【正文】 ， 馬 上 會 進 入 ALU 進 行 算 數(shù) 邏 輯 運 算 。 程 序 設(shè) 計第 3 章 相 關(guān) 器 件 性 能 介 紹10者 可 利 用 這 些 復(fù) 合 式 的 指 令 ， 撰 寫 更 精 簡 的 程 序 代 碼 ， 進 而 增 加 程 序 代 碼 密 集 度 (Code Density)。16 位 *16 位 的 乘 法 運 算 和 內(nèi) 積 (乘 加 )運 算除 了 普 通 的 16 位 算 數(shù) 邏 輯 運 算 指 令 外 ， μ ’nSPTM 還 提 供 了 高 速 的 16 位 16 位乘 法 運 算 指 令 MUL， 和 16 位 內(nèi) 積 運 算 指 令 MULS。 在 μ ’ 指 令 集 下 ， MUL 指 令 只 需 花 費 12 個 時 鐘 周 期 ， MULS 指令 花 費 10n+6 個 時 鐘 周 期 ， 其 中 n 為 乘 加 的 項 數(shù) 。 這 兩 條 指 令 大 大的 提 升 了 μ ’nSPTM 的 數(shù) 字 信 號 處 理 能 力 。 通 用 寄 存 器 包 括 ： R1~R4， 作 為 算 術(shù) 邏 輯 運 算 的 來 源 及 目 標(biāo) 寄 存 器 。通 用 寄 存 器 R1R4 (Generalpurpose registers)可 用 于 數(shù) 據(jù) 運 算 或 傳 送 的 來 源 及 目 標(biāo) 寄 存 器 。堆 棧 指 針 寄 存 器 SP (Stack Pointer)SP 是 用 來 紀(jì) 錄 堆 棧 地 址 的 寄 存 器 ， SP 會 指 向 堆 棧 的 頂 端 。 CPU 執(zhí) 行 push、 子 程 序 調(diào) 用 call、 以 及 進 入 中 斷 服 務(wù) 子 程 序 (ISR， Interrupt Service Routine) 時 ， 會 在 堆 棧 里 儲 存 寄 存 器 內(nèi) 容 ， 這 時 SP 會 遞 減 以 反 映 堆 棧 用 量 的 增 加 。 μ ’nSPTM 堆 棧 的 大 小 限 制 在 2K 字 的 SRAM 內(nèi) ， 即 地 址 為 0x000000~0x0007FF 的 內(nèi) 存 范 圍 中 。 BP 除 了 上 述 用 途 外 ，也 可 做 為 通 用 寄 存 器 R5， 用 于 數(shù) 據(jù) 運 算 傳 送 的 來 源 及 目 標(biāo) 寄 存 器 。程 序 計 數(shù) 器 PC (Program Counter)它 的 作 用 與 一 般 微 控 制 器 中 的 PC 相 同 ， 是 用 來 紀(jì) 錄 程 序 目 前 執(zhí) 行 位 置 的 寄 存 器 ，以 控 制 程 序 走 向 。 在 μ ’nSPTM 里 ， 16 位 的 PC 寄 存 器 與 SR 寄 存 器 的 CS 字 段 ， 共 同 組 成 一個 22 位 的 程 序 代 碼 地 址 。 其 中 包 含 兩 個 6 位 的 區(qū)段 選 擇 字 段 : CS (Code Segment)， DS (Data Segment)， 它 們 可 與 其 它 16 位 的 寄 存 器結(jié) 合 在 一 起 形 成 一 個 22 位 的 地 址 ， 用 來 尋 址 4M 字 容 量 的 內(nèi) 存 。 AD7520 的 性 能 介 紹AD7520 的 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 圖 類 似 圖 ， 只 有 它 是 由 10 個 節(jié) 點 的 倒 置 R2R倒 T 型 網(wǎng) 絡(luò) 等 組 成 ， 并 將 運 算 放 大 器 的 反 饋 電 阻 RF 與 道 T 型 網(wǎng) 絡(luò) 電 阻 的 性能 及 所 處 環(huán) 境 保 持 一 致 ， 以 提 高 器 件 的 轉(zhuǎn) 換 精 度 。 圖 為 AD7520 的 引 腳 圖 。 IO1 和 IO2 是 電 流 輸 出 端 。171。 UREF端 是 基 準(zhǔn) 電 壓 輸 入 端 。GND 端 為 接 地 端 。 在 分 辨 率 為 位 的 數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換 器 中 ， 輸 出 電壓 能 區(qū) 分 個不 同 的 輸 入 二 進 制 代 碼 狀 態(tài) ， 能 給 出 個 不 同 等 級 的 輸 出 模 擬 電 壓 。 2 ． 轉(zhuǎn) 換 精 度 數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換 器 的 轉(zhuǎn) 換 精 度 是 指 輸 出 模 擬 電 壓 的 實 際 值 與 理 想 值 之 差 ， 即 最 大 靜 態(tài) 轉(zhuǎn) 換 誤差 、 這 誤 差 是 由 于 參 考 電 壓 偏 離 標(biāo) 準(zhǔn) 值 、 運 算 放 大 器 的 零 點 漂 移 、 模 擬 開 關(guān) 的 壓 降 以 及電 阻 阻 值 的 偏 差 等 原 因 所 引 起 的 。 目 前 ， 在 不 包 含 參 考 電 壓 源 和 運 算 放 大 器 的 單 片 集 成 數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換 器 中 ， 建 立時 間 一 般 不 超 過 1.4 ． 線 性 度 通 常 用 非 線 性 誤 差 的 大 小 表 示 數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換 器 的 線 性 度 。此 外 還 有 電 源 抑 制 比 、 功 率 消 耗 、 溫 度 系 數(shù) 以 及 輸 入 高 、 低 邏 輯 電 平 的 數(shù) 值 等 技 術(shù)指 標(biāo) 。 另 外 還 有 細(xì) 分 步 數(shù) 選 擇 信 號 。 當(dāng) 出 現(xiàn) 脫 機 信 號 時 ， 驅(qū) 動 器 輸 出 到 電 機 的 電 流 被 切斷 ， 電 機 轉(zhuǎn) 子 處 在 自 由 狀 態(tài) 。的 正 弦 波 。在 實 際 工 作 時 ， 電 機 繞 組 電 流 為 階 梯 狀 ， 正 弦 階 梯 電 流 的 每 一 階 與 電 機 的 每 一 步 相 對 應(yīng) ，電 機 每 轉(zhuǎn) 的 步 數(shù) 就 是 每 一 個 周 期 正 弦 電 流 的 階 梯 數(shù) 與 電 機 的 磁 極 對 數(shù) 的 乘 積 。 經(jīng) 過 試 驗 ， 摩 托 羅 拉 公 司 的 TL084能滿 足 上 述 要 求 ， 其 為 4運 放 集 成 芯 片 。根 據(jù) 轉(zhuǎn) 換 精 度 的 要 求 ， D/A轉(zhuǎn) 換 器 既 可 以 選 擇 8位 的 ， 亦 可 以 選 擇 12位 的 ， 本 控 制 系統(tǒng) 選 用 的 是 8位 D/A轉(zhuǎn) 換 器 4個 比 較 器 組 合 在 單 個 的 CMOS IC（ DIP20封 裝 ）上 ， 4個 D/A轉(zhuǎn) 換 器 共 享 一 個 參 考 輸 入 電 壓 。數(shù) 模 轉(zhuǎn) 換 器 D/A的 輸 出 電 壓 范 圍 是 05V， 因 此 輸 出 的 正 弦 階 梯 波 也 被 限 制 在 此 范 圍 內(nèi) ，如 下 圖 所 示 。常 州 工 學(xué) 院 電 子 信 息 與 電 氣 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書15三 相 混 合 式 步 進 電 機 一 般 把 三 相 繞 組 連 接 成 星 形 或 者 三 角 形 ， 按 照 電 路 基 本 定 理 ， 三相 電 流 之 和 為 零 ， 即 。 單 片 機 只 需 要 產(chǎn) 生 兩 相 繞 組 的 給aIbc定 信 號 ， 第 三 相 繞 組 的 給 定 信 號 可 根 據(jù) 其 它 兩 相 求 得 ， 第 三 相 正 弦 波 合 成 電 路 如 下 45圖 所 示 ：R 1U 1U 2R 2+R 3U 1 1 BU 0T L 0 8 4+ 1 4 1 4圖 第 三 相 正 弦 波 合 成 電 路運 放 反 向 輸 入 端 的 節(jié) 點 列 方 程 ： （ 45）3210RU???當(dāng) R1=R2=R3時 ， 有 以 下 公 式 ： （ 46）??201 電 流 反 饋 和 比 例 積 分 電 路對 電 機 繞 組 線 電 流 的 檢 測 使 用 的 是 霍 爾 電 流 電 流 傳 感 器 。 霍 爾 器 件 以 霍爾 效 應(yīng) 為 其 工 作 基 礎(chǔ) ， 用 霍 爾 器 件 檢 測 由 電 流 感 應(yīng) 的 磁 場 ， 即 可 測 出 產(chǎn) 生 這 個 磁 場 的 電 流的 電 流 的 值 ?；?爾 電 流 傳 感 器 的 特 點 是 可 以 實 現(xiàn) 電 流 的 無 電 位 檢 測 ， 即 測 量 電 路 不 必 接 入 被 檢 測 電路 即 可 實 現(xiàn) 電 流 檢 測 ， 它 們 靠 磁 場 進 行 耦 合 。 檢 測 過 程 中 ， 被 測 電 路 的 狀 態(tài) 不 受 檢 測 電 路 的 影 響 ， 檢 測 電 路 也 不 受 被 檢 測 電 路的 影 響 。 由 于 這 些 優(yōu) 點 ， 霍 爾 電 流 傳 感 器 得 到 了 極 其 廣 泛 的 應(yīng) 用 ， 很 適 合 對 步 進 電機 繞 組 中 電 流 的 檢 測 。 電 流 反 饋 信 號 通 過 電 阻 轉(zhuǎn) 化 為 電 壓 信 號 ， 經(jīng) 過 電 壓 跟 隨 器 送入 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 電 路 。比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 比 例 調(diào) 節(jié) 作 用 ， 可 以 使 得 系 統(tǒng) 動 態(tài) 響 應(yīng) 速 度 較 快 ； 而 其 比 例 積 分 調(diào)節(jié) 作 用 ， 又 使 得 系 統(tǒng) 基 本 上 無 靜 差 。R 3++R 1R 2+ 1 4+ 1 4 1 4 1 4123AO u t p u tT L 0 8 4給定的正弦信號CA霍爾電流傳感器圖 電 流 反 饋 和 比 例 積 分 電 路 脈 寬 調(diào) 制 電 路該 電 路 的 作 用 是 將 比 例 積 分 調(diào) 節(jié) 器 的 輸 出 信 號 調(diào) 制 成 相 應(yīng) 脈 沖 寬 度 的 矩 形 波 ， 通 過IR2130控 制 IGBT的 導(dǎo) 通 與 關(guān) 斷 ， 使 電 機 相 電 流 為 正 弦 波 。 三 角 波 發(fā) 生 器 的 電 路 圖 如 下 所 示 。 電 路 的 工 作 波 形 如 下 圖 所 示 ：U 0 1U 0+ U z U z+ U o mtt U o m圖 電 路 的 工 作 波 形由 于 高 質(zhì) 量 集 成 運 放 的 開 環(huán) 放 大 倍 數(shù) 很 大 ， 輸 入 偏 置 電 流 很 小 ， 失 調(diào) 電 壓 也 很 小 ， 一般 可 按 理 想 情 況 考 慮 。 在Uo1=Uz后 ， 電 容 C開 始 放 電 ， Uo按 線 性 上 升 ， 當(dāng) 使 運 放 的 U+跳 變 略 大 于 0時 ， Uo1從 Uz跳 變 為 +Uz， 如 此 周 而 復(fù) 始 ， 產(chǎn) 生 振 蕩 。從 上 圖 可 知 ， 滯 回 比 較 起 的 輸 出 電 壓 Uo1從 Uz跳 變 為 +Uz時 Uo的 值 就 是 輸 出 電 壓 的 峰第 4 章 驅(qū) 動 電 路 設(shè) 計18值 Uom， 而 Uo1發(fā) 生 跳 變 的 臨 界 條 件 是 集 成 運 放 兩 個 輸 入 端 的 電 位 相 等 ， 即 等 于 0， 此 時流 過 電 阻 R1的 電 流 等 于 流 過 電 阻 R2的 電 流 ， 即 為 ； 所 以 輸 出 電 壓 的 峰 值2121RUIo?為 ： （ 47）121oomIU?積 分 電 路 輸 出 電 壓 從 Uom上 升 到 +Uom,所 需 要 的 時 間 就 是 振 蕩 周 期 的 一 般 ， 即 在 T/2的 時 間 內(nèi) Uo變 化 量 等 于 2Uom， 由 于 積 分 電 路 輸 出 與 輸 入 的 關(guān) 系 可 得 ： （ 48）omTdtRC212031??即 ： （ 49）143UoTm?將 以 48式 代 入 49式 得 ： （ 410）213RC因 此 三 角 波 的 振 蕩 頻 率 是 ： （ 411）Tf1324?根 據(jù) 需 要 選 擇 R1， R2， R3和 C的 值 就 能 得 到 所 需 要 的 三 角 形 的 頻 率 。 如 下 圖 所 示 輸 出 端 的 R， C用 于 IR2130的 死 區(qū) 時 間 控 制 。 T為 高 頻 變壓 器 ， 13是 變 壓 器 的 初 級 線 圈 ， 45是 自 饋 線 圈 ， 其 它 線 圈 的 輸 出 給 驅(qū) 動 器 的 不 同 電 路供 電 。 工 作 過 程 為 ： 剛開 機 時 ， 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 電 壓 。 在 8 腳 有 5V 基 準(zhǔn) 電 壓 同 時 ，4 腳 外 接 C25， R13， 產(chǎn) 生 振 蕩 信 號 ， 此 信 號 經(jīng) 過 UC3845 內(nèi) 部 邏 輯 電 路 轉(zhuǎn) 換 后 ， 由 6 腳輸 出 控 制 開 關(guān) 管 Q1 的 開 關(guān) 頻 率 。 3 腳 為電 流 反 饋 端 ， 采 樣 電 阻 R1 檢 測 峰 值 電 流 ， 經(jīng) R14 和 C27 組 成 的 低 通 濾 波 器 構(gòu) 成 電 流 反 饋 ，實 現(xiàn) 電 流 閉 環(huán) 。 同 時 開 關(guān) 管 Q1 在 截 止 狀 態(tài) 下 的 時 候 ， 由 于 變 壓 器初 級 線 圈 （ 13） 電 流 不 能 突 變 ， 經(jīng) D13,R55,C43 回 路 釋 放 ， 以 保 護 開 關(guān) 管