指令、或者將選通模塊的地址及選通細(xì)分控制模塊的 指令輸出至第一總線；將軟啟軟停控制模塊的地址、軟啟軟停控制指令、運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的 時(shí)鐘信息和初始位置信息輸出至第一總線；將細(xì)分控制模塊的地址、細(xì)分控制指令和細(xì)分 精度輸出至第一總線；第一總線，另一端分別連接選通模塊、軟啟軟停控制模塊和細(xì)分控制模塊； 選通模塊，另一端分別連接軟啟軟?？刂颇K和細(xì)分控制模塊；根據(jù)其地址，從第一總 線上讀取選通軟起軟?？刂颇K的指令或選通細(xì)分控制模塊的指令，根據(jù)讀取的指令輸出 選通信號至軟啟軟停控制模塊或細(xì)分控制模塊；軟啟軟?？刂颇K，另一端分別連接啟動控制單元和細(xì)分控制模塊；根據(jù)選通信號及 地址，從第一總線上讀取軟起軟?？刂浦噶?、運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信息； 根據(jù)軟啟軟?？刂浦噶?，將系統(tǒng)的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息，根據(jù)初始位置信 息進(jìn)行拋物線插補(bǔ)運(yùn)算獲得目標(biāo)位置信息，通過第一總線輸出目標(biāo)位置信息至總線解析模 塊；根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息、運(yùn)行步數(shù)和目標(biāo)位置信息計(jì)算獲得脈沖信號，輸出初始化信 號至啟動控制單元，輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊；細(xì)分控制模塊，根據(jù)選通信號及地址，從第一總線上讀取細(xì)分控制指令和細(xì)分精度；根據(jù)獲取的細(xì)分精度、脈沖信號，對存儲的波形進(jìn)行細(xì)分，獲得相位控制信號并輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制器，其特征在于，所述軟啟軟?？刂颇K還根據(jù)外部輸入的限位信號判斷步進(jìn)電機(jī)是否在預(yù)定的范圍 內(nèi)，且在超出預(yù)定范圍時(shí)產(chǎn)生中斷信號，通過第一總線輸出中斷信號至總線解析模塊；所述總線解析模塊將中斷信號轉(zhuǎn)換為SPI信息后輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制器，其特征在于，所述軟啟軟停控制模塊包括參數(shù)設(shè)置模塊，根據(jù)選通信號及其地址，從第一總線上讀取運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息和初始位置信息，輸出系統(tǒng)的時(shí)鐘信息至?xí)r鐘控制模塊，輸出初始位置信息和運(yùn)行步數(shù)至 速度控制模塊；時(shí)鐘控制模塊，根據(jù)選通信號，將系統(tǒng)的時(shí)鐘信息轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)的時(shí)鐘信息，輸出轉(zhuǎn) 換后的時(shí)鐘信息至速度控制模塊；速度控制模塊，根據(jù)選通信號及地址，從第一總線上讀取軟啟軟停控制指令；根據(jù)軟 啟軟?？刂浦噶睢⒊跏嘉恢眯畔?、運(yùn)行步數(shù)和時(shí)鐘控制模塊輸出的轉(zhuǎn)換后的時(shí)鐘信息，利用 存儲的拋物線插補(bǔ)運(yùn)算獲得目標(biāo)位置信息及脈沖信號，輸出目標(biāo)位置信息至寄存器設(shè)置模 塊，輸出脈沖信號至細(xì)分控制模塊，輸出初始化信號；根據(jù)外部輸入的限位信號判斷步進(jìn)電 機(jī)是否超出預(yù)設(shè)的范圍，且在其超出預(yù)設(shè)范圍時(shí)產(chǎn)生終端信號，通過第一總線輸出中斷信 號至總線解析模塊；寄存器設(shè)置模塊，根據(jù)選通信號，通過第一總線輸出目標(biāo)位置信息和/或中斷信號至 總線解析模塊。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的控制器，其特征在于，所述細(xì)分控制單元包括細(xì)分模塊，根據(jù)選通信號及地址，從第一總線上讀取細(xì)分控制指令及細(xì)分精度，輸出細(xì) 分精度至計(jì)數(shù)模塊；計(jì)數(shù)模塊，根據(jù)選通信號、速度控制模塊輸出的脈沖信號和細(xì)分精度，對每一周期的脈 沖信號進(jìn)行細(xì)分獲得脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)，輸出脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至相位分配模塊；相位分配模塊，存儲有波形數(shù)據(jù)，根據(jù)選通信號及脈沖細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)，對存儲的波形數(shù)據(jù)進(jìn) 行細(xì)分，輸出波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至多個(gè)雙口 RAM ；多個(gè)雙口 RAM，對獲取的波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲，并根據(jù)選通信號輸出存儲的多個(gè)波形 細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)至DA控制模塊；DA控制模塊，根據(jù)選通信號，將接收到的多個(gè)波形細(xì)分?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相位控制信號，輸出 相位控制信號。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種驅(qū)動電機(jī)的控制器、控制裝置和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的第一控制單元將外部輸入的指令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SPI信息，輸出轉(zhuǎn)換后的SPI信息至驅(qū)動電機(jī)的控制裝置；驅(qū)動電機(jī)的控制裝置根據(jù)解析后獲得的初始化指令、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行步數(shù)、系統(tǒng)的時(shí)鐘信息及細(xì)分精度，對初始位置信息進(jìn)行軟啟軟停處理和細(xì)分處理，獲得目標(biāo)位置信息和相位控制信號，輸出狀態(tài)控制信號至驅(qū)動單元；根據(jù)初始化完成指令輸出相位控制信號至驅(qū)動單元；驅(qū)動單元根據(jù)獲取的狀態(tài)控制信號和相位控制信號，輸出驅(qū)動信號。采用本實(shí)用新型的系統(tǒng)、裝置及控制器，能夠提高可移植性和通用性，提高控制精度。
文檔編號H02P8/14GK201674453SQ20102022455
公開日2010年12月15日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月7日
發(fā)明者李壯, 王麗霞, 顧瑞娟 申請人:北京國科環(huán)宇空間技術(shù)有限公司