【正文】 信號(hào)線。 5V 電源供電、 40 管腳封裝的可編程設(shè)置型鍵盤 /顯示器芯片，其有如下功能 ： ； (Scanned Keyboard Mode)； (Scanned Sensor Mode)； (Strobe Input Entry Mode)； 乘 8 鍵盤 FIFO(先進(jìn)先出 )； ， 2 鍵鎖定及 N 鍵依此讀出模式； 8 位數(shù)或雙排 16 位數(shù)的顯示器； 。 圖 32 DAC0832 引腳圖 圖 32 中其余各引腳的功能定義如下： ～ DI0 ： 8 位的數(shù)據(jù)輸入端， DI7為最高位。1LSB，參考電壓為 (+10～ 10)V，供電電源為 (+5～ +15)V，邏輯電平輸入與 TTL 兼容。注意加密方式 1 時(shí)， EA 將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。 P3 口也可作為 AT89C51 的一些特殊功能口， P3 口管腳備選功能 如下： RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） 0INT （外部中斷 0） 1INT （外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口 同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào) 。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 整個(gè) EPROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號(hào)組合，并 12 保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來完成。 AT89C51 可提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 4KB FLASH 閃速存儲(chǔ)器， 128 B 內(nèi)部RAM， 32 個(gè) I/O 口線 ，兩個(gè) 16 位定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè) 5 向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 程序存儲(chǔ)器 EEPROM，可進(jìn)行 100 次寫 /擦除操作 。因?yàn)榧?xì)分后步進(jìn)脈沖信號(hào)頻率也相應(yīng)升高，因此還要求單片機(jī)的運(yùn)算速度快。 ：電子玩具、高級(jí)游戲機(jī)、錄像機(jī)，激光唱機(jī)。目前單片機(jī)己成功地運(yùn)用在智能儀表、機(jī)電設(shè)備、過程控制、數(shù)據(jù) 處理、自動(dòng)檢測(cè)和家用電器等各個(gè)方面。 ，步進(jìn)信號(hào)的脈沖頻率提高了 N 倍 (N 細(xì)分時(shí) )，故電機(jī)運(yùn)行時(shí)可盡量遠(yuǎn)離電機(jī)的自然振蕩頻率 (80200Hz)，這樣就減小了低頻共振的發(fā)生幾率。應(yīng)用細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)，通過選擇不同的細(xì)分就可使步進(jìn)電機(jī)具有常用的兩相 、五相和反應(yīng)式電機(jī)的步距角，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)品種，節(jié)省了用戶投資。這些電勢(shì)與外加電壓共同作用于功率器件。 是在鐵心上的線圈，所以都有比較大的電感。通常，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由邏輯控制電路、功率驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和電源組成。 。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)于繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角。空間角。 按相數(shù)的多少分為不同結(jié)構(gòu)的步進(jìn)電機(jī)，常見的是 2 相、 3相和 5 相步進(jìn)電機(jī)。 ，減小驅(qū)動(dòng)器的體積和重量，提高電源效率。有關(guān)精密加工的高新技術(shù)和產(chǎn)品還對(duì)中國實(shí)行禁運(yùn)。這些驅(qū)動(dòng)器多數(shù)采用單片機(jī)為控制芯片，受單片機(jī)計(jì)算速度和計(jì)算精度的限制，當(dāng)采用細(xì)分驅(qū)動(dòng)時(shí)，細(xì)分?jǐn)?shù)最大可以達(dá)到 256。這樣，繞組中的電流經(jīng)過若干個(gè)階梯上升到額定值，或以同樣的方式從額定值下降 。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)概述 步進(jìn)電機(jī)的工作必須使用專用設(shè)備 —— 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。有多種情況會(huì)產(chǎn)生失步，比如起動(dòng)或停止頻率超過突跳頻率，電機(jī)高速運(yùn)行的脈沖頻率超過了最大運(yùn)行頻率，所帶負(fù)載轉(zhuǎn)矩超過了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，共振等。 因?yàn)椴骄嗾`差不長(zhǎng)期累積，可以不需要速度傳感器以及位置傳感器，就能以輸入的脈沖數(shù)量和頻率構(gòu)成具有一定精度的開環(huán)控制系統(tǒng)。輸入脈沖的頻率越高，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。但是步進(jìn)電機(jī)在應(yīng)用中存在一些制約性的因素，步進(jìn)電機(jī)及其系統(tǒng)表現(xiàn)出諸如低速平穩(wěn)性差、高速快速響應(yīng)能力差、效率低和能耗等。步進(jìn)電機(jī)的細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)，從 20 世紀(jì) 70 年代開始研究，逐步發(fā)展到 90 年代完全成熟。 本文先介紹了三相步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理，然后在對(duì)步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)和單片機(jī)研究的基礎(chǔ)上，分析了細(xì)分驅(qū)動(dòng)對(duì)于改善步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行性能的作用，該方案中電流細(xì)分技術(shù)基本上克服了傳統(tǒng)步進(jìn)電機(jī)低速振動(dòng)大和噪音大的缺點(diǎn)，減小發(fā)生共振的幾率。步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行品質(zhì)既與電機(jī)的本體性能有關(guān)，也與驅(qū)動(dòng)器和控制器的性能有關(guān)。采用 IR2130 功率驅(qū)動(dòng)芯片作為步進(jìn)電機(jī)的功率驅(qū)動(dòng)器件。 目前在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)上，采用斬波恒流驅(qū)動(dòng)、細(xì)分驅(qū)動(dòng)以及最佳升降頻控制，大大提高步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行快速性和運(yùn)轉(zhuǎn)精度，使步進(jìn)電機(jī)在中、小功率應(yīng)用領(lǐng)域向高速且精密化的方向發(fā)展。通過研制高性能的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器可以大大改善步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行性能，這對(duì)提高我國在這方面的科學(xué)技術(shù)水平起到了一定的促進(jìn)作用，拓寬了步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。步進(jìn)電機(jī)種類可分為常用三大類 :反應(yīng)式 (VR，也稱磁阻式 )、永磁式 (PM)、混合式 (HB)。 永磁式、混合式步進(jìn)電機(jī)在停止?fàn)顟B(tài)下 (無脈沖信號(hào)輸入時(shí) )，仍具有勵(lì)磁保持力矩，故即使不靠機(jī)械式的剎車，也能做到停止位置的保持。步進(jìn)電機(jī)在極低頻率下做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)行，即每改變一次通電狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn) 過一個(gè)步距角。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能除與電機(jī)自身的性能有關(guān)外，在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器性能的優(yōu)劣。近幾年來，由于微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，細(xì)分驅(qū)動(dòng)技術(shù)在驅(qū)動(dòng)器中獲得了廣泛應(yīng)用。在精度定位研究方面水平最高的是美國，其 LINL 國家試驗(yàn)室、 Moore、 Vnion Carbide、 Pneumo Precision 等公司均在精度定位系統(tǒng)研究與開發(fā)方面做出了卓越成效的工作。在步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)上，一方面由于采用了斬波恒流控制、 SPWM(正弦脈寬調(diào)制 )和細(xì)分技術(shù)以及最佳升降頻控制，大大提高了步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行快速性和運(yùn)動(dòng)精度，使步進(jìn)電機(jī)在中、小功率范圍內(nèi)向高速精密 化領(lǐng)域滲透 。采用了 Intel公司研制的鍵盤、顯示器接口電路芯片 8279，該芯片能自動(dòng)完成對(duì)顯示的刷新，同時(shí)還可以對(duì)鍵盤自動(dòng)掃描，識(shí)別閉合鍵的鍵號(hào)，使用非常方便。根據(jù)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖，當(dāng)一相繞組通電，例如 A 相繞組通電， B、 C 二相繞組不通電時(shí)，電機(jī)內(nèi)建立 以 AA＇為軸線的磁場(chǎng)，如圖 22（ 1）所示，由于定轉(zhuǎn)子上有齒和槽，所以當(dāng)定轉(zhuǎn)子齒的相對(duì)位置不同時(shí)，磁路的磁導(dǎo)也不同，在繞組通電時(shí)，轉(zhuǎn)子將有一定的穩(wěn)定平衡位置，轉(zhuǎn)子的位置是力求使通電相磁路的磁導(dǎo)為最大。 可見，在連續(xù)不斷的按 A— B— C— A— 的順序分別給各相繞組通電時(shí)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)磁場(chǎng)的軸線沿 ABC 方向不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，且每改變通電狀態(tài)一次時(shí)，轉(zhuǎn)過的角度為二相磁極軸線間的夾角 120176?！叭唷笔侵溉嗖竭M(jìn)電機(jī)，“單”是指同時(shí)只有一相繞組通電，“六拍”是表示六種通電狀態(tài)為一個(gè)循環(huán)，即六次通電狀態(tài)后電機(jī)內(nèi)的磁場(chǎng)恢復(fù)到初始的狀態(tài)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距，定轉(zhuǎn)子齒的相對(duì)關(guān)系不變。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，除與電機(jī)本身的性能有關(guān)外 ，也在很大程度上取決于驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。功率驅(qū)動(dòng)電路向步進(jìn)電機(jī)控制繞組輸入電流，使其勵(lì)磁形成空間旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。為使電流盡快衰減，必須設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)睦m(xù)流回路。 所以，根據(jù)以上的特點(diǎn)，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器必須要保證步進(jìn)電機(jī)繞組有足夠的電壓、電流和正確的波形，而且同時(shí)要保證驅(qū)動(dòng)器功率放大器件安全運(yùn)行，還應(yīng)有較高的效率、較小的功耗、較低的成本，這就要求選用合適的功率器件 合理設(shè)計(jì)線路。電流分成多少個(gè)臺(tái)階，則轉(zhuǎn)子就以同樣的次數(shù)轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角，這種將原先的一個(gè)步距角細(xì)分成若干步的 驅(qū)動(dòng)方法，稱為細(xì)分驅(qū)動(dòng)?？傮w來說，相對(duì)于其它的驅(qū)動(dòng)方 式，細(xì)分驅(qū)動(dòng)的控制效果最好，這是步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的重大進(jìn)展之一。 ，適應(yīng)溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠地工作，這是其它機(jī)種無法比擬的。 ：磁帶機(jī)、打印機(jī)、溫氏硬盤驅(qū)動(dòng)器。各個(gè)系列的單片機(jī)各有所長(zhǎng)，在處理速度、穩(wěn)定性、 I/0 能力、功耗、功能齊全、價(jià)格等方面各有優(yōu)劣。 個(gè)特殊功能寄存器 SFR。掉電方式保存RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。在閑置模式下， CPU停止工作。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須被拉高。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出 。輸入寄存器和 DAC 寄存器 作為雙緩沖，因?yàn)樵?CPU 數(shù)據(jù)線直接接到DAC0832 的輸入端時(shí)，數(shù)據(jù)在輸入端保持的時(shí)間僅僅是在 CPU 執(zhí)行輸出指令的瞬間內(nèi)，輸入寄存器可用于保存此瞬間出現(xiàn)的數(shù)據(jù)。 15 ：反饋電阻引出端， DAC0832 內(nèi)部已經(jīng)有反饋電阻，所以 RFB 端可以直接接到外部運(yùn)算放大器的輸出端，這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出端和輸入端之間。 ~DB7：雙向數(shù)據(jù)總線。 A0=0 時(shí)，讀寫一般數(shù)據(jù)； A0=1 時(shí)，讀取狀態(tài)標(biāo)志位或?qū)懭朊睢? ~RL7：鍵盤 /傳感器的返回線。 ：消隱 輸出線。 IR2130 的保護(hù)功 能十分強(qiáng)大，內(nèi)部設(shè)有過電流、過電壓、欠電壓、邏 17 輯識(shí)別保護(hù)以及封鎖和指示環(huán)節(jié)。 圖 34 IR2130 內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 各引腳功能為 :VB1—VB3:是懸浮電源連接端，通過自舉電容 為 3 個(gè)上橋臂功率管的驅(qū)動(dòng)器提供內(nèi)部懸浮電源 。 ccV 、 ssV :芯片供電電源連接端， ccV 接正電源，而 ssV 接電源地。 驅(qū)動(dòng)器的主回路由整流濾波電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路以及步進(jìn)電機(jī)等組成。當(dāng)出現(xiàn)脫機(jī)信號(hào)時(shí)，驅(qū)動(dòng)器輸出到電機(jī)的電流被切斷，電機(jī)轉(zhuǎn)子處于自由狀態(tài) (脫機(jī)狀態(tài) )。 利用 C 語言或者 MATLAB 將多種細(xì)分?jǐn)?shù)下的繞組電流參考信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制代碼存儲(chǔ) EPROM 中。 在 T1T6 工作 過程中，同一橋臂的兩個(gè)功率開關(guān)管，處于不停地交替導(dǎo)通和截止的狀態(tài)。當(dāng) 的輸出 由低電平變高時(shí)， 輸入寄存器的 控制信號(hào)成為低電平，此時(shí)，數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄存器中，這樣輸入寄存器的輸出端不再隨外部數(shù)據(jù) DB 的變化而變化 。②腳接電阻 R10 上的電壓取樣信號(hào)，也稱電壓反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了電壓的閉環(huán) 。工作過程為 :剛開機(jī)時(shí)， 220V 交流電經(jīng)過整流濾波獲得直流電壓，經(jīng) R2，再由 C28， C61 濾波到 UC3845 的⑦腳，向 UC3845 提供啟動(dòng)電壓。 圖 42 功率電路 數(shù)模轉(zhuǎn)換電路 顧名思義， D/A 轉(zhuǎn)換電路功能就是實(shí)現(xiàn)數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，其 電路連接如圖 43 所示。 電路工作時(shí)，單片機(jī)根據(jù)步進(jìn)脈沖 (CP)、方向信號(hào)和當(dāng)前的細(xì)分?jǐn)?shù)設(shè)置，從單片機(jī)存儲(chǔ)器中取出相應(yīng)的階梯波的數(shù)字量，寫入 DAC 寄存器經(jīng)過 D/A 轉(zhuǎn)換后輸出階梯波。 由于細(xì)分?jǐn)?shù)目較高，采用一片 4 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器和一片 4 位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，每周期最高細(xì)分?jǐn)?shù)可達(dá)到 42 ? 10= 開關(guān)電源用來給驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部的控制電路和驅(qū)動(dòng)模動(dòng) IR2130 提供 工作 電源。 IR2130 的 HIN1—HIN LIN1—LIN3 作為功率管的輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)與單片機(jī)連接，由單片機(jī)控制產(chǎn)生控制信號(hào)的輸入，F(xiàn)AULT 與單片機(jī)外部中斷引腳連接，由單片機(jī)中斷程序來處理故障。 CA、 CAO、 ssV :內(nèi)部放大器的反相端、輸出端和同相端，可用來完成電流信號(hào)檢測(cè)。再有當(dāng)高壓側(cè)某路自舉電源欠壓時(shí)，則該路的驅(qū)動(dòng)信號(hào)檢測(cè)器UVDR 迅速動(dòng)作，封鎖該路輸出。除上 述外，它的內(nèi)部還集成有三個(gè)輸入信號(hào)處理器 ISG、三個(gè)脈沖處理和電平移位器 PGLS、三個(gè)高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)鎖存器 LT，三個(gè)高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的欠電壓檢測(cè)器 UVDR 及六個(gè)低阻抗輸出驅(qū)動(dòng)器 DR 和一個(gè)或門電路OR。 ：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與 SHIFT 以及其它按鍵的狀態(tài)同一儲(chǔ)存，內(nèi)部有上拉電阻，未按時(shí)為 HI，按時(shí)為 LO。 WR=0 時(shí)， 8279 從外部總線接收數(shù)據(jù)。輸入 HI 時(shí)可復(fù)位 8279。 8279 顯示與鍵盤控制 芯片簡(jiǎn)介 8279 顯示鍵盤控制芯片的功能 8279 芯片是采用177。 對(duì)第二級(jí)鎖存來說，傳送控制信號(hào) XFER 和寫信號(hào) 2WR 同時(shí)為低電平時(shí)，二級(jí)鎖存控制信號(hào)為高電平， 8 位的 DAC 寄存器的輸出隨輸入而變化，此后，當(dāng) 2WR 由低電平變高時(shí)，控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑谑菍⑤斎爰拇嫫鞯男畔㈡i存到 DAC 寄存器中。其主要參數(shù)如下：分辨率為 8位，轉(zhuǎn)換時(shí)間為 1μs，滿量程誤差為 177。 EA /VPP：當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收， 輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2