CN1881778A

CN1881778A - 步进电机控制器和游戏机

Info

Publication number: CN1881778A
Application number: CNA2006100846491A
Authority: CN
Inventors: 武田贤豪
Original assignee: Aruze Corp
Current assignee: Universal Entertainment Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2006-12-20
Anticipated expiration: 2026-05-26
Also published as: AU2006202221A1; EA010120B1; US7612517B2; ZA200604303B; KR20060122760A; JP2006326109A; CN100444513C; SG127847A1; EP1727271A2; EA200600852A1; US20060267538A1; TW200714334A

Abstract

步进电机控制器和游戏机。步进电机控制器包括：脉冲频率调节电路，其从外部控制器接收具有第一频率的命令脉冲并且产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲，所述外部控制器根据其周期性执行的中断处理来输出所述命令脉冲；以及电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并且基于该命令脉冲来控制步进电机进行旋转。当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路将替代命令脉冲而不是从外部控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

Description

步进电机控制器和游戏机

技术领域

本发明涉及用于控制步进电机的步进电机控制器以及配备有该步进电机控制器的游戏机，具体地，涉及具有步进电机作为使转筒旋转的动力源的游戏机。

背景技术

在游戏厅或者游乐场中，安装有诸如投币机的游戏机，其通过使表面上显示有不同种类的符号的转筒(也称为滚筒(drum))旋转来向用户提供游戏。转筒在旋转后停止，根据支付线上的停止符号向玩家支付奖励。

在具有转筒的游戏机中，通常使用步进电机作为使转筒旋转的驱动电机。由于步进电机响应于输入脉冲信号(命令脉冲)而步进地旋转，所以可以改变命令脉冲的频率以改变步进电机的旋转速度。在游戏机中，使用这种步进电机，以如下方式执行转筒旋转控制：通过改变命令脉冲的频率或者周期来使转筒从停止状态旋转以及从旋转状态停止。

通常，提供给步进电机以执行转筒旋转控制的命令脉冲是在设置于游戏机中的微计算机每预定时间T(例如，1ms(毫秒))地执行的中断服务中产生的。例如，为了在旋转刚刚开始之后的低速旋转时间产生脉冲周期为5T(例如，5ms)的命令脉冲，将中断服务程序设计为每执行五个中断服务时输出一个脉冲；另一方面，为了在高速旋转时产生周期为T(例如，1ms)的命令脉冲，将中断服务程序设计为每执行一个中断服务时输出一个脉冲。即，这种游戏机在软件程序的控制下对用于使转筒旋转的步进电机的旋转速度进行控制。

此外，当在步进电机旋转时由于某种原因而施加了超过通过转矩(through torque)特性(也称作连续特性、脱出转矩特性)的负载转矩时，引起称为失步(step-out)的现象，其中步进电机不能遵循命令脉冲而旋转。具体地，在高速旋转时，高频电流很难流入步进电机的线圈，因此电机转矩显著减小，容易发生失步。

如果这种失步将要发生，则降低命令脉冲的频率(可以延长周期)以避免这种麻烦。然而，如果如上所述地用软件来控制旋转速度，则控制受限于周期性中断处理的执行周期T，因此，虽然脉冲周期可以变为整数倍(例如从T变为2T、3T等)，但不能基于诸如1.5T的中间段周期(“周期”相当于“频率”)来产生命令脉冲。因此，为了降低脉冲频率以防止失步，脉冲频率大幅度降低，例如从1/T(＝1000Hz)的脉冲频率降低到1/2T(＝500Hz)，旋转速度急剧下降。因此，很难对步进电机执行适当的旋转控制。

发明内容

本发明的一个目的是提供对步进电机执行适当的旋转控制的步进电机控制器和游戏机。

根据本发明的第一方面，提供了一种步进电机控制器，包括：脉冲频率调节电路，其从外部控制器接收具有第一频率的命令脉冲并且产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲，所述外部控制器根据其周期性执行的中断处理来输出命令脉冲；以及电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并且基于该命令脉冲来控制步进电机进行旋转。当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路向电机驱动电路输出替代命令脉冲而不是从外部控制器接收的命令脉冲。

根据本发明的第二方面，提供了一种游戏机，包括：外周面上设置有多个符号的转筒；使转筒旋转的步进电机；控制器，其根据周期性执行的中断处理而输出命令脉冲；以及步进电机控制器。所述步进电机控制器包括：脉冲频率调节电路，其从控制器接收具有第一频率的命令脉冲，并产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲；以及电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并基于该命令脉冲来控制步进电机进行旋转。当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路向电机驱动电路输出替代命令脉冲而不是从控制器接收的命令脉冲。

根据本发明的第三方面，提供了一种游戏机，包括：步进电机；控制器，其根据周期性执行的中断处理而输出命令脉冲；以及步进电机控制器，其基于命令脉冲而向步进电机输出用于驱动步进电机的励磁信号。当命令脉冲的频率是会引起步进电机的失步的频率时，步进电机控制器产生频率比命令脉冲低的脉冲信号的替代命令脉冲，并基于该替代命令脉冲输出用于驱动步进电机的励磁信号。

附图说明

在附图中：

图1是投币机的外部立体图；

图2是示出投币机的控制系统的示例的框图；

图3是示出步进电机的驱动系统的示例的框图；

图4是示出脉冲频率调节电路的示例的框图；

图5是示出脉冲频率调节电路的操作示例的时序图；

图6是示出脉冲频率调节电路的操作示例的时序图；

图7是示出步进电机的脱出转矩特性和负载特性的曲线图；

图8是示出电机驱动电路的配置示例的框图；以及

图9是示出脉冲频率调节电路的另一配置示例的框图。

具体实施方式

现在参照附图示出本发明的实施例。

1、游戏机的示例结构

通过采用混和型投币机作为示例来讨论根据本实施例的游戏机。然而，本发明不限于在此描述的游戏机，也可以应用于诸如弹球盘机的任何游戏机，只要该游戏机包括用于驱动诸如转筒(也称为滚筒)的机构的步进电机。

图1是示出根据本实施例的投币机的外部立体图。如图1所示，投币机1具有形成投币机的外围的机柜2以及设置在机柜2的正面上部的上液晶显示器3。在机柜2的正面中部设置有下液晶显示器4。上液晶显示器3实现为通用液晶显示器，下液晶显示器4实现为透明型液晶显示器。

下液晶显示器4具有窗口23、24和25，玩家通过窗口23、24和25视觉地辨认位于稍后描述的转筒46的外周面上的符号。转筒46可旋转地安装于机柜2的内部，通过稍后描述的步进电机47使其旋转。

在各个转筒的外周面上设置有多个符号。

在下液晶显示器4的下方设置有向前凸出的操作台5，在操作台5上从左到右设置有呼叫按钮6、支付(CASHOUT)按钮7、以及帮助(HELP)按钮8。在帮助按钮8的右边设置有游戏币插入部9和游戏券插入部10。在操作台5的前侧从左边起设置有1注按钮11、旋转/重复下注按钮12、3注按钮13、以及5注按钮14。

呼叫按钮6是玩家为了呼叫店员(店铺服务员)以请求帮助或者兑换游戏券而按下的按钮。支付按钮7是玩家在基本游戏结束时按下的按钮。当玩家按下支付按钮7时，玩游戏获得的游戏币从游戏币支付口15支付到游戏币接收盘16。对支付按钮7设置有支付CASHOUT开关66(稍后描述)。当按下支付按钮7时，向CPU 30输出开关信号。

帮助按钮8是玩家在其不熟悉游戏操作方法和游戏规则时按下的按钮。当玩家按下帮助按钮8时，在上液晶显示器3和下液晶显示器4上显示多条帮助信息。对帮助按钮8设置有帮助(HELP)开关42(稍后描述)。当按下HELP按钮8时，从帮助开关42向CPU 30输出开关信号。

在游戏币插入部9中设置有游戏币传感器43(稍后描述)。当将游戏币投入游戏币插入部9中时，通过游戏币传感器43向CPU 30输出游戏币检测信号。在游戏券插入部10中设置有游戏券传感器44。当将游戏券投入游戏券插入部10中时，通过游戏券传感器44向CPU 30输出游戏券检测信号。

1注按钮11是在玩家每次将其按下时一次投1注的按钮。对1注按钮11设置有1注开关38(稍后描述)。当按下1注按钮11时，从1注开关38向CPU 30输出开关信号。

旋转(旋转/重复下注)按钮12是用于在被按下时开始稍后描述的转筒的旋转以根据当前注数或者先前注数开始游戏的按钮。对旋转按钮12设置有旋转开关37(稍后描述)。当按下旋转按钮12时，从旋转开关37向CPU 30输出开关信号。按下旋转按钮12时的可能注数可以在1到5的范围内。

3注按钮13是在被按下时开始注数为三的游戏的按钮。对3注按钮13设置有3注开关39(稍后描述)。当按下3注按钮13时，从3注开关39向CPU 30输出开关信号。5注按钮14是被玩家按下以开始注数为5的游戏或者当被按下时开始奖励游戏(稍后描述)的按钮。对5注按钮14设置有5注开关40(稍后描述)。当按下5注按钮14时，从5注开关40向CPU 30输出开关信号。

在机柜2的下部，形成有上述游戏币支付口15，并且设置有用于接收从游戏币支付口15支付的游戏币的上述游戏币接收盘16。在游戏币支付口15中设置有由传感器等构成的游戏币检测部52，用于检测从游戏币支付口15支付的游戏币的数量。

接下来，参照图2来讨论投币机1的控制系统的配置。图2是示意性地示出投币机1的控制系统的框图。在图2中，投币机1的控制系统基本上实现为以CPU 30为中心的微计算机61，ROM 31和RAM 32连接到CPU 30。ROM 31存储有游戏控制程序，周期性中断处理程序，用于随着游戏进度在上液晶显示器3和下液晶显示器4上产生各种效果的各种效果程序，用于确定抽彩的各种获赢组合的抽彩表，以及控制投币机1所需要的其他各种程序、数据表等。RAM 32是用于临时存储CPU 30对其执行操作的各种数据项的存储器。

用于产生基准时钟脉冲的时钟脉冲发生电路33和分频器34连接到CPU 30，用于产生随机数的随机数发生器35和随机数抽样电路36也连接到CPU 30。通过随机数抽样电路36抽样的随机数用于获赢组合、效果等的各种抽彩。此外，附接于旋转(旋转/重复下注)按钮12的旋转开关37、附接于1注按钮11的1注开关38、附接于3注按钮13的3注开关39、附接于5注按钮14的5注开关40、附接于支付按钮7的支付(CASHOUT)开关41、以及附接于帮助按钮8的帮助(HELP)开关42都连接到CPU 30。CPU 30在各个按钮被按下时基于从各个开关输出的开关信号来控制投币机执行对应于各个按钮的操作。

此外，上述设置在游戏币插入部9中的游戏币传感器43和上述设置在游戏券插入部10中的游戏券传感器44连接到CPU 30。游戏币传感器43检测从游戏币插入部9投入的游戏币，CPU 30基于从游戏币传感器43输出的游戏币检测信号来计算所投入游戏币的数量。游戏券传感器44检测从游戏券插入部10投入的各个游戏券的种类和数量，CPU 30基于从游戏券传感器44输出的游戏券检测信号来计算等价于游戏券数量的游戏币数量。

用于使转筒46旋转的三个步进电机47经由步进电机控制器45连接到CPU 30。位置变化检测电路48也连接到CPU 30。通过步进电机47和步进电机控制器45来使转筒46旋转。CPU 30在周期性的中断处理执行时间向步进电机控制器45输出命令脉冲。步进电机控制器45响应于该命令脉冲，在控制对步进电机47的电机绕组线的励磁顺序时执行对电机绕组线的电流的通/断控制。然而，如果命令脉冲的频率(或者脉冲周期)是会发生失步的频率(或者脉冲周期)，则步进电机控制器45在内部产生频率(或者脉冲周期)低于(或者，在脉冲周期的情况下为高于)该命令脉冲的频率(或者脉冲周期)的命令脉冲(称为“替代命令脉冲”)，并且响应于该替代命令脉冲，在控制对步进电机47的电机绕组线的励磁顺序时执行对电机绕组线的电流的通/断控制。

用于使转筒46旋转的多个(例如三个)步进电机47经由步进电机控制器45连接到CPU 30。当CPU 30向步进电机控制器45输出电机驱动信号(命令脉冲)时，从步进电机控制器45输出的励磁信号驱动各个步进电机47。CPU 30对提供给各个步进电机47的命令脉冲的数量进行计数，基于对命令脉冲的计数数量来把握各个转筒46上的符号的旋转位置，并且执行诸如用于使转筒46停止的停止位置控制的控制。

位置变化检测电路48连接到CPU 30。位置变化检测电路48在通过上述步进电机控制器45进行了停止控制之后检测转筒46的停止位置的变化。例如，在玩家强制改变转筒46的停止位置以使得停止的符号为获赢组合的情况下，当并非确定转筒46停止在获赢组合时，位置变化检测电路48检测转筒46的停止位置的这种变化。位置变化检测电路48通过对按预定间隔附贴于各个转筒46内部的翼片进行检测来检测转筒46的停止位置的变化。

CPU 30根据位置变化检测电路48执行的检测的结果，适当地调整对各个转筒46上的符号的旋转位置的跟踪。

储币仓50经由储币仓驱动电路49连接到CPU 30。当CPU 30向储币仓驱动电路49输出驱动信号时，储币仓50从游戏币支付口15支付预定数量的游戏币。

游戏币检测部52经由支付完成信号电路51连接到CPU 30。游戏币检测部52位于游戏币支付口15中。当游戏币检测部52检测到已经从游戏币支付口15支付了预定数量的游戏币时，游戏币检测部52向支付完成信号电路51输出游戏币支付检测信号，支付完成信号电路51随后向CPU 30输出支付完成信号。

上液晶显示器3和下液晶显示器4经由液晶驱动电路53连接到CPU30。可以将图形板用作液晶驱动电路53。可以通过分立的液晶驱动电路来控制上液晶显示器3和下液晶显示器4。触摸板55经由触摸板驱动电路54连接到CPU 30。

LED 57经由LED驱动电路56连接到CPU 30。在投币机1的正面设置有大量的LED 57，这些LED 57在产生各种视觉效果时基于来自CPU 30的驱动信号在LED驱动电路56的控制下发光。此外，声音输出电路58和扬声器59连接到CPU 30。扬声器59在产生各种音频效果时基于来自声音输出电路58的输出信号产生各种声音效果。对CPU 30设置有用于在管理单元102与投币机之间进行通信的通信端口的通信接口(I/F)60。

2、步进电机的驱动系统的示例配置

接下来，详细描述投币机1中的步进电机47的驱动系统。

在本实施例中，假设使用采用1-2相励磁系统(半步进驱动系统)的混和(HB)型2相步进电机作为步进电机47。然而，步进电机47不限于2相步进电机，而可以是3相或者5相步进电机。其也不限于混和(HB)型步进电机，而可以是VR(可变磁阻)型步进电机或者PM(永磁体)型步进电机。

图3是示出步进电机47的驱动系统的框图。

混和(HB)型步进电机48包括中央的转子300和被设置为围绕转子300的第一到第四磁极(未示出)。

第一励磁线圈L0和第三励磁线圈L2双股缠绕着第一磁极和第三磁极，励磁线圈L0的绕组终端和励磁线圈L2的绕组线始端相连接，对连接点施加预定的DC电源(例如+24伏特)。同样，第二励磁线圈L1和第四励磁线圈L3双股缠绕着第二磁极和第四磁极，励磁线圈L1的绕组终端和励磁线圈L3的绕组线始端相连接，对连接点施加预定的DC电源(例如+24伏特)。

这里，用于向第一励磁线圈L0施加励磁信号以将第一磁极励磁为S极并将第三磁极励磁为N极的相称为A相；用于向第三励磁线圈L2施加励磁信号以将第一磁极励磁为N极并将第三磁极励磁为S极的相称为A-(A bar)相；用于向第二励磁线圈L1施加励磁信号以将第二磁极励磁为S极并将第四磁极励磁为N极的相称为B相；用于向第四励磁线圈L3施加励磁信号以将第二磁极励磁为N极并将第四磁极励磁为S极的相称为B-相。

在图3和图8中，A-相由顶上有横条的字母“A”的符号来表示，B-相由顶上有横条的字母“B”的符号来表示。

在1相励磁驱动系统中，按顺序对A相、B相、A-相以及B-相施加励磁信号，由此转子300可以顺时针(或者逆时针)旋转。

相反，在本实施例中，采用交替地进行1相励磁和2相励磁的1-2相励磁驱动。在1-2相励磁驱动中，按照以下(1)到(9)的励磁顺序来进行励磁：

(1)对A相通电(1相励磁)；

(2)对A相和B相二者通电(2相励磁)；

(3)对B相通电；

(4)对B相和A-相二者通电；

(5)对A-相通电；

(6)对A-相和B-相二者通电；

(7)对B-相通电；

(8)对B-相和A相通电；以及

(9)返回(1)。

根据本实施例的步进电机控制器45包括脉冲频率调节电路301和电机驱动电路302。脉冲频率调节电路301从CPU 30(控制器；外部控制器)接收具有第一频率的命令脉冲，CPU 30根据其进行(执行)的中断处理(周期性中断处理)输出命令脉冲。脉冲频率调节电路301产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲。当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路301向电机驱动电路302输出替代命令脉冲而不是从CPU 30接收的命令脉冲，以防止步进电机47失步。

图4是示出脉冲频率调节电路301的示例的框图。在该图所示的示例中，脉冲频率调节电路301包括：第一计数器401，其接收来自CPU 30的命令脉冲，并对该命令脉冲的脉冲数(第一脉冲数)进行计数；基准时钟发生单元402，其产生具有预定频率的基准时钟脉冲；第二计数器403，其对基准时钟发生单元402产生的基准时钟脉冲的脉冲数(第二脉冲数)进行计数；脉冲发生单元405，其基于基准时钟发生单元402产生的基准时钟脉冲，产生具有第二频率的替代命令脉冲(脉冲信号)；确定单元404，其通过对第一脉冲数与第二脉冲数进行比较来确定是否向电机驱动电路302输出替代命令脉冲而不是从CPU 30接收的命令脉冲；切换单元406，其根据确定单元404进行的确定而将命令脉冲和替代命令脉冲之一输出给电机驱动电路302。

图5是用于描述在脉冲频率调节电路301接收的命令脉冲的频率(或者脉冲周期)是会发生失步的频率(或者脉冲周期)的情况下脉冲频率调节电路301的操作示例的时序图。在图5中，(A)示出输入到脉冲频率调节电路301的命令脉冲501；(B)示出基准时钟发生单元402产生的基准时钟脉冲502；(C)示出脉冲发生单元405产生的脉冲信号503；(D)示出切换单元406输出的脉冲信号(＝替代命令脉冲)504。

(A)中示出的命令脉冲501是当CPU 30在其每毫秒(msec)执行的周期性中断处理中按每个周期性中断处理一个脉冲的速率输出脉冲时获得的脉冲周期为1msec(相当于脉冲频率为1kHz，1kpps(pps：每秒的脉冲))的脉冲串。

(B)中示出的基准时钟脉冲502是脉冲周期为0.5msec(相当于脉冲频率为2kHz，2kpps)的脉冲串。

每次第一计数器401计数到两个脉冲时，该计数器向确定单元404发出确定请求以检查命令脉冲501的脉冲频率或者脉冲周期。在接收到确定请求时，确定单元404查看第二计数器403的计数并确定命令脉冲501的频率(或者脉冲周期)是否是会发生失步的频率(或者脉冲周期)。在本示例中，在第一计数器401计数到命令脉冲501的两个脉冲时，第二计数器403计数到基准时钟脉冲502的三个脉冲。

确定单元404具有存储装置404a，其中预先存储有与会发生失步的频率(或者脉冲周期)对应的计数(称为界限值)。该示例假设界限值是“3”。即，确定单元404进行操作以确定如果脉冲命令501的脉冲周期等于或者小于0.5msec×(3-1)＝1msec(即，如果脉冲频率等于或者大于1kHz)则该频率(或者脉冲周期)是会发生失步的频率(或者脉冲周期)。

在本实施例中，该界限值用作脉冲频率调节电路用来确定是否向电机驱动电路302输出替代命令脉冲而不是从CPU 30接收的命令脉冲的预定标准。

在图5示出的实施例中，第二计数器403的计数是“3”，等于或者小于界限值，因此确定单元404命令切换单元406输出脉冲发生单元405产生的脉冲信号。

在图5中，(C)表示脉冲发生单元405产生的脉冲信号503。在该示例中，为了输出周期为周期性中断处理执行周期1msec的1.5倍的脉冲信号，脉冲发生单元405进行如下操作：每次其从基准时钟发生单元402接收到基准时钟脉冲502的四个脉冲时输出一个脉冲。即，脉冲发生单元405输出脉冲周期为0.5msec×(4-1)＝1.5msec(近似相当于脉冲频率为667Hz)的脉冲信号503。

切换单元406根据确定单元404的命令，输出(C)所示的脉冲发生单元405的脉冲信号。因此，如果脉冲频率调节电路301接收到脉冲周期为1msec(相当于脉冲频率为1kHz)的命令脉冲，则其输出脉冲周期为1.5msec(近似相当于脉冲频率为667Hz)的脉冲信号504。将脉冲信号504输出给电机驱动电路302作为上述的替代命令脉冲。

图6是用于描述在脉冲频率调节电路301接收的命令脉冲的频率(或者脉冲周期)不是会发生失步的频率(或者脉冲周期)的情况下脉冲频率调节电路301的操作示例的时序图。在图6中，(A)示出输入到脉冲频率调节电路301的命令脉冲601；(B)示出基准时钟发生单元402产生的基准时钟脉冲602；(C)示出脉冲发生单元405产生的脉冲信号603；(D)示出切换单元406输出的脉冲信号604。

(A)中所示的命令脉冲601是当在每毫秒(msec)执行的周期性中断处理中每两个周期性中断处理输出一个脉冲时获得的脉冲周期为2msec(相当于脉冲频率为500Hz，500pps)的脉冲串。

另一方面，与图5所示的基准时钟脉冲502相似，(B)中示出的基准时钟脉冲602是脉冲周期为0.5msec(相当于脉冲频率为2kHz，2kpps)的脉冲信号。

每次第一计数器401计数到两个脉冲时，该计数器向确定单元404发出确定请求以检查命令脉冲601的脉冲频率或者脉冲周期。在接收到确定请求时，确定单元404查看第二计数器403的计数并确定命令脉冲的频率(或者脉冲周期)是否是会发生失步的频率(或者脉冲周期)。如先前参照图5所述，如果第二计数器403的计数等于或者小于“3”，则确定单元404确定该频率(或者脉冲周期)是会发生失步的频率(或者脉冲周期)。在本例中，第二计数器403的计数为“4”，因此确定单元404命令切换单元406输出命令脉冲601。

在图6中，(C)表示脉冲发生单元405产生的脉冲信号603，其与图5所示的脉冲信号503相同。即，脉冲发生单元405的输出脉冲串是脉冲周期为1.5msec(近似相当于脉冲频率为667Hz)的脉冲信号。

在接收到确定单元404的命令时，切换单元406输出(A)所示的命令脉冲。因此，如果脉冲频率调节电路301接收到脉冲周期为2msec(相当于脉冲频率为500Hz)的命令脉冲601，则其原样输出命令脉冲601(参见图6中的(D)，脉冲信号604)。

当脉冲频率调节电路301确定从CPU 30接收的命令脉冲的频率(或者脉冲周期)是会发生失步的频率(或者脉冲周期)时，脉冲频率调节电路301可以输出具有不存在导致发生失步的危险的频率(或者脉冲周期)的替代命令脉冲，以防止发生失步。

可以如下地确定会发生失步的频率(或者脉冲周期)：图7是示出步进电机47的脱出转矩特性和负载转矩测量值的曲线图。

脱出转矩特性(也称为连续特性)表示当电机根据给定频率的命令脉冲而旋转时旋转在增加多少负载转矩的情况下可以继续。负载转矩测量值是在电机根据给定频率的命令脉冲而旋转的情况下实际施加到步进电机上的负载转矩的测量值。在图7所示的示例中，在点P1(脉冲频率500Hz)处负载特性低于脱出转矩特性，因此可以确定不存在失步的危险。另一方面，在P2(脉冲频率1000Hz)处负载转矩测量值超过脱出转矩特性，因此可以确定存在失步的危险。于是，如果脉冲频率调节电路301接收到脉冲频率为1000Hz的命令脉冲，则脉冲频率调节电路301输出对应于P3(脉冲频率667Hz)的脉冲信号(替代命令脉冲)，以将频率降低到不存在导致发生失步的危险的脉冲频率。由于可以通过脉冲发生单元405来确定替代命令脉冲的频率，所以可以将脉冲发生单元405设置并设计为产生具有任何适当脉冲频率的脉冲信号。

接下来，将讨论电机驱动电路302的配置示例。

图8是示出电机驱动电路302的配置示例的框图。电机驱动电路通过脉冲频率调节电路301接收命令脉冲，并基于命令脉冲控制步进电机47进行旋转。在图中示出的示例中，电机驱动电路302包括分配电路801和励磁电路802。

分配电路801也称作逻辑序列发生器，是对命令脉冲作出响应以按顺序控制对步进电机47的绕组线的励磁的逻辑电路。

分配电路801的输出信号发送到励磁电路802的输入端，用于执行对允许流入电机绕组线的电流的通/断控制。通常使用各种配置的电路作为励磁电路802，而在本实施例中可以使用任一种。如果分配电路801的输出信号足以驱动步进电机47，则无须安装励磁电路802。

3、其他实施例

(1)在上述实施例中，基于确定单元404掌握的一个界限值(第二计数器403的计数3)来确定会发生失步的频率(或者脉冲周期)。然而，可以将确定单元404构成为基于两个或者更多个界限值来执行确定。

(2)在图4中示出的脉冲频率调节电路301的实施例中，脉冲频率调节电路301确定命令脉冲的频率是否是会导致步进电机失步的频率。然而，可以由CPU 30执行该确定。

图9是示出在通过CPU 30来确定命令脉冲的频率是否是会导致步进电机失步的频率的情况下脉冲频率调节电路的另一实施例的框图。

在图9示出的实施例中，CPU 30在其每次执行了N个周期性中断处理(其中N是自然数)时输出命令脉冲，并确定该命令脉冲的频率是否是会导致步进电机失步的频率。当该命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时，CPU 30输出切换命令。

脉冲频率调节电路301A包括：基准时钟发生单元402，其产生基准时钟脉冲；脉冲发生单元405，其基于基准时钟发生单元402产生的基准时钟脉冲来产生具有第二频率的替代命令脉冲；以及切换单元406A，其向电机驱动电路302输出命令脉冲，在从CPU 30(外部控制器)接收到切换命令时将替代命令脉冲而不是所述命令脉冲输出给电机驱动电路302。

在本实施例中描述的步进电机控制器45不仅可以用于设置在游戏机中的步进电机，而且可以用于设置在任何其他装置中的步进电机。

如参照实施例所述，提供了如下配置。

(1)一种步进电机控制器，包括：脉冲频率调节电路，其从外部控制器接收具有第一频率的命令脉冲并且产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲，所述外部控制器根据其周期性执行的中断处理来输出所述命令脉冲；以及电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并且基于该命令脉冲来控制步进电机进行旋转。当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路将替代命令脉冲而不是从外部控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

(2)一种游戏机，包括：外周面上设置有多个符号的转筒；使转筒旋转的步进电机；控制器，其根据周期性执行的中断处理而输出命令脉冲；以及步进电机控制器。所述步进电机控制器包括：脉冲频率调节电路，其从控制器接收具有第一频率的命令脉冲，并且产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲；以及电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并且基于该命令脉冲来控制步进电机进行旋转。当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路将替代命令脉冲而不是从控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

(3)一种游戏机，包括：步进电机；控制器，其根据周期性执行的中断处理而输出命令脉冲；以及步进电机控制器，其基于命令脉冲向步进电机输出用于驱动步进电机的励磁信号。当命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时，步进电机控制器产生频率低于该命令脉冲的脉冲信号的替代命令脉冲，并基于该替代命令脉冲输出用于驱动步进电机的励磁信号。

根据上述配置，在步进电机中会发生失步的情况下，通过硬件配置而提供的步进电机控制器产生具有不会导致发生失步的频率(第二频率)的替代命令脉冲，使用该替代命令脉冲来驱动步进电机。从而防止发生失步。

在根据(3)的游戏机中，步进电机控制器可以被构成为包括：脉冲频率调节电路，其接收来自控制器的命令脉冲，当该命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时输出替代命令脉冲，而当该命令脉冲的频率不是会导致步进电机失步的频率时输出该命令脉冲；以及电机驱动电路，其基于命令脉冲按顺序控制对多个绕组线的励磁，所述绕组线设置在步进电机中。

根据如此构成的游戏机，通过硬件(步进电机控制器)来调节CPU执行软件(周期性执行的中断处理)时产生的命令脉冲的频率，由此使得可以防止发生失步。

在根据(3)的游戏机中，控制器可以被构成为确定命令脉冲的频率是否是会导致步进电机失步的频率、并且当确定了命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时输出切换命令。步进电机控制器可以被构成为包括：脉冲频率调节电路，其接收来自控制器的命令脉冲，并且响应于切换命令而选择性地输出该命令脉冲和替代命令脉冲之一；以及电机驱动电路，其基于命令脉冲按顺序控制对多个绕组线的励磁，所述绕组线设置在步进电机中。

根据如此构成的游戏机，在CPU的控制下通过硬件(步进电机控制器)来调节CPU执行软件(周期性中断服务)时产生的命令脉冲的频率，由此使得可以防止发生失步。

在所述步进电机控制器和游戏机中，脉冲频率调节电路可以被构成为产生具有满足以下关系式的第二频率F的替代命令脉冲：

1/(N·T)＜F＜1/{(N+1)·T}

其中N是自然数，T是外部控制器周期性执行的中断处理的周期。

根据上述构造，使得可以产生频率在中间段(例如，频率在1/T与1/(2T)之间)而不限于CPU的周期性中断处理可以产生的命令脉冲频率的脉冲信号，并且使得可以避免步进电机的转数的突然变化。

根据这些实施例，在由CPU(控制器；外部控制器)执行的软件进行的中断服务的控制下产生用于使游戏机的转筒旋转的步进电机的命令脉冲的情况下，使得可以产生脉冲频率在中间段而不限于软件的中断服务执行间隔的命令脉冲。

对这些实施例的前述描述是出于例示和描述的目的而提供的。其并非旨在穷举或者将本发明限制于所公开的确切形式，根据以上教义可以进行修改和变化，或者可以从对本发明的实践获得这些修改和变化。选择并描述本实施例是为了说明本发明的原理及其实际应用，以使得本领域技术人员能够按适于所预期具体应用的各种实施例和各种变型例来利用本发明。旨在通过所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。

Claims

1、一种步进电机控制器，包括：

脉冲频率调节电路，其从外部控制器接收具有第一频率的命令脉冲并且产生具有低于该第一频率的第二频率的替代命令脉冲，所述外部控制器根据其周期性执行的中断处理来输出命令脉冲；以及

电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并且基于接收的命令脉冲来控制步进电机进行旋转，

其中，当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路将替代命令脉冲而不是从外部控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

2、根据权利要求1所述的步进电机控制器，其中，所述预定标准是导致步进电机失步的频率。

3、根据权利要求1所述的步进电机控制器，其中，脉冲频率调节电路设置有存储所述预定标准的存储装置。

4、根据权利要求1所述的步进电机控制器，其中，脉冲频率调节电路包括：

第一计数器，其对从外部控制器接收的命令脉冲的第一脉冲数进行计数；

基准时钟发生单元，其产生具有预定频率的基准时钟脉冲；

第二计数器，其对基准时钟发生单元产生的基准时钟脉冲的第二脉冲数进行计数；

脉冲发生单元，其基于基准时钟发生单元产生的基准时钟脉冲，产生具有第二频率的替代命令脉冲；

确定单元，其通过对第一脉冲数和第二脉冲数进行比较来确定是否将替代命令脉冲而不是从外部控制器接收的命令脉冲输出给步进电机；以及

切换单元，其根据确定单元进行的确定，将从外部控制器接收的命令脉冲和替代命令脉冲之一输出给电机驱动电路。

5、根据权利要求1所述的步进电机控制器，其中，电机驱动电路包括分配电路，所述分配电路接收从脉冲频率调节电路输出的命令脉冲并且基于接收的命令脉冲按顺序控制对多个绕组线的励磁，这些绕组线设置在步进电机中。

6、根据权利要求5所述的步进电机控制器，其中，电机驱动电路进一步包括励磁电路，所述励磁电路根据分配电路的控制而向绕组线输出励磁信号。

7、根据权利要求1所述的步进电机控制器，其中，脉冲频率调节电路包括：

基准时钟发生单元，其产生基准时钟脉冲；

脉冲发生单元，其基于基准时钟发生单元产生的基准时钟脉冲，产生具有第二频率的替代命令脉冲；以及

切换单元，其向电机驱动电路输出命令脉冲，在从外部控制器接收到切换命令时将替代命令脉冲而不是从外部控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

8、根据权利要求1所述的步进电机控制器，其中，脉冲频率调节电路产生具有满足以下关系式的第二频率F的替代命令脉冲：

1/(N·T)＜F＜1/{(N+1)·T}

9、一种游戏机，包括：

外周面上设置有多个符号的转筒；

使转筒旋转的步进电机；

控制器，其根据周期性执行的中断处理而输出命令脉冲；以及

步进电机控制器，包括：

脉冲频率调节电路，其从控制器接收具有第一频率的命令脉冲，并产生具有低于第一频率的第二频率的替代命令脉冲；以及

电机驱动电路，其通过脉冲频率调节电路接收命令脉冲，并基于接收的命令脉冲来控制步进电机进行旋转，

其中，当第一频率超过预定标准时，脉冲频率调节电路将替代命令脉冲而不是从控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

10、根据权利要求9所述的游戏机，其中，所述预定标准是导致步进电机失步的频率。

11、根据权利要求9所述的游戏机，其中，脉冲频率调节电路设置有存储所述预定标准的存储装置。

12、根据权利要求9所述的游戏机，其中，脉冲频率调节电路包括：

第一计数器，其对从控制器接收的命令脉冲的第一脉冲数进行计数；

基准时钟发生单元，其产生具有预定频率的基准时钟脉冲；

确定单元，其通过对第一脉冲数和第二脉冲数进行比较来确定是否将替代命令脉冲而不是从控制器接收的命令脉冲输出给步进电机；以及

切换单元，其根据确定单元进行的确定，将从控制器接收的命令脉冲和替代命令脉冲之一输出给电机驱动电路。

13、根据权利要求9所述的游戏机，其中，电机驱动电路包括分配电路，所述分配电路接收从脉冲频率调节电路输出的命令脉冲并且基于接收的命令脉冲按顺序控制对多个绕组线的励磁，这些绕组线设置在步进电机中。

14、根据权利要求13所述的游戏机，其中，电机驱动电路进一步包括励磁电路，所述励磁电路根据分配电路的控制而向绕组线输出励磁信号。

15、根据权利要求9所述的游戏机，其中，脉冲频率调节电路包括：

基准时钟发生单元，其产生基准时钟脉冲；

切换单元，其向电机驱动电路输出命令脉冲，在从控制器接收到切换命令时将替代命令脉冲而不是从控制器接收的命令脉冲输出给电机驱动电路。

16、根据权利要求9所述的游戏机，其中，脉冲频率调节电路产生具有满足以下关系式的第二频率F的替代命令脉冲：

1/(N·T)＜F＜1/{(N+1)·T}

其中N是自然数，T是控制器周期性执行的中断处理的周期。

17、一种游戏机，包括：

步进电机；

步进电机控制器，其基于命令脉冲而向步进电机输出用于驱动该步进电机的励磁信号，

其中，当控制器输出的命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时，步进电机控制器产生频率低于该命令脉冲的脉冲信号的替代命令脉冲，并基于该替代命令脉冲输出用于驱动步进电机的励磁信号。

18、根据权利要求17所述的游戏机，其中，步进电机控制器包括：

脉冲频率调节电路，其接收来自控制器的命令脉冲，当接收的命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时输出替代命令脉冲，而当接收的命令脉冲的频率不是会导致步进电机失步的频率时输出接收的命令脉冲；以及

电机驱动电路，其基于脉冲频率调节电路输出的命令脉冲按顺序控制对多个绕组线的励磁，这些绕组线设置在步进电机中。

19、根据权利要求17所述的游戏机，其中，控制器确定其输出的命令脉冲的频率是否是会导致步进电机失步的频率，并且当确定了该命令脉冲的频率是会导致步进电机失步的频率时输出一切换命令，并且

其中，步进电机控制器包括：

脉冲频率调节电路，其接收来自控制器的命令脉冲，并且响应于所述切换命令选择性地输出接收的命令脉冲和替代命令脉冲之一；以及

20、根据权利要求17所述的游戏机，其中，脉冲频率调节电路产生具有满足以下关系式的第二频率F的替代命令脉冲：

1/(N·T)＜F＜1/{(N+1)·T}

其中N是自然数，T是控制器周期性执行的中断处理的周期。