[发明专利]基于单片机的四轴运动控制卡

摘要

一种数控技术领域的基于单片机的四轴运动控制卡，本发明包括：单片机单元、PC104通讯单元、输入输出接口单元、脉冲发生单元、CPLD单元、扩展外部存储器单元，其中：运动信息通过PC104通讯单元由上位机传输给CPLD单元，CPLD单元将信息传递给单片机单元运算处理运动数据，得到运算结果后，再由CPLD单元发送给脉冲发生器，脉冲发生器据此产生控制驱动器的脉冲信号，该信号经由输入输出接口单元控制伺服驱动器。单片机单元片的部分数据通过CPLD单元传递进入扩展外部存储器单元进行存储，并随时供单片机单元读取。本发明减少了外部电路模块，提高了系统的稳定性；可以同时对运动的速度和位置进行控制，控制精度高。

主权项

1、一种基于单片机的四轴运动控制卡，包括：单片机单元、PC104通讯单元、输入输出接口单元，其特征在于，还包括：脉冲发生单元、CPLD单元、扩展外部存储器单元，其中：单片机单元为具有16位地址总线的具有片上系统功能的混合信号处理单片机，单片机单元内部包括Flash存储器以及数据存储器，分别负责储存系统程序以及程序运行数据，单片机单元通过CPLD单元和扩展外部存储器单元进行数据交互，单片机单元将运动控制数据传输进入CPLD单元，同时也将控制信息传入CPLD单元，单片机单元将输入输出接口单元输入的外部模拟量输入信号转化为数字量信号，将自身内部的数字量信号转换为模拟量信号后再由输入输出接口单元传输给伺服驱动器及外部电路，单片机单元的部分端口直接作为数字量IO端口，与输入输出接口单元进行数据传输；CPLD单元根据其内部的逻辑运算功能按照单片机单元的控制信息将数据传输到扩展外部存储器单元、PC104通讯单元、脉冲发生单元，CPLD单元接收由输入输出接口单元输入的轴编码信号、手摇脉冲发生器信号，预处理后再传递给单片机单元；CPLD单元和单片机单元共同构成了整个运动控制卡的核心部分；PC104通讯单元实现上位机和单片机单元的数据交互，上位机数据由PC104总线传输进入PC104通讯单元，然后再传输进入CPLD单元，最后进入单片机单元；脉冲发生单元的数据由CPLD单元传输进入，输入脉冲发生单元的初始脉冲由单片机单元提供，脉冲发生单元通过对输入的初始脉冲分频生成一个频率、脉宽可控的脉冲，通过输入输出接口单元分别对四个轴的伺服驱动器实现控制；输入输出接口单元负责脉冲发生单元、单片机单元中的IO端口、CPLD单元和外部电路以及伺服驱动器的数据交互，将单片机单元的IO端口的输出信号、脉冲发生单元输出信号进行放大后输出给伺服驱动器以及外部电路，同时，外部电路的数字量信号经由通过输入输出接口单元处理后进入单片机单元的IO端口，外部模拟量输入信号经由输入输出接口单元处理后传输进入单片机单元，外部轴编码信号以及手摇脉冲发生器信号通过输入输出接口单元处理后传输进入CPLD单元，并供单片机单元使用；扩展外部存储器单元负责存储系统工作时的数据，单片机单元片内存储器数据存储量小，部分数据通过CPLD单元传递进入扩展外部存储器单元进行存储，并随时供单片机单元读取。