检测的。在这种脉冲中, 一旦发出错误脉冲, 所产生
的误差是在下次重新开始前无法修正的; 同时由脉
冲列控制的步进电机角位移 (位置) 由脉冲个数来决
定, 而转速取决于脉冲频率; 在位置控制中, 步进电
机要经过加速一匀速一降速过程, 而且要求加速、降
速时间尽量短, 匀速时的速度尽量高, 因而需要对角
位移 (位置) 和速度加以控制。

　位置、速度控制原理与设计

设计了伺服电机控制的智能化集成电路, 这些

智能化模块把不同功能的功率单元、逻辑单元、传感
单元、调节控制单元和保护单元集成在一起, 构成了
步进式高可靠性的伺服系统。如图 3 所示。该系统
由 L 320

gÙ1gÙ2 三种集成芯片与单片机组合构成。

L 320

gÙ1gÙ2 是意大利 SGS 公司为步进电机设计的芯

片, 其中 L 320 为转速

gÙ电压变换器加基准电压发生

器, L 321 为数

gÙ模转换加速器gÙ位置调节器,L 322 为

步进电机驱动器。

从图 3 看出, 单片机发出的控制指令送至L 321

(其内设有 A

gÙ

D 转换器及误差发生器) , L 321 产生

的控制电压驱动 L 322 步进驱动器, 安装在电机轴
上的光电脉冲发生器产生的信号由L 320 为转速

gÙ

电压变换器处理, 产生的转速和位置反馈信号送至

L 321, 直线位移

gÙ轴角位置反馈信号送至微处理器,

从而构成微处理机控制的模块化步进电机位置

gÙ速

度伺服系统。

图

　由

L 320

gÙ

组成的微机控制的步进伺服系统

启动系统时, 工作于速度控制模式, 单片机发出

速度需求码 (控制指令) 到 L 321 时动作开始。此时

步进电机转速为零, 产生峰值电流使电机加速并快
速启动。当步进电机加速时, 速度反馈电压上升, 系
统工作于速度闭环模式。快速移至协调位置时, 单片
机亦同时监控从脉冲发生器输出的信号, 当接近协
调位置时适当地减少转速给定值。每当速度需求码

减少时, 电机由速度控制回路制动。最后当速度给定
值为零时, 表示协调位置已非常接近, 单片机系统工
作模式为位置控制模式, 步进电机立即在指定位置
上停止并锁定在此位置上, 控制过程如图 4 所示。

图

　系统工作于两种模式的电机转速和电流波形

　编程控制及源代码

在位置控制中, 精度、时间、速度是应当考虑的

主要指标

[ 6 ]

。对微小位置的重复控制可采用自启动

区域内的频率、恒速直接启动的方式, 当自启动频率
不太高时, 为了在启动区域内尽可能提高运行速度,
可将启动时的第二个脉冲和停止时的最后一个脉冲
推迟发出, 以实现自启动区域内的高速响应。

在程序编写中, 使用软件脉冲分配器, 利用并行

接口芯片 8155 的 A 口到功率驱动器的输入端。这
时微处理器完全专用于步进电机的控制, 同时 8155
为带有 I

gÙ

O 端口 RAM , 因此在使用时必须给片内

的命令寄存器写命令字, 以设置其中 I

gÙ

O 的工作方

式。命令寄存器的地址为 XOH , A 口的地址为

X 01H。输入的指令为: 存储单元

0001= 4

PU L SE

0002= 3

PU L SE

0003= 2

PU L SE

0004= 1

PU L SE

0005+ 0006= D ELA Y T IM E

STA R 　M OV 　A , 01H ; 设置 8155 的端口 A 为输
出

OU T 　X 0H ; 命令字写入命令寄存器

R EPEA T 　L X I　B , 0004;

表中的第 4 步,BC

δ 0004

F IN ISH

TABL E 　L X I　H , 0000; 指向表格开始,

—

基于

X - Y

控制平台的步进电机单片闭环控制系统　李颖　张伏生　张志勇