在許多光學測量或儀器儀表中都要用到步進電機，但目前通常是應用單片機進行時序控制，再應用現(xiàn)成的驅動器，這樣勢必會提高儀器儀表的成本和使用。本文針對這個問題設計了一個三相步進電機控制和驅動系統(tǒng)，該系統(tǒng)結構簡單、體積小、成本低，稍加改動可以方便的應用到許多系統(tǒng)中。
1系統(tǒng)構成1.1關于步進電機步進電機作為一種把數(shù)字電脈沖信號轉換成機械角位移的機電元件，具有控制簡單、價格低、維護容易、定位精度高、無累積位置誤差、可自鎖、控制成本低等特點而得到廣泛應用。通常步進電機工作時，每相繞組由專門驅動電源通過“環(huán)形分配器”按一定規(guī)律輪流通電。環(huán)形分配器輸出的各路脈沖電壓信號，經過各自的放大器放大后送入步進電機的各相繞組，使步進電機一步步轉動。
1.2控制與驅動電路近幾年來fpga以其高性能、高可靠性及輸出邏輯結構可組態(tài)等特性，廣泛用來構成譯碼器、優(yōu)先編碼器、多路開關、數(shù)據(jù)比較器、移位寄存器、計數(shù)器、總線仲裁器等叭而采用fpga器件對三相步進電機轉動的時序進行控制，不僅簡化了系統(tǒng)的結構、降低了成本、而且編程靈活方便，提高了系統(tǒng)的可靠性，使系統(tǒng)具有更強的通用性。同時我們采用由7個硅npn達林頓晶體管陣列組成的uln2003來驅動步進電機。它能與ttl和cmos電路直接相連，可以直接處理原先需要標準邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)；高耐壓，工作電流大，灌電流可達500ma，并且在關態(tài)時可以承受50v的電壓。
fpga步進電機時序控制器的實現(xiàn)bookmark4 2.1步進電機的時序要求混合式步進電動機，工作時要求定子磁極的極性交變。通常要求其繞組由雙極性驅動電路驅動，即繞組電流能正、反向流動是提供給驅動器的時序信號，對應電機的a、b、c三相。此時三相六拍控制時序如所示。
三相步進電機三相六拍時序圖設計一個步進電機控制器，可根據(jù)外部動作命令對步進電機實現(xiàn)相應的操作。在此使用有限狀態(tài)機來進行設計。其中進行正反轉控制的狀態(tài)機如所示。當方向控制信號d為高電平時，電機正向轉動；方向控制信號d為低電平時，電機反向轉動。其相應的vhdl程序如下：4結束語在fpga中使用軟核處理器nios比硬核的優(yōu)（上接第34頁）2.3系統(tǒng)仿真與調試我們先應用maxplus！進行仿真，控制器的符號如。對于該控制器，我們設置的各個控制信號均是外部電鍵，此外cp為時鐘信號，rate調速方式為：內部數(shù)據(jù)選擇器根據(jù)rate值將移位寄存器的時鐘分別和cp及八進制計數(shù)器的輸出端相連，以對cp進行1、2、4、8分頻。stepout輸出的時序通過光電耦合直接送驅動器uln2003，如果為了提高uln2003的驅動能力可以在其輸出端加上拉電阻。
學出版社，2002.朱全慶，等。片上系統(tǒng)中的ip復用。半導體技術，2001，26（7）：3-8.任愛鋒，等。基于fpga的嵌入式系統(tǒng)設計。西安電子科技大學出版社，2004.潘松，黃繼業(yè)。eda技術實用教材。北京科技出版社，2002.李維州，郭強。液晶顯示應用技術。北京電子工業(yè)出版社，2002.包明（1964-）男，碩士，副教授，主要從事eda技術和計算機檢測技術的研究工作。
（劉鵬編發(fā)）從以上可以看出，應用fpga控制步進電機電路設計簡單、價格低廉、應用方便、系統(tǒng)可靠、靈活性大，而且轉動平穩(wěn)，轉動誤差小。如果對此電路和程序上稍作修改可用于其它光學儀器儀表、光機電一體化系統(tǒng)及單通道多光譜成像中。
：鞏經理
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