步进电机是"种I将数字式电脉冲信号转换成机械位移（角位移或线位移〉的机电执行元件，被广泛应用于精度要求较高，抗干扰能力较强的控制系统中。

　　步进电机的角速度和角位移量与脉冲频率和脉冲数成正比。在负载能力范围内，这种关系不因电源电压负载环境条件的变化而变化，并可在竞内通过改变脉冲频率来调速，实现快速启动，反转和制动。因此，要实现对步进电机的控制，关键是产生相应频率的脉冲并按一定的时序关系送到步进电机的控制绕组上。

　　步进电机的控制方式，一种是采用硬件电路的脉冲分配器或专用控制器产生时序脉冲，由驱动器放大后驱动电机转动。这种方式的突出缺点是通用性差。

　　另一种控制方式是采用软件产生相应的时序脉冲。这种方式需要微机进行控制，主要缺点是频繁占用CPU的时间。

　　在硬件电路设十时，采用可编程逻辑器牛可以简化设计，而且使设计出的电路具有模块化、集成化的特点，并且具有良好的扩展性和较大的灵活注。利用可编程逻辑器件实现步进电机控制，可以克8服上述两种控制方式的缺点。本文对可编程逻辑器件中的通用逻辑阵列GAL16V8进行编程设计，作为步进电机的控制器，具有使用灵活、控制性能好、通用性强等优点。

　　设计思路以磁阻式步进电机为控制对象，通过改变对其各项控制绕组的通电次序来转变工作状态。现以控制电机工作在三相六拍方式为例进行说明，可以方便地通过编程，使其可以控制步进电机工作在需要的方式下。要求所设计的控制器具有以下功能：转动控制，可以启动或停止转动，②方向控制，可以控制电机正转或反转；单步控制，实现每次转动只转一步；④限位功能，在所带动的负载转动到其限制位置时，电机能停止该方向的继续转动。在此采用可编程逻辑器件设计语言ABEL的描述方法。

　　控制器的输入倍号有：转动脉冲倍号、转动方向倍号、转动控制倍号、单步控制倍号以及表示电机所带负载向左和向右转动到极限位置的左右端限位倍号。输出量是控制电机A、B、C三相转动的时序脉冲倍号。

　　步进电机按照三相六拍的工作方式转动，将通电的相位用逻辑1表示，未通电相位用逻辑0表示。则电机运行存在如下A种态（S0~S8）：其中，S0S5为电机工作状态，S6、S7为电机非工作状态。设定电机启动时在S6状态时进AS1状态，在S7状态时进入S3状态。其状态转换如所示。

　　电机允许转动的条件是动倍号RUN有效；或转动倍号无效但单步倍号STEP有效且单步结束倍号EOS无效。设电机正向转动的状态为CWD，有效的条件是：允许转动，方向倍号DR有效（正向>，且右转立倍号RLMT无效。逻辑表达式为：设电机反向转动的状态为CIW，有效的条件是：允许转动，方向倍号OR无效（反向），且左箱剧立倍号LLMT无效。逻辑表达式为：为实现控制电机单步运行，加入一个中间变量ECS，定义为单步结束倍号，为STEP前一时刻状态，逻辑表达为：从式1和式2中可以看出，通过这种方式使得电机在单步运行状态下，无论STEP脉冲的竞度是多少，对于每个STEP脉冲，电机只转动一步，由此完成单步转动控制。

　　步进电机的转速可由输入控制器的脉冲频率决定，不同频率的脉冲决定不同的转座>电机的步距细分控制可借助（恒频脉竞调制）驱动电路实现。

　　逻辑设计根据上述设计思路，对GAL器件的逻辑设计如下：CLK：转速脉冲倍号DIR：转动方向倍号RUN：转动倍号STEP：单步转动倍号RLMT：右端限位开关倍号LLMT：左端限位开关倍号输出倍号：A：电机A相控制倍号B：电机B相控制倍号C：电机C相控制倍号中间变量：CWD：电机正转倍号CCW：电机反转倍号ECS：单步结倍号引脚定义：中间变量ECS、CVE、CTW的逻辑表达式表示为：逻辑图的电机转动逻辑式为：测试与仿真为了验证所设逻辑，设计仿真测试向量表如表1.前十个向量为电机正向转动的测试向量，向量11-16为测试电机反向转动的测试向量，向量17-28为测试电机单步运行的测试向量，为了能够清楚表示STEP倍号控制电机单步运行的过程，我们在仿真测试表中特别加入了时钟的下降沿与上升沿时的状态（见V18V21）；向量28-33为电机恢复正常转动的测试向量。

　　仿真结果表明，测试向量全部通过，程序逻辑正确，所设计的控制器完全满足系统设计要求。由仿真波形图可见，当RUN倍号有效，P限位开关倍号无电机正常转动。P限位开关有效时电机停2表1电机控制器仿真测试向置1111LvooacI1！1i电机控制器仿真波形图应方丨（丨的的动。当KuN佶y无效，STEP信e一个正脉冲时，电机只转动步。注意向虽V18V21的波形部分，"丨以楚看Mi X）S号的作用。

　　结语本文u论r使用通用逻辑阵列gai.设I十进电帆柁制器的方法，汴以三相六打丨工作方式为例进行了说明，我们可以m荇姑地选择和设i丨艽它的工作方式，1「丨小'用改动硬件电路和连线。此设U可以作为现场町编程f阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件（CPLL））应用中的部分，对相关电路的设I卜具一定的价值。