本實(shí)用新型涉及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，尤其是涉及基于CPLD的多路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前，傳統(tǒng)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，多采用單片機(jī)與分立元件嵌入式硬件組合及嵌入式程序進(jìn)行傳感器檢測(cè)、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)限位控制。單片機(jī)與分立元件組合實(shí)現(xiàn)的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，由于限位傳感器信號(hào)需要經(jīng)過(guò)單片機(jī)識(shí)別、響應(yīng)等程序處理，因此時(shí)效性差；并且分立元件較多，可靠性低；外圍電路復(fù)雜也使得電路板面積大，可擴(kuò)展性低。CPLD（英文Complex Programmable Logic Device的縮寫(xiě)，復(fù)雜可編程邏輯控制器件）控制單元具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，如何利用CPLD對(duì)多路直流電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)控制,是本領(lǐng)域科研人員研究的課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型目的在于提供一種基于CPLD的多路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取下述技術(shù)方案：

本實(shí)用新型所述基于CPLD的多路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括多個(gè)被控的直流電機(jī),每個(gè)所述的直流電機(jī)均設(shè)置有用于限制正向旋轉(zhuǎn)和/或反向旋轉(zhuǎn)的第一限位傳感器和第二限位傳感器；每個(gè)直流電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)和/或反向旋轉(zhuǎn)分別由一路驅(qū)動(dòng)電路控制，每個(gè)直流電機(jī)的所述驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)均相同，由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、光電隔離裝置、CPLD控制單元和單片機(jī)組成；所述CPLD控制單元的通信接口與所述單片機(jī)通信連接，單片機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)通信連接；所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入控制端與所述光電隔離裝置輸出控制端連接，光電隔離裝置輸入控制端與CPLD控制單元輸出端連接；所述第一限位傳感器、第二限位傳感器的信號(hào)輸出端分別通過(guò)第一光電耦合器、第二光電耦合器與CPLD控制單元的信號(hào)輸入端連接；CPLD控制單元由傳感器信號(hào)處理單元和電機(jī)信號(hào)處理單元組成,所述傳感器信號(hào)處理單元的信號(hào)輸出端與所述電機(jī)信號(hào)處理單元的信號(hào)輸入端連接。

所述傳感器信號(hào)處理單元由與第一與門(mén)A1、第二與門(mén)A2、第一緩沖器B1、第二緩沖器B2、第一觸發(fā)器D1、第二觸發(fā)器D2、或非門(mén)NOR1組成；所述第一、第二緩沖器B1、B2的輸入端分別與對(duì)應(yīng)的所述第一、第二光電耦合器輸出端連接，第一、第二緩沖器B1、B2的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的所述第一、第二觸發(fā)器D1、D2的時(shí)鐘脈沖端CP連接，所述第一、第二與門(mén)A1、A2的兩個(gè)輸入端分別與所述單片機(jī)的電機(jī)選擇信號(hào)輸出端DC1和復(fù)位信號(hào)輸出端RST連接，第一、第二與門(mén)A1、A2的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的第一、第二觸發(fā)器D1、D2的清零端CLR連接，第一、第二觸發(fā)器D1、D2的數(shù)據(jù)端D分別接高電平，第一、第二觸發(fā)器D1、D2的次態(tài)輸出端Q分別與所述或非門(mén)NOR1對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸入端連接；

所述電機(jī)信號(hào)處理單元由第三與門(mén)A3、第四與門(mén)A4、第三觸發(fā)器D3、第四觸發(fā)器D4、第一非門(mén)N1、第二非門(mén)N2、第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6組成；所述第三、第四與門(mén)A3、A4的兩個(gè)輸入端分別與所述單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)輸出端RST和所述或非門(mén)NOR1的輸出端連接，第三、第四與門(mén)A3、A4的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的第三、第四觸發(fā)器D3、D4的清零端CLR連接，第三觸發(fā)器D3的數(shù)據(jù)端D和時(shí)鐘脈沖端CP與所述單片機(jī)的電機(jī)方向信號(hào)輸出端DC1-D1和電機(jī)選擇信號(hào)輸出端DC1連接，第四觸發(fā)器D4的數(shù)據(jù)端D和時(shí)鐘脈沖端CP分別與所述單片機(jī)的電機(jī)方向信號(hào)輸出端DC1-D2和電機(jī)選擇信號(hào)輸出端DC2連接，第三、第四觸發(fā)器D3、D4的次態(tài)輸出端Q分別與對(duì)應(yīng)的所述第一非門(mén)N1、第二非門(mén)N2輸入端連接，第一非門(mén)N1、第二非門(mén)N2的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的所述第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6的一個(gè)輸入端連接，第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6的另一個(gè)輸入端與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)輸出端RST連接，第五、第六與門(mén)A5、A6的輸出端與所述光電隔離裝置的輸入端連接。

為確保驅(qū)動(dòng)電壓無(wú)損耗提供給負(fù)載，每個(gè)被控的所述直流電機(jī)電源輸入端均接有西門(mén)子3RT系列的浪涌電流抑制器。

所述被控的直流電機(jī)個(gè)數(shù)為16。

本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)所述被控直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制完全由所述CPLD控制單元實(shí)現(xiàn)，大大方便了多路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的擴(kuò)展，根據(jù)應(yīng)用負(fù)載需要靈活配置第一限位傳感器和第二限位傳感器的數(shù)量，時(shí)效性強(qiáng)；相對(duì)于常規(guī)的嵌入式硬件及程序控制，本傳感器信號(hào)處理單元及電機(jī)信號(hào)處理單元不涉及嵌入式編程，可靠性高。同時(shí)，本CPLD控制單元具有編程靈活、集成度高、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期短、適用范圍寬、開(kāi)發(fā)工具先進(jìn)、設(shè)計(jì)制造成本低、對(duì)設(shè)計(jì)者的硬件經(jīng)驗(yàn)要求低、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無(wú)需測(cè)試、保密性強(qiáng)、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型所述控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本實(shí)用新型所述CPLD控制單元的邏輯電路原理圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，本實(shí)用新型所述基于CPLD的多路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括16個(gè)被控的直流電機(jī)M,每個(gè)所述的直流電機(jī)M均設(shè)置有用于限制正向旋轉(zhuǎn)和/或反向旋轉(zhuǎn)的第一限位傳感器和第二限位傳感器；每個(gè)直流電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)和/或反向旋轉(zhuǎn)分別由一路驅(qū)動(dòng)電路控制，每個(gè)直流電機(jī)的所述驅(qū)動(dòng)電路結(jié)構(gòu)均相同，由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（全橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)IC TB6643KQ）、光電隔離裝置、CPLD控制單元1和單片機(jī)（STM32F10系列）組成；所述CPLD控制單元的通信接口與所述單片機(jī)通信連接，單片機(jī)與上位控制計(jì)算機(jī)2通信連接；所述直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器輸入控制端與所述光電隔離裝置輸出控制端連接，光電隔離裝置輸入控制端與CPLD控制單元1輸出端連接；所述第一限位傳感器、第二限位傳感器的信號(hào)輸出端分別通過(guò)第一光電耦合器、第二光電耦合器與CPLD控制單元1的信號(hào)輸入端連接；CPLD控制單元1由傳感器信號(hào)處理單元3和電機(jī)信號(hào)處理單元4組成,所述傳感器信號(hào)處理單元3的信號(hào)輸出端與所述電機(jī)信號(hào)處理單元4的信號(hào)輸入端連接。

所述傳感器信號(hào)處理單元3由與第一與門(mén)A1、第二與門(mén)A2、第一緩沖器B1、第二緩沖器B2、第一觸發(fā)器D1、第二觸發(fā)器D2、或非門(mén)NOR1組成；所述第一、第二緩沖器B1、B2的輸入端分別與對(duì)應(yīng)的所述第一、第二光電耦合器輸出端連接，第一、第二緩沖器B1、B2的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的所述第一、第二觸發(fā)器D1、D2的時(shí)鐘脈沖端CP連接，所述第一、第二與門(mén)A1、A2的兩個(gè)輸入端分別與所述單片機(jī)的電機(jī)選擇信號(hào)輸出端DC1和復(fù)位信號(hào)輸出端RST連接，第一、第二與門(mén)A1、A2的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的第一、第二觸發(fā)器D1、D2的清零端CLR連接，第一、第二觸發(fā)器D1、D2的數(shù)據(jù)端D分別接高電平，第一、第二觸發(fā)器D1、D2的次態(tài)輸出端Q分別與所述或非門(mén)NOR1對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸入端連接；

所述電機(jī)信號(hào)處理單元4由第三與門(mén)A3、第四與門(mén)A4、第三觸發(fā)器D3、第四觸發(fā)器D4、第一非門(mén)N1、第二非門(mén)N2、第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6組成；所述第三、第四與門(mén)A3、A4的兩個(gè)輸入端分別與所述單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)輸出端RST和所述或非門(mén)NOR1的輸出端連接，第三、第四與門(mén)A3、A4的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的第三、第四觸發(fā)器D3、D4的清零端CLR連接，第三觸發(fā)器D3的數(shù)據(jù)端D和時(shí)鐘脈沖端CP與所述單片機(jī)的電機(jī)方向信號(hào)輸出端DC1-D1和電機(jī)選擇信號(hào)輸出端DC1連接，第四觸發(fā)器D4的數(shù)據(jù)端D和時(shí)鐘脈沖端CP分別與所述單片機(jī)的電機(jī)方向信號(hào)輸出端DC1-D2和電機(jī)選擇信號(hào)輸出端DC2連接，第三、第四觸發(fā)器D3、D4的次態(tài)輸出端Q分別與對(duì)應(yīng)的所述第一非門(mén)N1、第二非門(mén)N2輸入端連接，第一非門(mén)N1、第二非門(mén)N2的輸出端分別與對(duì)應(yīng)的所述第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6的一個(gè)輸入端連接，第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6的另一個(gè)輸入端與單片機(jī)的復(fù)位信號(hào)輸出端RST連接，第五、第六與門(mén)A5、A6的輸出端與所述光電隔離裝置的輸入端連接。

為確保驅(qū)動(dòng)電壓無(wú)損耗提供給負(fù)載，16個(gè)被控的所述直流電機(jī)M電源輸入端均接有西門(mén)子3RT系列的浪涌電流抑制器。

本實(shí)用新型工作原理,現(xiàn)以一路驅(qū)動(dòng)電路控制一個(gè)直流電機(jī)的正向旋轉(zhuǎn)和/或反向旋轉(zhuǎn)為例作一簡(jiǎn)述:

如圖1所示，單片機(jī)接收上位控制計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令或讀取如開(kāi)關(guān)、觸摸屏關(guān)于負(fù)載動(dòng)作指令，進(jìn)行通信協(xié)議解析后輸出預(yù)動(dòng)作電機(jī)編碼、預(yù)動(dòng)作電機(jī)控制信號(hào)及讀取第一、第二限位傳感器及直流電機(jī)M狀態(tài)指令，由CPLD控制單元1進(jìn)行直流電機(jī)M運(yùn)動(dòng)控制、第一、第二限位傳感器觸發(fā)信號(hào)處理、讀取第一、第二限位傳感器及直流電機(jī)M狀態(tài)數(shù)據(jù)

如圖2所示，當(dāng)?shù)谝幌尬粋鞲衅骱偷诙尬粋鞲衅魑磩?dòng)作時(shí)，第一緩沖器B1、第二緩沖器B2的輸入端DC1-S1、DC1-S2均未觸發(fā)信號(hào)，此時(shí)或非門(mén)NOR1輸出 “1”（高電平），一旦電機(jī)選擇信號(hào)DC1有效，產(chǎn)生邊沿觸發(fā)，第三、第四觸發(fā)器D3、D4翻轉(zhuǎn)輸出電機(jī)動(dòng)作方向信號(hào)，第五與門(mén)A5的輸出端DC1-OUT1/第六與門(mén)A6的輸出端DC1-OUT2=單片機(jī)的電機(jī)方向信號(hào)輸出端DC1-D1/單片機(jī)的電機(jī)方向信號(hào)輸出端DC1-D2=1/0或0/1或0/0，對(duì)應(yīng)的被控直流電機(jī)M正向旋轉(zhuǎn)、反向旋轉(zhuǎn)或停止動(dòng)作；而被控直流電機(jī)M對(duì)應(yīng)的第一限位傳感器和第二限位傳感器任一個(gè)動(dòng)作時(shí)，觸發(fā)產(chǎn)生上升沿，第一觸發(fā)器D1或第二觸發(fā)器D2翻轉(zhuǎn)，經(jīng)或非門(mén)NOR1輸出清零信號(hào)至第三、第四觸發(fā)器D3、D4的清零端CLR，第五與門(mén)A5、第六與門(mén)A6的輸出端DC1-OUT1、DC1-OUT2均歸零，被控直流電機(jī)M停止動(dòng)作，達(dá)到限位傳感器觸發(fā)對(duì)直流電機(jī)M限位的目的。