本發(fā)明涉及步進(jìn)電機(jī)速度控制
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法。
背景技術(shù)：
：為避免步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于慣性作用發(fā)生失步現(xiàn)象，步進(jìn)電機(jī)在開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)由低速逐漸加速至高速，在停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)應(yīng)當(dāng)逐漸減速停止。采用分支控制結(jié)構(gòu)在FPGA中實(shí)現(xiàn)會(huì)占用較多的硬件資源，使用單一控制結(jié)構(gòu)更加節(jié)省硬件資源，但是，目前現(xiàn)有技術(shù)沒有實(shí)現(xiàn)在FPGA中使用單一控制結(jié)構(gòu)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度進(jìn)行控制。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在FPGA中使用單一控制結(jié)構(gòu)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的速度進(jìn)行控制。本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一方面，一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法，包括以下步驟：步驟1、設(shè)定加減速閾值為M，最大步間隔為T1，最小步間隔為T2，實(shí)時(shí)步間隔T＝T1，加速減速階段的步間隔之差ΔT＝(T1－T2)/M；步驟2、接收目標(biāo)角度值A(chǔ)1；步驟3、計(jì)算目標(biāo)角度值A(chǔ)1與當(dāng)前角度值A(chǔ)0的步差絕對(duì)值X＝|A1－A0|；步驟4、當(dāng)步差絕對(duì)值0＜X≤M時(shí)，進(jìn)入步驟5，當(dāng)步差絕對(duì)值X＞M時(shí)，進(jìn)入步驟6，當(dāng)X＝0時(shí)，控制結(jié)束，轉(zhuǎn)動(dòng)停止；步驟5、等待時(shí)間T后發(fā)出一次轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)，然后X＝X－1，若T＜T1， 則T＝T+ΔT，若T≥T1，則T＝T，進(jìn)入步驟4；步驟6、等待時(shí)間T后發(fā)出一次轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)，然后X＝X－1，若T＞T2，則T＝T－ΔT，若T≤T2，則T＝T，進(jìn)入步驟4。進(jìn)一步的，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)總步數(shù)X大于2M時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)由最低速加速轉(zhuǎn)動(dòng)M步后達(dá)到最高速，然后以最高速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)X－2M步后開始減速，減速轉(zhuǎn)動(dòng)M步后達(dá)到最低速，然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)總步數(shù)X大于M，小于等于2M時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)由最低速加速轉(zhuǎn)動(dòng)X－M步后開始減速，減速轉(zhuǎn)動(dòng)X－M步后達(dá)到最低速，然后以最低速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2M－X步后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)總步數(shù)X小于等于M時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以最低速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)X步后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，一種用于步進(jìn)電機(jī)速度控制的FPGA控制電路，該電路包含如下功能模塊：差值絕對(duì)值計(jì)算模塊：用于計(jì)算目標(biāo)角度與當(dāng)前角度的步數(shù)差值絕對(duì)值；閾值比較模塊：用于比較當(dāng)前步差與閾值，從而決定加速、減速、保持當(dāng)前速度或停止；步間計(jì)時(shí)模塊：用于根據(jù)步間距計(jì)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)輸出。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法，采用FPGA對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行速度控制，使用單一控制結(jié)構(gòu)，資源占用量少，而且能夠根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)的不同改變速度控制策略。附圖說明所包括的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的進(jìn)一步的理解，其構(gòu)成了說明書的一部分，用于例示本發(fā)明的實(shí)施例，并與文字描述一起來闡釋本發(fā)明的原理。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法的流程圖；圖2、圖3、圖4為本發(fā)明實(shí)施例中步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)不同時(shí)的速度規(guī)劃曲線；圖5為本發(fā)明實(shí)施例中FPGA硬件實(shí)現(xiàn)框圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。在下面的描述中，出于解釋而非限制性的目的，闡述了具體細(xì)節(jié)，以幫助全面地理解本發(fā)明。然而，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的是，也可以在脫離了這些具體細(xì)節(jié)的其它實(shí)施例中實(shí)踐本發(fā)明。在此需要說明的是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本發(fā)明，在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關(guān)的設(shè)備結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法，如圖1所示，包括以下步驟：101、設(shè)定加減速閾值為M，最大步間隔為T1，最小步間隔為T2，實(shí)時(shí)步間隔T＝T1，加速減速階段的步間隔之差ΔT＝(T1－T2)/M；102、接收目標(biāo)角度值A(chǔ)1；103、計(jì)算目標(biāo)角度值A(chǔ)1與當(dāng)前角度值A(chǔ)0的步差絕對(duì)值X＝|A1－A0|；104、判斷當(dāng)步差絕對(duì)值與M關(guān)系，當(dāng)步差絕對(duì)值0＜X≤M時(shí)，進(jìn)入步驟105，當(dāng)步差絕對(duì)值X＞M時(shí)，進(jìn)入步驟106，當(dāng)X＝0時(shí)，控制結(jié)束，轉(zhuǎn)動(dòng)停止；105、等待時(shí)間T后發(fā)出一次轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)，然后X＝X－1，若T＜T1，則 T＝T+ΔT，若T≥T1，則T＝T，進(jìn)入步驟104；106、等待時(shí)間T后發(fā)出一次轉(zhuǎn)動(dòng)控制信號(hào)，然后X＝X－1，若T＞T2，則T＝T－ΔT，若T≤T2，則T＝T，進(jìn)入步驟104。進(jìn)一步的，如圖2、所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)總步數(shù)X大于2M時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)由最低速加速轉(zhuǎn)動(dòng)M步后達(dá)到最高速，然后以最高速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)X－2M步后開始減速，減速轉(zhuǎn)動(dòng)M步后達(dá)到最低速，然后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，如圖3所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)總步數(shù)X大于M，小于等于2M時(shí)，步進(jìn)電機(jī)會(huì)由最低速加速轉(zhuǎn)動(dòng)X－M步后開始減速，減速轉(zhuǎn)動(dòng)X－M步后達(dá)到最低速，然后以最低速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)2M－X步后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。進(jìn)一步的，如圖4所示、當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)總步數(shù)X小于等于M時(shí)，步進(jìn)電機(jī)以最低速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)X步后停止轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于FPGA的步進(jìn)電機(jī)速度控制方法，采用FPGA對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行速度控制，使用單一控制結(jié)構(gòu)，資源占用量少，而且能夠根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)的不同改變速度控制策略。為了實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于步進(jìn)電機(jī)速度控制的FPGA控制電路，如圖5所示，該電路包含如下功能模塊：差值絕對(duì)值計(jì)算模塊：用于計(jì)算目標(biāo)角度與當(dāng)前角度的步數(shù)差值絕對(duì)值；閾值比較模塊：用于比較當(dāng)前步差與閾值，從而決定加速、減速、保持當(dāng)前速度或停止；步間計(jì)時(shí)模塊：用于根據(jù)步間距計(jì)時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)輸出。例如，設(shè)置加減速閾值M＝4步，最大步差為T1＝32us，最小步差T2＝16us，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)10步時(shí)，電機(jī)加減速情況如下：當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)8步時(shí)，電機(jī)加減速情況如下：步計(jì)數(shù)876543步間隔32us28us24us20us16us20us24us步計(jì)數(shù)210步間隔28us32us當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)7步時(shí)，電機(jī)加減速情況如下：步計(jì)數(shù)765432步間隔32us28us24us20us24us28us32us步計(jì)數(shù)10步間隔32us當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)4步時(shí)，電機(jī)加減速情況如下：步計(jì)數(shù)43210步間隔32us32us32us32us32us如上針對(duì)一種實(shí)施例描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個(gè)或更多個(gè)其它實(shí)施例中使用，和/或與其它實(shí)施例中的特征相結(jié)合或替代其它實(shí) 施例中的特征使用。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，術(shù)語“包括/包含”在本文使用時(shí)指特征、整件、步驟或組件的存在，但并不排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、整件、步驟、組件或其組合的存在或附加。這些實(shí)施例的許多特征和優(yōu)點(diǎn)根據(jù)該詳細(xì)描述是清楚的，因此所附權(quán)利要求旨在覆蓋這些實(shí)施例的落入其真實(shí)精神和范圍內(nèi)的所有這些特征和優(yōu)點(diǎn)。此外，由于本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到很多修改和改變，因此不是要將本發(fā)明的實(shí)施例限于所例示和描述的精確結(jié)構(gòu)和操作，而是可以涵蓋落入其范圍內(nèi)的所有合適修改和等同物。本發(fā)明未詳細(xì)說明部分為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知技術(shù)。當(dāng)前第1頁1 2 3