【正文】 雙極性可逆系統(tǒng)雖然有低速運(yùn)行平穩(wěn)性的優(yōu)點(diǎn)，但也存在著電流波動(dòng)大，功率損耗較大的缺點(diǎn)，尤其是必須增加死區(qū)來(lái)避免開(kāi)關(guān)管直通的危險(xiǎn)。 LMD18200 提供雙極性驅(qū)動(dòng)方式和單極性驅(qū)動(dòng)方式。如果過(guò)電流持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，過(guò)熱保護(hù)將關(guān)閉整個(gè)輸出。電流檢測(cè)輸出引腳 8可以接一個(gè)對(duì)地電阻，通過(guò)電阻來(lái)輸出過(guò)流情況。本系統(tǒng)在引腳 l、 11 外接 103 的電 容形成第二個(gè)充電泵電路，外接電容越大，向開(kāi)關(guān) 22 管柵極輸入的電容充電速度越快，電壓上升的時(shí)間越短，工作頻率可以更高。 LMD18200 內(nèi)部集成了四個(gè) DMOS 管，組成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 H型驅(qū)動(dòng)橋。 9 溫度報(bào)警輸出 溫度報(bào)警輸出，提供溫度報(bào)警信號(hào)。該端與 3 腳（方向輸入）如何使用，決定于 PWM 信號(hào)類型。腳 4 置邏輯高電平、腳 5 置邏輯低電平時(shí)， H 橋中所有晶體管關(guān)斷，此時(shí)，每個(gè)輸出端只有很小的偏流（ ）。剎車時(shí)，將該腳置邏輯高電平，并將 PWM 信號(hào)輸入端（腳 5）置邏輯高電平， 3腳的邏輯狀態(tài)決定于短路馬達(dá)所用的器件。 4 剎車輸入端 剎車時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)電流方向見(jiàn)表 1。 圖 19 18200 結(jié)構(gòu)方框圖 18200 with square machine system 18200 引腳定義 表 8 LMD18200 引腳號(hào)定義 Table 8 User Command Set of the LM629 引腳 號(hào) 名稱 功能描述 11 橋臂 1， 2 的自舉輸入電容連接端 在腳 1 與腳 腳 10 與腳 11 之間應(yīng)接入 10uF 的自舉電容 10 H 橋輸出端 3 方向輸入端 轉(zhuǎn)向時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)電流方 向見(jiàn)表 1。 LMD18200 廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、機(jī)器人和各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域。 圖 18 處理器電路原理圖 The Schematics of Processor 驅(qū)動(dòng)模塊 18200 工作原理 采用 LMD18200 實(shí)現(xiàn)受限單極性驅(qū)動(dòng)方式， LMD18200 是美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司 (NS)推出的專用于直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的 H 橋組件。 （ 9） 6 種睡眠模式 : 空閑模式、 ADC 噪聲抑制模式、省電模式、掉電模式、Standby 模式以及擴(kuò)展的 Standby 模式。 （ 6） 外設(shè)特點(diǎn) （ 7） 兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的 8 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器， 一個(gè)具有 20 預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的 16 位定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器，具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器 RTC， 四通道 PWM， 8 路 10 位 ADC， 8 個(gè)單端通道， TQFP 封裝的 7 個(gè)差分通道 2 個(gè)具有可編程增益（ 1x, 10x, 或 200x）的差分通道； 面向字節(jié)的兩線接口可編程的串行 USART ，可工作于主機(jī) / 從機(jī)模式的 SPI 串行接口，具有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時(shí)器，片內(nèi)模擬比較器。 （ 3） 非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 32K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash 擦寫(xiě)壽命 : 10,000 次具有獨(dú)立鎖定位的可選 Boot 代碼區(qū)通過(guò)片上 Boot 程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)編程真正的同時(shí)讀寫(xiě)操作 1024 字節(jié)的 EEPROM 擦寫(xiě)壽命 : 100,000 次， 2K 字節(jié)片內(nèi)SRAM，可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密。 ATmega32L 產(chǎn)品特性 （ 1） 它是一種高性能、低功耗的 8 位 AVR174。 表 7 LM629 的用戶命 令集 Table 7 User Command Set of the LM629 命令 類型 說(shuō)明 十六進(jìn)命令 數(shù)據(jù)字節(jié) RESET 初始化 LM628 復(fù)位 00 0 PORT8 初始化 8 位的 PWM 05 0 PORT12 初始化 12 位的 PWM 06 0 DFH 初始化 定義原點(diǎn) 02 0 SIP 中斷 設(shè)置 Index位置 03 0 LPEI 中斷 錯(cuò)誤中斷 1B 2 LPES 中斷 錯(cuò)誤停止 1A 2 SBPA 中斷 設(shè)置絕對(duì)斷點(diǎn) 20 4 SBPR 中斷 設(shè)置相對(duì)斷點(diǎn) 21 4 MSKI 中斷 屏蔽中斷 1C 2 RSTI 中斷 復(fù)位中斷 1D 2 LFIL 裝載 下載 PID 參數(shù) 1E 2 到 10 UDF 裝載 使 PID 參數(shù)有效 04 0 LIRJ 軌跡 下載軌跡參數(shù) 1F 2 到 14 STT 軌跡 啟動(dòng)電機(jī) 01 0 RDSTAT 反饋 讀狀態(tài) 無(wú) 1 RDSIGS 反饋 讀寄存器 0C 2 RDIP 反饋 讀 Index位置 09 4 RDDP 反饋 讀預(yù)定的位置 08 4 19 RDRP 反饋 讀實(shí)際的位置 0A 4 RDDV 反饋 讀預(yù)定的速度 07 4 RDRV 反饋 讀實(shí)際的速度 0B 2 RDSUM 反饋 讀積分與數(shù)據(jù) 0D 2 LM629 控制部分電路設(shè)計(jì) 圖 17 LM629的原理圖 Schematics of LM629 單片機(jī)模塊 在伺服器領(lǐng)域廣泛采用 MSP4 AVR 等 8 位單片機(jī)。 LM629 控制字 Atmega32L 通過(guò)寫(xiě)一下指令來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) LM629 的控制。通過(guò)判斷中斷的類型，可以更好的 LM629 進(jìn)行相應(yīng)的操作。 LM629 狀態(tài)和信息 18 表 6 LM629 的信號(hào)寄存器位 內(nèi)容 Table 6 Signals Register Bit Allocation of the LM629 位 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 說(shuō)明 下一個(gè)index 命令錯(cuò)中斷 運(yùn)動(dòng)完成 中斷 Index 脈沖 中數(shù) 位置信息錯(cuò) 中斷 位置超差 中斷 斷點(diǎn)到中斷 停車 8 位輸入 誤差停 運(yùn)動(dòng)完成 速度方式 正轉(zhuǎn) 執(zhí)行UDF 裝加速 發(fā)生中斷 Atmega32 單片機(jī)可以寫(xiě) RDSTAT 和 RDSIGS 指令到 LM629，便可以讀出 LM629 的狀態(tài)和寄存器的數(shù)據(jù)。隨后是參數(shù)數(shù)椐，每個(gè)數(shù)據(jù)占 2個(gè)字節(jié)。數(shù)字 PID 控制器采用增量式 PID 控制算法，所需的 KP、 KI、 KD數(shù)據(jù)由 atmega32 單片機(jī)提供。位置數(shù)據(jù)是 30位有符號(hào)數(shù)。其后緊隨著的是加速、速度、位置參數(shù)數(shù)據(jù)。用戶能過(guò)動(dòng)動(dòng)指令輸入加速度、速度、位置、控制方式、轉(zhuǎn)向、停車方式等數(shù)據(jù)。 折合成 16 進(jìn)制數(shù)： A= 65536=≈ 15=0x0000000F。 折合成 16進(jìn)制數(shù)： V= 65536=≈ 89391=0x004432EF。 (2)速度 : 設(shè) V為需向 LM629 寫(xiě)入的目標(biāo)速度值，單位為 counts/sample。 LM629所要求的各參數(shù)計(jì)算過(guò)程如下：由于 LM629對(duì)其進(jìn)行了 4倍頻，所以編碼器處理結(jié)果如下： 設(shè) PC為需向 LM629 寫(xiě)入的目標(biāo)位置值，其單位為 counts（編碼器脈沖數(shù) )設(shè) L為編碼器 500線數(shù)有 L=500 4=20xx；故有 PC=L期望轉(zhuǎn)數(shù) =20xx 100=20xx00=0X00030D40，即電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈， LM629計(jì) 20xx個(gè)數(shù)。假設(shè)編碼器為 500線， 要求加速度為 0． 1 r／ s 、最大速度為 0． 2 r／ s、完成轉(zhuǎn)兩圈的位置控制。如果速度有擾動(dòng)， LM629 可使其平均速度恒定不變。在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，上述參數(shù)允許更改，產(chǎn)生如圖 6(b)所示的軌跡。編碼盤(pán)的 A， B， C 信號(hào) 同為低電平時(shí)，就產(chǎn)生一個(gè) Index（見(jiàn)圖 14）信號(hào)送入 Index 寄存器，記錄電動(dòng)機(jī)的絕對(duì)位置。來(lái)自增量式光電編碼盤(pán)的位置信號(hào) A， B 經(jīng) LM629 四倍頻，提高分辨率。 LM629是 NMOS結(jié)構(gòu)，采用 28引腳雙 列直插式封裝（見(jiàn)圖 2），使用 6MHz或者 8MHz和 5V電源工作。 圖 12 伺服系統(tǒng)模塊原理圖 Servo system module schematic LM629 的功能和工作原理 LM629是美國(guó)半導(dǎo)體公司（ National Semiconductor）生產(chǎn)的一款專用運(yùn)動(dòng)控制器，它是全數(shù)字式的專用運(yùn)動(dòng)處理器。其中 P8 為向外傳輸數(shù)據(jù)的接口。 15 腳 DNG、 16 腳 VCC（ +5v）。 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)從 T1IN、 T2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 RS232 數(shù)據(jù)從 T1OUT、 T2OUT 輸出 ；DP9 插頭的 RS232 數(shù)據(jù)從 R1IN、 R2IN 輸入轉(zhuǎn)換成 TTL/CMOS 數(shù)據(jù)后從 R1OUT、R2OUT 輸出。其中 13 腳（ R1IN）、 12 腳（ R1OUT）、 11 腳（ T1IN）、 14 腳（ T1OUT）為第一數(shù)據(jù)通道。 第二部分是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由 6 腳和 4 只電容構(gòu)成。 MAX232芯片的作用是將單片機(jī)輸出的 TTL電平轉(zhuǎn)換成 PC 機(jī)能接收的 232 電平或?qū)?PC 機(jī)輸出的 232 電平轉(zhuǎn) 換成單片機(jī)能接收的 TTL 電平。在本設(shè)計(jì)中串口通信模塊使用在中央處理模塊內(nèi)部分級(jí)系統(tǒng)之間通信和單片機(jī)模塊 PC 通信 分別使用了 MAX232 和 MAX323 兩種芯片做電平轉(zhuǎn)換，因其功能相似、端口相同、典型電路一致故選取 MAX232 介紹 。RS232C（ remended standard，一種推薦串行通信 接口標(biāo)準(zhǔn)）是目前最常用的一種串行通信接口。 BT1CR1220 holder14 32B1RESETR210K+3V3C5100nFC420pFC320pFX28MHz (with socket)R11M4 13 2X1 (manufacturer JFVNY)C110pFC210pFMB525 2 11STM32F10X128KEVAL MCUL1BEADC5510uFC5610nFJP9+3V3C60100nFC59100nFC58100nFC61100nFVDDC57100nFPB5PB6PB7PA4PA5PA6PA7R8610K+3V3231SW1R8710K+3V3231SW2PA11PA12PE0PD0PD1PA9PA10PD3PD4PD5PD6PC10PC11PB12PB13PB14PB15PB10PB11PC12PE14RESETPB8PC5PA0PB9PC13PD8PD9PD10PD11PD12PC6PC7PC8PC9R150PE15PE9PE8PE11PE10PE12PE13PA1PC1PC2PC3PD13PD2PE1PB1PB2PA15PB3PD14PB0R8347R840PC4PE2PE3PE4PE5PE6PA3PA13PA14PB4PC0PA2PA8PD7PD15PE7PC14PC15OSC_INOSC_OUTBOOT0VDDAVDDTP8MCOMC_EnA/WAKEUPMC_EnBJOY_DOWNMC_BusVoltageSPI1_NSSSPI1_SCKSPI1_MISOSPI1_MOSILCD_backlightUSART0_TXUSART0_RXUSB_DMUSB_DPTMS/SWDIOTCK/SWCLKTDIMC_PFCsync1MC_PFCpwmTDO/SWOTRSTTemperatureSensor_INTTemperatureSensor_SCLTemperatureSensor_SDAAudio_PWMUser_ButtonSmartCard_IOSmartCard_RSTSmartCard_CLKLCD_CLKLCD_DOLCDI_DILCD_CSRESETVDDLCD_WRMC_EnIndexMC_DissipativeBrakeJOY_SELSmartCard_3/5VMC_NTCUSB_DisconnectJOY_UPUSART1_RXUSART1_TXUSART1_RTSUSART1_CTSMC_PFCsync2CAN_TXCAN_RXMC_Eme