基于GAL16V8的步进电机控制方法

简介：
本研究提出了一种利用GAL16V8可编程逻辑器件实现步进电机精确控制的方法，适用于工业自动化领域。 ### 利用GAL16V8对步进电机实现控制 #### 1. 引言 在现代自动化控制系统中，步进电机因其精确的位置控制能力而在众多应用场景中发挥着重要作用，尤其是在医疗设备领域用于提高测量精度和运行平稳性的需求尤为突出。本段落将详细介绍如何通过阵列逻辑器件GAL16V8对步进电机进行控制，并设计基于AT89C55单片机的硬件与软件系统。 #### 2. AT89C55和GAL16V8简介 - **AT89C55**：Atmel公司生产的低电压、高性能8位单片机，其指令集兼容标准MCS-51。该型号拥有40个引脚，包含32个双向外部I/O端口、两个外部中断输入接口、两个可编程的16位定时计数器、两个全双工串行通信接口以及两个读写控制线。此外，它还支持通过软件进入低功耗模式，并具备反复擦写的闪存存储器功能，有助于降低成本。 - **GAL16V8**：一种电可擦除的PLD（可编程逻辑器件），由Lattice公司研发。它可以用于构建译码器、优先级编码器、多路开关、比较器、移位寄存器和计数器等电路。使用该器件不仅简化了系统结构，降低了成本，并且提供了高度灵活性与可靠性。 #### 3. 硬件设计 在本设计方案中，GAL16V8被用作环形脉冲分配器；而ULN2003（或国产型号5G1413）则作为七路达林顿驱动阵列使用。该驱动阵列的最大电流可达500mA。步进电机的一端连接到电源正极（VDD，即12V），另一端接至ULN2003的输出引脚上。为了防止程序陷入死循环的情况，在系统中还增加了一个外部硬件看门狗定时器MAX813L。通过将WR和WDO线相连，可以在看门狗超时后产生复位信号，从而确保系统的稳定性和可靠性。 #### 4. 软件设计 步进电机的控制通常可以通过逻辑电路实现，也可以编写程序利用扩展I/O口输出脉冲来操控电机运行方式、方向及速度。为了减少CPU资源占用，在本方案中采用GAL16V8对四相混合式步进电机进行控制。具体软件实现使用了ABEL语言编程，示例如下： ```abel module motor title Operation of the simulator on devices with motor DATAIO Corp.21102002 FB1 device P16V8R; D1, D2, D3, D4 pin 2, 7, 5, 9; F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7 pin 19, 18, 17, 16, 15 ,14 ,13 ; equations F7 = D1 & D2 & D3 & !D4; F6 = D1 & D2 & !D3 & D4; F5 = D1 & D2 & !D3 & !D4; F4 = D1 & !D2 & D3 & D4; F3 = 0 end motor ``` #### 5. 设置软件陷阱 为了进一步增强系统的稳定性，文中介绍了如何设置软件陷阱。当程序进入非预期区域时，通过预先在这些区域内写入特定指令（如重置指令的字节码0FFH），可以强制程序返回到初始状态，避免因干扰导致的错误。 #### 结论 利用GAL16V8对步进电机进行控制是一种高效且经济的方法。通过合理设计硬件和软件，能够实现精确的位置控制，满足高精度与可靠性需求。本段落提供的设计方案不仅可以应用于医学检验中的微孔板定位系统中，还可以广泛用于其他需要精确定位的应用场景中。