步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制电机,是现代数字程序控制系统中的主要执行元件,应用极为广泛。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角”,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。
五线四相步进电
机是从两个线圈中间引出两根线,作为公共端,因此有5根线。
五线四相步进电机一般采用8拍进行驱动。
verilog代码实现
//--------------------------------------------------------------
//功能:这是五线四相电机驱动模块,输入PWM.DIR,EN就可以控制电机的转动
//PWM:脉冲数越多电机转的角度或者圈数越多,PWM的频率越高,电机转速越快
//RST_n:低电平下降沿复位
//EN:使能信号
//M_OUT:电机控制时序输出引脚
//--------------------------------------------------------------- module motor_sig(
PWM, //驱动脉冲输入,脉冲数决定转的圈数,脉冲频率决定转速
RST_n,//低复位
DIR,//方向
EN,//使能信号,1:有效 0:关闭
//五线四相电机的输出引脚
M_OUT
); input PWM,RST_n,DIR,EN;
output [:]M_OUT;//【a,b,c,d】
reg [:]motor_ctl; always@(negedge RST_n or posedge PWM)
begin
if(!RST_n)begin
motor_ctl <= 'b0000;
end
else begin
if(EN)begin//使能信号有效
if(DIR)begin//CCW
case(motor_ctl)
'b0000: motor_ctl <= 4'b1000;
'b1000: motor_ctl <= 4'b1100;
'b1100: motor_ctl <= 4'b0100;
'b0100: motor_ctl <= 4'b0110;
'b0110: motor_ctl <= 4'b0010;
'b0010: motor_ctl <= 4'b0011;
'b0011: motor_ctl <= 4'b0001;
'b0001: motor_ctl <= 4'b1001;
'b1001: motor_ctl <= 4'b1000;
default:motor_ctl <= 'b1000;
endcase
end
else begin //CW
case(motor_ctl)
'b0000: motor_ctl <= 4'b1001;
'b1001: motor_ctl <= 4'b0001;
'b0001: motor_ctl <= 4'b0011;
'b0011: motor_ctl <= 4'b0010;
'b0010: motor_ctl <= 4'b0110;
'b0110: motor_ctl <= 4'b0100;
'b0100: motor_ctl <= 4'b1100;
'b1100: motor_ctl <= 4'b1000;
'b1000: motor_ctl <= 4'b1001;
default:motor_ctl <= 'b1000;
endcase
end
end
end
end assign M_OUT[:] = motor_ctl[:]; endmodule
仿真结果
四线二相步进电机
这种步进电机相当于五线四相步进电机没有引出抽头。如果将五线四相步进电机引出的抽头不使用。且两个抽头没有连接在一起,可以将其作为二相电机使用。
四线二相步进电机的驱动有八拍和四拍的。
八拍驱动时序:
八个状态:1、在 A 与 A-正电压,B 与 B-不给电悬空;2、在 A 与 A-正电压,B与 B-也给正电压;3、A 与 A-不给电压悬空,B 与 B-正电压;4、A 与 A-给负电压,B与B-给正电压;5、A与A-给负电压,B 与B-不给悬空;6、A与A-给负电压,B与B-给负电压;7、A 与A-不给电悬空,B 与 B-给负电压;8、A 与给正电压,B 与 B-给负电压;按以上八个状态轮流供电,控制一下脉宽就可以了。
实现
//--------------------------------------------------------------
//功能:这是四线二相电机驱动模块,输入PWM.DIR,EN就可以控制电机的转动
//PWM:脉冲数越多电机转的角度或者圈数越多,PWM的频率越高,电机转速越快
//RST_n:低电平下降沿复位
//EN:使能信号
//M_OUT:电机控制时序输出引脚
//--------------------------------------------------------------- module motor_sig_42(
PWM, //驱动脉冲输入,脉冲数决定转的圈数,脉冲频率决定转速
RST_n,//低复位
DIR,//方向
EN,//使能信号,1:有效 0:关闭
//四线二相电机的输出引脚
M_OUT
); input PWM,RST_n,DIR,EN;
output [:]M_OUT;//【A+,A-,B+,B-】
reg [:]motor_ctl; always@(negedge RST_n or posedge PWM)
begin
if(!RST_n)begin
motor_ctl <= 'b0000;
end
else begin
if(EN)begin//使能信号有效
if(DIR)begin//CCW
case(motor_ctl)
'b0000: motor_ctl <= 4'b1000;
'b1000: motor_ctl <= 4'b1010;
'b1010: motor_ctl <= 4'b0010;
'b0010: motor_ctl <= 4'b0110;
'b0110: motor_ctl <= 4'b0100;
'b0100: motor_ctl <= 4'b0101;
'b0101: motor_ctl <= 4'b0001;
'b0001: motor_ctl <= 4'b1001;
'b1001: motor_ctl <= 4'b1000;
default:motor_ctl <= 'b1000;
endcase
end
else begin //CW
case(motor_ctl)
'b0000: motor_ctl <= 4'b1001;
'b1001: motor_ctl <= 4'b0001;
'b0001: motor_ctl <= 4'b0101;
'b0101: motor_ctl <= 4'b0100;
'b0100: motor_ctl <= 4'b0110;
'b0110: motor_ctl <= 4'b0010;
'b0010: motor_ctl <= 4'b1010;
'b1010: motor_ctl <= 4'b1000;
'b1000: motor_ctl <= 4'b1001;
default:motor_ctl <= 'b1000;
endcase
end
end
end
end assign M_OUT[:] = motor_ctl[:]; endmodule
四拍驱动时序
总结
该模块可通过控制PWM信号实现电机旋转角度和旋转速度的控制,方便使用,移植方便。