一種利用計算機定時系統控制步進電機的方法
2023-05-31 16:52:06
專利名稱：一種利用計算機定時系統控制步進電機的方法
技術領域：
本發明涉及計算機應用技術，尤其涉及利用計算機控制電機的技術。
計算機在各個領域都得到廣泛應用，但在一般情況下，計算機都不直接配備有供用戶使用的控制某設備的輸出控制埠。
目前，在利用計算機控制步進電機中，有以下幾種方式①在計算機內加裝一塊控制卡。常見的控制卡是在計算機的數據總線上擴充一片並行接口晶片，通過計算機不斷向其寫入數據，來達到產生控制步進電機的所需方波脈衝序列的目的。這一方法，在計算機對步進電機進行控制時，幾乎不能做任何其它的工作，待到每次步進結束後，計算機才能進行數據採集、處理工作。這不僅浪費了大量的CPU時間，而且在需要同時快速數據採集、處理的時候，就無法滿足使用的需要。
②控制卡是採用光電編碼控制方式。就是即在計算機啟動步進電機後，當電機每轉動設定的步進角度時，即向計算機輸入一個位置信號；計算機每次在檢測到該信號後即進行數據採集、處理工作，這樣就可以使計算機的數據採集、處理與步進電機的轉動同步進行。這種控制方式雖然效率也較高，但成本也較高。
③此外，還有一些使用者自己製作控制卡，並在卡上擴充多路分頻計數器。通過計算機對其埠寄存器的初始化，使其輸出所要求頻率和持續時間的方波脈衝序列，從而達到對步進電機進行控制的目的。
以上幾種方式，都需在計算機內擴充控制卡，這樣不僅擠佔機內空間，增加了系統成本，而且在有些情況下很難滿足要求。
本發明的目的就在於克服上述方式所存在的缺點，在不影響計算機各部分的正常工作和不新增任何硬體的前提下，去有效控制步進電機的轉動。
本發明的目的是這樣實現的，通過適當的埠設置和軟體修改，即可使計算機系統在處理其他工作的同時，輸出任意頻率和持續的方波脈衝序列。
下面結合附圖和實施例詳細說明
圖1為本定時系統電原理圖；圖2為本發明程序圖。
其中Y-揚聲器，B-步進電機；1-初始化設置日時鐘中斷頻率，2-設置電機驅動頻率，3-讀取日時鐘，4-輸出脈衝序列啟動步進電機，5-數據採集，6-數據處理，7-結果顯示，8-檢測完畢，9-停止脈衝輸出，10-恢復日時鐘中斷頻率，11-讀取實時鐘，12-恢復日時鐘，13-結束，14-讀取時間，15-設定時間到。
由附圖1可知，本發明是①將計算機定時系統中的內接揚聲器Y換接為步進電機B。現在的計算機一般配有音效卡及外接揚聲器，原來的SPK信號用處不大。將原來的SPK線取下，在該處另接兩根輸出線，作為控制步進電機B用。通過設置計算機定時系統通道2的計數初值，使其輸出所要求頻率的方波系列。
②將計算機定時系統通道0設定為方式3工作，並將計數初值由原來的0改為1193。由於計算機的日時鐘是以18.2次/秒向CPU申請中斷，因而計算機的日時鐘是以每54.9毫秒為單位進行計數的，這就決定了計算機的日時鐘的時間解析度不可能小於54.9毫秒。如果用這種時間解析度來度量頻率為幾百赫茲、周期為幾毫秒的方波脈衝序列的持續時間即方波脈衝的數目，必然會產生較大的誤差為此，本發明根據計算機時鐘系統的特點，重新設定上述的日時鐘的中斷頻率，從而提高系統的時間解析度。其中初值0的對應中斷頻率為1.1931816MHz/65536=18.2Hz，1193的中斷頻率為1.1931816MHz/1193=1000Hz。從而將計算機系統的時間解析度由54.9ms提高到1ms，以實現對通道2輸出脈衝數目的精確度量。
③通過修改後的計算機日時鐘系統對SPK DATA信號高電平維持時間的精確控制，從而實現對步進電機轉動角度的精確控制。
④計算機在起動步進電機B轉動後，立即重複進行數據採集、數據處理、結果顯示及延時等待工作以保證上述每個動作周期的時間精確一致，這樣在計算機完成設定數目的上述每個動作後，步進電機B也精確轉動到所設定的角度。
⑤在控制完成後，需要恢復計算機的時鐘計數頻率。將計算機定時系統0通道設定為方式3工作，並將計數初始值設置為0。同時，讀取計算機CMOS是實時鐘時間，將其寫入日時鐘時間存儲寄存器。
⑥本發明的程序是a初始化設置日時鐘中斷頻率1→設置電機驅動頻率2→讀取日時鐘3→輸出脈衝序列啟動步進電機4→數據採集5→數據處理6→結果顯示7→檢測完畢8 停止脈衝輸出9→恢復日時鐘中斷頻率10→讀取實時鐘11→恢復日時鐘12→結束13。
b檢測完畢8 讀取時間14→設定時間15 數據採集5。
c設定時間到15 讀取時間14。
本發明具有以下優點①修改後的計算機及其時鐘系統通過對SPK DATA信號高電平維持時間的精確控制，實現了對步進電機轉動角度的精確控制。
②計算機在啟動步進電機轉動後，可立即重複進行數據採集、數據處理、結果顯示及延時等待工作，以保證每個數據採集、數據處理及結果顯示周期的時間精確一致，從而達到在計算機採集、處理數據及顯示結果的同時，步進電機精確轉動到所設定的角度。
③計算機無需增加任何硬體，因此成本低，容易實現。
總之，由於本發明性能價格比高，因此有著廣闊的應用前景。
權利要求
1.一種利用計算機定時系統控制步進電機的方法，其特徵是①將計算機定時系統中的內接揚聲器(Y)換接為步進電機(B)；②將計算機定時系統通道0設定為方式3工作，並將計數初值由原來的0改為1193；③在控制完成後，恢復計算機的時鐘計數頻率，即將計算機定時系統0通道設定為方式3工作，並將計數初值設置為0，同時讀取計算機CMOS是實時鐘時間，將其寫入日時鐘存儲寄存器。
2.按權利要求1所述的一種利用計算機定時系統控制步時電機的方法，其特徵是程序為①初始化設置日時鐘中斷頻率(1)→設置電機驅動頻率(2)→讀取日時鐘(3)→輸出脈衝序列啟動步進電機(4)→數據採集(5)→數據處理(6)→結果顯示(7)→檢測完畢(8) 停止脈衝輸出(9)→恢復日時鐘中斷頻率(10)→讀取實時鐘(11)→恢復日時鐘(12)→結束(13)②檢測完畢(8) 讀取時間(14)→設定時間(15) 數據採集(5)；③設定時間到(15) 讀取時間(14)。
全文摘要
本發明公開了一種利用計算機定時系統控制步進電機的方法,涉及計算機應用技術,尤其涉及利用計算機控制電機的技術。為了在不影響計算機各部的正常工作和不新增任何硬體的前提下,去有效控制步進電機的轉動。本發明的目的是通過適當的埠設置和軟體修改來實現的,即主要是將定時系統中的揚聲器換接為步進電機,將計算機定時系統通道O設定為方式3工作,並將計數初值由原來的O改為1193,將計算機系統的時間解析度由54.9ms提高到1ms,以實現對通道2輸出脈衝數目的精確度量。由於其性能價格比高,因此有著廣闊的應用前景。
文檔編號H02P8/00GK1299182SQ99120110
公開日2001年6月13日 申請日期1999年12月8日 優先權日1999年12月8日
發明者程建政, 蘭從慶 申請人:中國科學院武漢物理與數學研究所