AN 488： 采用 Altera MAX 系列实现步进电机控制器

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ID 683592
日期 9/22/2014
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1. 采用 Altera MAX 系列实现步进电机控制器
1. 采用 Altera MAX 系列实现步进电机控制器 x
1.1. 采用受支持 Altera 器件的步进电机控制器 1.2. 实现 1.3. 版权声明 1.4. 文档修订历史
1.2. 实现 x
1.2.1. 设计实例： 面向 MDN-B2 演示电路板（MAX II 器件）
1. 采用 Altera MAX 系列实现步进电机控制器

1.2.1. 设计实例： 面向 MDN-B2 演示电路板（MAX II 器件）

可以采用 EPM240 或任何其他 MAX® II 器件来实现这种设计。

步进电机的工作方式为通过用户界面提供输入，这些输入则会形成向 MAX® II 器件提供的控制器输入。 可以通过为 MAX® II 器件的各种通用 I/O (GPIO) 分配的用户按钮和开关来输入模式、方向和步距控制。

下文详细说明了如何使用这些设计源代码在 MDN-B2 演示电路板上实现这种设计。 出于演示需要，这种设计是使用 LED 完成的。 每个 LED 代表着电机的一个绕组。 因此，可以在演示电路板上“看到”绕组的通电顺序。 不过请注意，LED 会在出现逻辑 0 时亮起，在端口检测到逻辑 1 时熄灭。要让电机运转，可以将这些 LED 替换成电机驱动器电路。 所有线路都是并行的并且相互独立。 每条线路各刺激一个不同的电机线圈绕组，从而导致转子按照用户通过控制界面设置的特定方向和方式转动。

表 2.  MDN-B2 演示电路板的 EPM240 引脚分配在编译前，未使用的引脚在 Quartus® II 软件中的器件和引脚选项设置中以三态输入的形式加以分配。
信号 引脚
dir 引脚 38
mode 引脚 37
move 引脚 82
rst 引脚 77
phaseout[0] 引脚 71
phaseout[1] 引脚 72
phaseout[2] 引脚 73
phaseout[3] 引脚 74

为了在 MDN-B2 演示电路板上演示这种设计，请遵照以下步骤操作：

  1. 选择 EPM240GT100C3 器件，编译源代码，然后分配引脚（如引脚分配表中所示）。
  2. 使用滑动开关 SW1 打开电路板电源。 使用 MDN-B2 演示电路板上的 JTAG 头 JP5 和传统编程电缆（ByteBlaster™ II、USB-Blaster™）将设计下载到 MAX® II 器件。
  3. 按演示电路板上的 SW4 开关以启动下载过程。 对 MAX® II 器件进行编程后拔下 JTAG 连接器并关闭电源。
  4. 通过将滑动开关 SW1 切换到 ON 位置打开演示电路板的电源。
    此版步进电机控制机制会显示演示电路板上 LED 的相位励磁情况。 四个 phaseout 输出连接到演示电路板上的红色 LED（D5、D6、D8 和 D10）。
  5. 使用 DIP 开关 SW3（控制开关）的以下开关选择模式和方向：
    • 开关 1 — 分配此开关的目的是用来将模式设置为连续模式或步进模式。
    • 开关 2 — 分配此开关的目的是用来设置方向。
  6. 使用下压按钮 SW9 执行“移动”功能。
    按此按钮时，请注意 LED 在第 5 步中设置的励磁序列中的进度。
    • 当模式设置为步进模式并按 SW9 时，每按一次 LED 就会前进一步。
    • 当模式设为连续模式并按 SW9 时，LED 似乎就会一步接着一步移动，而无需任何用户干预。
    方向开关用于更改此序列的方向。 电路板上的按钮 SW6 用于将演示电路板复位。
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