【正文】 當(dāng) 和 均輸出低電平時(shí)，即 片選信號(hào) CS 和寫信號(hào) 1WR 為低電平時(shí)。將 DAC0832 的 8 個(gè)數(shù)據(jù)輸入端與單片機(jī)的 P0 口相連， 由 單片機(jī)向轉(zhuǎn)換器 DAC0832 提供數(shù)據(jù)， 為了更簡(jiǎn)便， ILE 引腳直接接高電平，從而使 DAC0832 的工作方式只由 片選信號(hào) CS 和寫信號(hào) 1WR 控制。 該電路的主要功能就 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 22 是把給步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大 ，使模擬信號(hào)滿足步進(jìn)電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的大小。 D1D6 的功能就是在這交替導(dǎo)通和截止的換相過(guò)程中 ,為各橋臂提供續(xù)流通路。 其電路結(jié)構(gòu)如圖 42 所示。 電機(jī)驅(qū)動(dòng) 電路 功率電路由兩部分組成： 功率晶體管 T1T6 以及二極管 D1D6。然后對(duì)得到的數(shù)進(jìn)行 2 進(jìn)制量化處理，將此數(shù)據(jù)輸入單片機(jī)存儲(chǔ)器中，這樣數(shù)據(jù)處理工作即完成。 2764 的高三位地址線控制每周期的細(xì)分?jǐn)?shù)，最低 6拍，最高 120 拍，共有 32 =8 種，即可以在同一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器上實(shí)現(xiàn)整步、半步及細(xì)分驅(qū)動(dòng)等多種工作模式。存儲(chǔ)器采用的是簡(jiǎn)單實(shí)用的 EPROM2764，易于調(diào)試。如果需要增大細(xì)分?jǐn)?shù)目，則需要級(jí)聯(lián)擴(kuò)展計(jì)數(shù)器。在實(shí)際運(yùn)行中，電機(jī)繞組電流為階梯狀，階梯電流的每一階與電機(jī)的每一步相對(duì)應(yīng)，電機(jī)每轉(zhuǎn)的步數(shù)就是每一個(gè)周期電流的階梯數(shù)與電機(jī)的轉(zhuǎn)子齒數(shù)的乘積。 通過(guò) ATMEL89C51 和 8 位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC0832)輸出模擬信號(hào)。 驅(qū)動(dòng)器每接收到一個(gè)步進(jìn)脈沖將驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 (即步距角 )，方向信號(hào)指明電機(jī)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。 P 2A T 8 9 C 5 1單 片 機(jī)T X D / R X D鍵 盤 參數(shù) 輸 入串 行 通信 接 口D / A轉(zhuǎn) 換 器I R 2 1 3 0 驅(qū) 動(dòng) 器整流濾波步 進(jìn) 電 機(jī)基 準(zhǔn) 電 壓功 率 電 路D / A轉(zhuǎn) 換 器D / A轉(zhuǎn) 換 器P 0 圖 41 系統(tǒng)的整體硬件結(jié)構(gòu) xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)控制電路 單片機(jī)控制器輸入信號(hào)包括步進(jìn)脈沖信號(hào) CP、方向控制信號(hào)、 IR2130 的 故障信號(hào)、脫機(jī)信號(hào)等，這幾種信號(hào)均通過(guò)光藕連接到單片機(jī)的引腳上。單片機(jī)片內(nèi)存儲(chǔ)器內(nèi)的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換器，變成模擬信號(hào)，通過(guò)驅(qū)動(dòng)模動(dòng) IR2130 電路控制 IGBT 的開(kāi)關(guān)，從而使三相混合式步進(jìn)電機(jī)的繞組電流按預(yù)定規(guī)律變化，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。整流濾波電路構(gòu)成直流電壓源，完成 220V， 50Hz 交流電源到直流電源的變換，為三相步進(jìn)電機(jī)的定子繞組提供電流。 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 20 第 4章 系統(tǒng)構(gòu)架與硬件電路的 設(shè)計(jì) 系統(tǒng) 硬件結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)的 總 體硬件結(jié)構(gòu)如圖 41 所示， 整體上可分為 3 個(gè)部分 。其容量取決于被驅(qū)動(dòng)功率器件的開(kāi)關(guān)頻率、占空比以及充電回路電阻，必須保證電容充電到足夠的電壓，而放電時(shí)其兩端電壓不低于欠壓保護(hù)動(dòng)作值，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)的開(kāi)關(guān)頻率大于 5kHz 時(shí)，該電容值應(yīng)不小于 ，且以瓷片電容為好。 3R 和 4R 組成過(guò)流檢測(cè)電路，其中凡是過(guò)流取樣電阻，凡是作為分壓用的可調(diào)電阻。 IR2130 的逆變器電路結(jié)構(gòu) 采用 IR2130 芯片驅(qū)動(dòng)逆變器功率管時(shí)，其基本主電路結(jié)構(gòu)不需要改變，仍可用典型的三相電壓型逆變器電路，為便于表示，圖 35 畫出了 IR2130 驅(qū)動(dòng)其中 1 個(gè)橋臂的 電路示意圖， 圖 35 IR2130 與 A相 功率管的連接方式 圖中 C1 是自舉電容，為上橋臂功率管驅(qū)動(dòng)的懸浮電源存儲(chǔ)能量， Dl 的作用防止上橋臂導(dǎo)通時(shí)的直流電壓母線電壓到 IR2130 的電源上而使器件損壞，因此 D1 應(yīng)有足夠的反向耐壓，當(dāng)然由于 D1 與 C1 串聯(lián)，為了滿足主電路功率管開(kāi)關(guān)頻率的要求， Dl 應(yīng)選快速恢復(fù)二極管。它在芯片內(nèi)部是漏極開(kāi)路輸出端，低電平有效。 H01—H0 L01—L03:逆變器上下橋臂功率開(kāi)關(guān)器件驅(qū)動(dòng)器信號(hào)輸出端。 ITRIP:過(guò)流信號(hào)檢測(cè)輸入端，可通過(guò)輸入電流信號(hào)來(lái)完成過(guò)流或直通保護(hù)。VS1—VS3 是其對(duì)應(yīng)的懸浮電源地端 。電路設(shè)計(jì)還保證了內(nèi)部三個(gè)通道中的高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器與低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器可單獨(dú)使用，亦可只用其內(nèi)部的三個(gè)低壓側(cè)驅(qū)動(dòng)器，并且輸入信號(hào)與 TTL 及 CMOS 電平兼容。 IR2130 的 另一重要保護(hù)功能是邏輯保護(hù)，即當(dāng)同一橋臂上、下功率開(kāi)關(guān)器件對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)都為高電平時(shí)，封鎖該兩路柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)，防止直通現(xiàn)象發(fā)生。 當(dāng)工作電源欠電壓時(shí)，同樣封鎖六路輸出為低電平，并使 8腳為低電平。一旦外電路發(fā)生過(guò)電流或橋臂直通，即電流檢測(cè)單元送出的信號(hào)高于 時(shí)，內(nèi)部比較器 CC 迅速翻轉(zhuǎn)，使故障邏輯處理單元 FL 輸出低電平，一則封鎖 ISG 的輸出，使 IR2130 的輸出全為低電平，保證六個(gè)被驅(qū)動(dòng)的 MOS 關(guān)斷 。內(nèi)部設(shè)有一個(gè)線性放大器，可用于電流信號(hào)的放大。其特點(diǎn)簡(jiǎn)述如下 :工作電源電壓為 320V，可用于驅(qū)動(dòng)工作在母線電壓不超過(guò) 600V 電路中的 MOS 器件，最大輸出正向峰值驅(qū)動(dòng)電流為 25OmA，而反向 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 17 峰值驅(qū)動(dòng)電流為 500mA。在它的內(nèi)部集成有一個(gè)電流比較器 CC、電流放大器 CA、一個(gè)自身工作電源欠電壓檢測(cè)器 UVD、一個(gè)故障邏輯處理單元 FL及一個(gè)封鎖邏輯 CL。 圖 33 8279 引腳結(jié)構(gòu)圖 IR2130 驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)介 IR2130 結(jié)構(gòu)及 功能 IR2130 是美國(guó)國(guó)際整流器公司生產(chǎn)的功率 MOS 器件 (或 IGBT)柵極驅(qū)動(dòng)集成電路，它能輸出六路驅(qū)動(dòng)信號(hào)，并且由于內(nèi)部設(shè)有自舉式懸浮電路，因此只用一路電源，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)極為簡(jiǎn)化。 ~OUTB3：動(dòng)態(tài)掃描顯示的輸出口 (低 4 位 )。在激發(fā)輸入模式時(shí)，作為返回線 8 位數(shù)據(jù)的使能引腳。 ：在鍵盤掃描模式時(shí)，引腳的輸入狀態(tài)會(huì)與其它按鍵的狀態(tài)一同儲(chǔ)存 (在 BIT6)，內(nèi)部有上拉電阻，未按時(shí)為 HI，按時(shí)為 LO。無(wú)按鍵被按時(shí)，返回線為 HI；有按鍵被按時(shí)，該按鍵的返回線為 LO。 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 16 ~SL3：掃描按鍵開(kāi)關(guān)或傳感器矩陣及顯示器，可以是編碼模式 (16 對(duì)1)或解碼模式 (4 對(duì) 1)。 ：中斷請(qǐng)求。 ：寫入控制線。 ：讀取控制線。 ：緩沖器地址選擇線。 ：芯片選擇信號(hào)線。 ：復(fù)位輸入線。在 CPU與 8279 間做數(shù)據(jù)與命令傳送。 8279 顯示 鍵盤控制芯片引腳 定義 下面介紹 8279 芯片個(gè)引腳的功能 定義 ， 8279 芯片的引腳結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 。 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； 。 ：芯片供電電壓，范圍為 (+５ 15)V。 ：參考電壓輸入端，此端可接一個(gè)正電壓，也可接一個(gè)負(fù)電壓，它決定 0 至 255 的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來(lái)的模擬量電壓值的幅度， VREF 范圍為 (+10～ 10)V。 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 15 ：模擬電流輸出端 2， IOUT2 與 IOUT1 的和為一個(gè)常數(shù)，即 IOUT1＋I(xiàn)OUT2＝常數(shù)。 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。此后，當(dāng) 1WR 由低電平變高時(shí)，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。有時(shí)，微機(jī)控制系統(tǒng)要求同時(shí)輸出多個(gè)模擬量參數(shù)，此時(shí)對(duì)應(yīng)于每一種參數(shù)需要一片 DAC0832，每片DAC0832 的轉(zhuǎn)換時(shí)間相同，就可采用 DAC 寄存器對(duì) CPU 分時(shí)輸入到輸入寄存器的各參數(shù)在同一時(shí)刻開(kāi)始鎖存，進(jìn)而同時(shí)產(chǎn)生各模擬信號(hào)。 DAC0832 由 8 位輸入寄存器、 8 位 DAC 寄存器和 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換電路組成。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。 圖 32 為 DAC0832 的引腳圖。 圖 31 AT89C51 引腳圖 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 14 8位 數(shù)模 轉(zhuǎn)換器 DAC0832簡(jiǎn)介 DAC0832 是雙列直插式 8 位 D/A 轉(zhuǎn)換器。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。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。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí) ，這兩次有效的 PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。 PSEN ：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。另外，該引腳被略微拉高。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置0。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。 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） xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 13 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) 。當(dāng) P3 口寫入 “1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。并因此作為輸入時(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收。 P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4 TTL 門電流。 P0 能夠用于外部程序數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 AT89C51 的引腳結(jié)構(gòu)圖如圖 31，現(xiàn)在對(duì)各個(gè)引腳的功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹： VCC：供電電壓。但 RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。此外，AT89C51 設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低 到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。 xx 大 學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 12 整個(gè) EPROM 陣列和三個(gè)鎖定位的電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持 ALE 管腳處于低電平 10ms 來(lái)完成。 由 XTAL1 和 XTAL2引腳外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容，電容容量的大小會(huì)影響震蕩頻率的高低、振蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，要適當(dāng)選取。 AT89C51 中還有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端?？臻e方式停止 CPU 的工作，但允許定時(shí) /計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。 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。 ，適用于布爾運(yùn)算。 個(gè) 8 位并行 I/0 口，共 32 根 I/0 線， 1 個(gè)雙工串行口 。 64KB。 程序存儲(chǔ)器 EEPROM，可進(jìn)行 100 次寫 /擦除操作 。因而本系統(tǒng)中選用了 40管腳的 51 單片機(jī) ATMEL89C51 作為主控芯片，它的基本特征如下： MCS—51 產(chǎn)品兼容， 8 位 CPU。這些種類繁多的單片機(jī)家族，給我們單片機(jī)的選擇提供了很大的余地。 單片機(jī)的種類是很多的，有 PIC 系列、 Philips、 Motorola 系列、 Intel 系列8051 類單片機(jī)等。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。 單片機(jī)輸入信號(hào)包括步進(jìn)脈沖信號(hào) CP、方向控制信號(hào)、脫機(jī)信號(hào)，另外還有細(xì)分步數(shù)選擇信號(hào)。 ：點(diǎn)火控制、變速器控制、防滑剎車、排氣控制。 ：導(dǎo)彈控制、智能武器裝置、航天飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)。 ：電子玩具、高級(jí)游戲機(jī)、錄像機(jī)，激光唱機(jī)。 單片機(jī)的應(yīng)用范圍很廣，大致可分為以下幾個(gè)方面： ：電機(jī)控制、工業(yè)機(jī)器人、智能傳感器等。 ，使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高。 ，能針對(duì)性地解決從簡(jiǎn)單