多路序列信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

多路序列信號發(fā)生器設(shè)計(jì)一、學(xué)習(xí)目標(biāo)：設(shè)計(jì)由555定時器、移位存放器、存儲器等器件構(gòu)成的多路序列信號輸出電路，用于控制步進(jìn)電機(jī)或彩燈循環(huán)。用Proteus軟件進(jìn)行仿真并安裝實(shí)際電路。二、設(shè)計(jì)任務(wù)：〔1〕設(shè)計(jì)多路序列信號輸出電路，用于控制步進(jìn)電機(jī)；〔2〕用數(shù)碼管的上四段或下四段模擬步進(jìn)電機(jī)的工作；〔3〕步數(shù)控制：四相八拍和四相四拍兩種工作方式?！?〕能控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)；〔5〕步數(shù)顯示；〔6〕對設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真和修改，并安裝和調(diào)試實(shí)際電路。快眼看書s8zz1.三、設(shè)計(jì)思路：〔1〕步進(jìn)電機(jī)介紹步進(jìn)電機(jī)接收步進(jìn)脈沖而一步一步地轉(zhuǎn)動，并帶動機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)精密的角位移和直線位移。廣泛應(yīng)用于各種自動控制和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中如：數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、打印機(jī)、光驅(qū)等。如圖三相步進(jìn)電機(jī)，它由轉(zhuǎn)子和定子組成，定子上繞制了A、B、C三個線圈構(gòu)成三個不同的繞組。不同繞組上所加脈沖的不同，形成不同的步距和轉(zhuǎn)速。2.〔2〕根本設(shè)計(jì)思路四相步進(jìn)電機(jī)有四相八拍和四相四拍兩種工作方式。按照如下狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖的順序工作：下面以四相八拍工作方式為例，說明其設(shè)計(jì)思路，即如何產(chǎn)生四相八拍方式的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。3.八狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電路：方案1：采用觸發(fā)器設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)復(fù)雜，且存在不能自啟動問題。方案2：采用集成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)：可產(chǎn)生遞增或遞減，且狀態(tài)連續(xù)，不存在自啟動問題。方案3：采用移位存放器設(shè)計(jì)：不是遞增或遞減，狀態(tài)不連續(xù)，存在自啟動問題。八狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電路時鐘產(chǎn)生電路碼組變換電路步進(jìn)電機(jī)所要求的八狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖即多路序列信號輸出，設(shè)計(jì)的原理框圖：4.碼組變換電路：方案1：譯碼器＋門電路方案2：存儲器八狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電路時鐘產(chǎn)生電路碼組變換電路步進(jìn)電機(jī)所要求的八狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖即多路序列信號輸出，設(shè)計(jì)的原理框圖：5.八狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電路設(shè)計(jì)〔1〕采用集成計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)：可采用熟悉的74LS161產(chǎn)生連續(xù)的八個狀態(tài)：0000－0111?！?〕采用移位存放器設(shè)計(jì)：移位存放器可構(gòu)成兩種類型的計(jì)數(shù)器：環(huán)形和扭環(huán)形計(jì)數(shù)器。這里只介紹扭環(huán)形計(jì)數(shù)器：將集成移位存放器74LS194的最高位反響到右移輸入端DSR產(chǎn)生不連續(xù)的八個狀態(tài)：0000、0001、0011、0111、1111、1110、1100、10006.碼組變換電路設(shè)計(jì)“碼組變換電路〞的作用：將“八狀態(tài)轉(zhuǎn)換產(chǎn)生電路〞的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖〔連續(xù)或不連續(xù)〕變換成步進(jìn)電機(jī)所要求的狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。

Q3Q2Q1Q0D3D2D1D00000000101H0001001103H0010001002H0011011006H0100010004H010111000CH0110100008H0111100109HQ3Q2Q1Q0D3D2D1D00000000101H0001001103H0011001002H0111011006H1111010004H111011000CH1100100008H1000100109H7.上述轉(zhuǎn)換關(guān)系很容易實(shí)現(xiàn)，這里只介紹如何用存儲器實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換關(guān)系：實(shí)際電路中采用E2PROM2817〔2k〕或2864〔8k〕，仿真時用EPROM2764〔2817/2864不能仿真〕。8.〔1〕如何確定存儲器的地址和寫入數(shù)據(jù)：將碼組變換電路的輸入數(shù)據(jù)作為存儲器的地址數(shù)據(jù)〔低四位〕；輸出數(shù)據(jù)作為該地址對應(yīng)的存儲單元的寫入數(shù)據(jù)〔低四位〕。例如：集成計(jì)數(shù)器方案中，存儲器的地址數(shù)據(jù)為：0000H～0007H〔連續(xù)〕，相應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)為：01、03、02、06、04、0C、08、09(16進(jìn)制數(shù))。集成移位存放器方案中，存儲器的地址數(shù)據(jù)為：0000H～000FH(不連續(xù)，只用其中8個)，相應(yīng)的寫入數(shù)據(jù)為：01、03、xx、02、xx、xx、xx、06、09、xx、xx、xx、08、xx、0C、04(16進(jìn)制數(shù))。存儲器的用法9.〔2〕如何生成數(shù)據(jù)文件：用VC軟件或編程器本身附帶的軟件SUPERPRO進(jìn)行數(shù)據(jù)的編輯，即點(diǎn)擊“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)〞，在HEX欄鍵入對應(yīng)的16進(jìn)制數(shù)據(jù)，完成后將文件存為如下類型：BIN或Hex。10.〔3〕如何將上述數(shù)據(jù)文件加載到存儲器中。在編程器本身附帶的軟件SUPERPRO編輯界面中，選擇器件,裝入上述數(shù)據(jù)文件，點(diǎn)擊“Program〞圖標(biāo),那么芯片座上的燈變紅，并顯示“正在燒錄芯片〞，即可將數(shù)據(jù)文件寫入實(shí)際IC。在PROTEUS仿真軟件中，為了使仿真的存儲器能夠正常工作，也必須將數(shù)據(jù)文件進(jìn)行加載。其方法是：在proteus中將鼠標(biāo)指向IC，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選中該IC，再按左鍵就會出現(xiàn)一對話框，如圖：在ImageFile的文本編輯框中鍵入要加載的數(shù)據(jù)文件名或點(diǎn)擊右邊的翻開文件圖標(biāo)選取文件即完成。11.電路原理圖：12.13.14.15.〔3〕其它局部設(shè)計(jì)思路步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制步數(shù)控制：四相八拍和四相四拍兩種工作方式采用存儲器地址線中的A4、A5作為控制信號：A12~A6A5步數(shù)控制A4正/反轉(zhuǎn)A3~A0工作方式全0008個狀態(tài)四相八拍/正轉(zhuǎn)全0018個狀態(tài)四相八拍/反轉(zhuǎn)全0108個狀態(tài)四相四拍/正轉(zhuǎn)全0118個狀態(tài)四相四拍/反轉(zhuǎn)由此決定四種不同工作方式對應(yīng)的存儲器地址數(shù)據(jù)16.步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)：如在“四相八拍工作方式〞的集成計(jì)數(shù)器方案中，把原接地的A4改接1。此時存儲器地址變化范圍為0010H～0017H〔連續(xù)〕，在此范圍內(nèi)添加反序的數(shù)據(jù)即可：09、08、0C、04、06、02、03、01。步數(shù)控制設(shè)計(jì)：分為四相八拍和四相四拍兩種工作方式，如實(shí)現(xiàn)“四相四拍正轉(zhuǎn)工作方式〞的集成計(jì)數(shù)器方案中，把原接地的A5改接1、A4接0。此時存儲器地址變化范圍為0020H～0027H〔連續(xù)〕，在此范圍內(nèi)添加“四拍〞的數(shù)據(jù)即可：01、02、04、08、01、02、04、08〔數(shù)據(jù)重復(fù)一遍〕。17.工作方式地址范圍寫入數(shù)據(jù)四相八拍/正轉(zhuǎn)0000～000F0103xx02xxxxxx0609xxxxxx08xx0C04四相八拍/反轉(zhuǎn)0010~001F0908xx0Cxxxxxx04

01xxxxxx03xx0206四相四拍/正轉(zhuǎn)0020~002F0102xx04