技術(shù)創(chuàng)新刖目步進電機是機電設(shè)備中廣泛使用的一種電機，以控制、驅(qū)動裝置構(gòu)成的步進電機伺服系統(tǒng)在經(jīng)濟型數(shù)控機床、機器人、工業(yè)過程控制及儀器儀表等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。過去由純電路設(shè)計的步進電機控制和驅(qū)動電路，往往電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用元器件多而成本高且通用性差。如果采用微型計算技術(shù)，以及軟件編程的方法，將會避免復(fù)雜電路的設(shè)計，降低元器件的成本，使步進電機控制更具有通用性和靈活性。
我們本次設(shè)計的控制器是以pc/104作為步進電機控制的一套系統(tǒng)，從而實現(xiàn)對三軸轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)角的有效控制。因此根據(jù)實際應(yīng)用的情況，我們將主要精力放在控制軟件的設(shè)計上。
2系統(tǒng)硬件實現(xiàn)嵌入式計算機pc/104是近年來發(fā)展起來的一種新型計算機，由于使用方便，在各種控制系統(tǒng)中得到越來越多的應(yīng)用。它將一臺計算機集成為一塊體積很小的線路板模塊，包括cpu、內(nèi)存、兩個rs-232串口，1個并口104總線；支持crt/lcd顯示，以實時顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)；具有硬盤及軟驅(qū)接口；帶一定容量的flash電子盤，存儲控制軟件及相關(guān)數(shù)據(jù)；可方便地進行高級語言編程由于高度集成化，大大簡化了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，提高了可靠性；裝備了操作系統(tǒng)，方便了軟件開發(fā)；處理速度快，控制系統(tǒng)的實時性明顯優(yōu)劉奕辰：碩士研究生基金資助：第二炮兵預(yù)研項目編號不公開于傳統(tǒng)的微處理器；另外可根據(jù)系統(tǒng)需要，方便地擴展不同的接口板如a/d、d/a、i/o、timer等，具有良好的擴展性。系統(tǒng)采用pc/104，電路簡單可靠，結(jié)構(gòu)緊湊。對于不同型號的步進電機的控制，不需改變硬件電路，通過修改軟件，即能實現(xiàn)多種控制，靈活方便，通用性強，成本低，具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。
在接口電路中，我們采用48路強驅(qū)動數(shù)字輸出板（hsm-3221/3222）作為i/o電路。hsm-3221/3222板是基于pc/104總線的48路強驅(qū)動數(shù)字輸出板。其輸出的最大電流達250ma.該48路數(shù)字i/o可分成兩組24路數(shù)字i/o，每組又分成三個8位接口。該板的核心芯片是82c55a.hsm-3222與hsm-3221不同之處在于其輸出端接有上拉電阻，電阻可根據(jù)實際需要選擇（如5.6k、10k等）。其軟件開發(fā)方式靈活方便，系統(tǒng)修改方便快捷，從而可以降低設(shè)計風險。
本控制器是通過開環(huán)實現(xiàn)的，因此系統(tǒng)的硬件比較簡單，其總體結(jié)構(gòu)如所示。整個系統(tǒng)由pc/104、顯示器、鍵盤、hsm-3221/3222以及步進電機及其驅(qū)技術(shù)創(chuàng)新初始化中所輸入的角度的正負值之間進行往返運動。
微機通過pc/104標準接口和接口電路連接，接口板由hsm-3221/3222和必要的外圍電路組成。它接受cpu發(fā)送的動作指令，并將這些指令轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的脈沖、方向信號，通過步進電機驅(qū)動器指揮步進電機動作，從而完成帶動三軸轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動所要求的角度的任務(wù)。在此，計算機的操作系統(tǒng)我們選用dos6.22，軟件開發(fā)環(huán)境使用turboc2.0，它們占用的存儲空間都比較小。
在系統(tǒng)的控制上，采用主要由軟件來控制。在這種控制方，微機只需要向接口電路發(fā)送脈沖數(shù)、脈沖方向指令，并由接口電路轉(zhuǎn)發(fā)至步進電機的驅(qū)動器，來控制多臺步進電機的運動控制。從而實現(xiàn)對三軸轉(zhuǎn)臺三個軸運動的控制。
3系統(tǒng)軟件實現(xiàn)由于本控制器采用的是主要由軟件來控制的方式，因此這部分是此次設(shè)計的重點。進行軟件控制的方式好處是易于修改，出現(xiàn)問題后易于發(fā)現(xiàn)與解決。
從而具有較高的應(yīng)用前景。系統(tǒng)的軟件流程如所示。
整個程序主要由三個部分，即控制步進電機的單向轉(zhuǎn)動，往返轉(zhuǎn)動以及歸零來控制轉(zhuǎn)臺的工作。在初始化中，由鍵盤輸入轉(zhuǎn)臺需要轉(zhuǎn)動的角度和速度，然后仍由鍵盤控制轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動方式。值得注意的是在往返運動中，“取原脈沖數(shù)2是因為往返運動指的是在系統(tǒng)軟件流程圖以下是在dos環(huán)境下用turboc2.0所編的源程序的主要部分：以其中一軸為例，程序如下：改變電機運行方向（轉(zhuǎn)臺往返運行）<轉(zhuǎn)臺單向運行/計數(shù)到零，停止工作/經(jīng)過運行確定此控制器工作良好，達到設(shè)計要求。
4結(jié)束語本文介紹了一種采用pc/104和hsm-3221/3222為核心設(shè)計接口電路以及步進電機的三軸轉(zhuǎn)臺控制器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)小巧緊湊，性能穩(wěn)定可靠，控制簡單高效，人機界面友好。該控制器在三軸轉(zhuǎn)臺的運動控制系統(tǒng)中使用，效果良好。
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