CN103078575B - 一种小功率直流伺服电机集成式多功能控制器 - Google Patents

一种小功率直流伺服电机集成式多功能控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,包括A/D转换电路、电源电路、直流伺服电机驱动电路,所述A/D转换电路输出端连接有ATmega16单片机;所述ATmega16单片机与所述直流伺服电机驱动电路连接;所述ATmega16单片机还连接有RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路。本发明输入信号通道和种类多、结构简单可靠、成本低、输出控制功能多,增加了通信功能,能实现计算机控制;增加了直流伺服电机保护功能,可以保护直流伺服电机;增加了停止控制开关位置信号检测功能,实现直流伺服电机驱动对象的线位移控制;增加显示功能,实现了多种信号显示。

Description

一种小功率直流伺服电机集成式多功能控制器
技术领域
[0001] 本发明涉及一种集成式多功能控制器,特别是一种小功率直流伺服电机集成式 多功能控制器。
背景技术
[0002] 对直流伺服电机的调速控制,现有技术都将着力点集中在电枢供电电压的调节 上,一类是利用PWM调节电枢供电电压,另一类是利用PLC的高速脉冲输出功能,应用定占 空比调频调速的方法调节电枢供电电压。
[0003] (1)利用PWM调节电枢供电电压
[0004] 以AT89S51单片机为核心构成的硬件电路及其软件产生PWM信号或用DSP的 TMS320LF2407A芯片产生PWM信号,都可以实现电枢供电电压的调节。
[0005] 以AT89S51单片机为核心构成的PWM信号产生电路,其单片机可以产生8个通道 的PWM信号,由单片机端口输出,输出的8路PWM信号通过光耦隔离传送到下一级电路中。 因为信号通过光耦传送过程中进行了反相,因此从光耦出来的信号必须再经过反相器进行 反相。方波信号经过光耦传输后,前沿和后沿会发生畸变,因此反相器采用CD40106施密特 反相器对光耦传输过来的信号进行整形,产生标准的PWM方波信号。PWM信号产生由单片机 软件完成。
[0006] 用DSP的TMS320LF2407A芯片设计使用定时器周期寄存器的周期值和比较器的比 较值实现产生PWM波。其中周期值用于产生PWM波的频率,比较值产生PWM波的脉宽,再经 过外围电路控制直流伺服电机。
[0007] (2)利用PLC的高速脉冲输出功能,应用定占空比调频调速的方法调节电枢供电 电压。
[0008] 现在很多可编程控制器(PLC)具备高速脉冲输出功能,如:三菱的FX2N-48MR型 PLC。这为运动控制提供了方便,但是高速脉冲输出的占空比一般固定不变,这使P L C直 接应用到直流伺服电机调速系统中出现了困难。选用L298N驱动芯片,利用PLC高速脉冲 输出功能,在不增加外围器件情况下,应用定占空比调频调速的方法,并将其应用到1C卡 生产线。实际应用结果表明直流伺服电机的转速与P L C脉冲输出频率成线性关系,定占 空比调频能够在一定条件下实现电机的精确调速。
[0009] 直流伺服电机调速原理分析:
[0010] 由电机学基本理论可知,直流伺服电机转速特性方程式为:
[0011]
[0012] 其中:
Figure CN103078575BD00041
[0013] n-电机转速(r/min)
[0014] Ua-电枢端电压(V)。
Figure CN103078575BD00042
[0015] Ia-电枢电流(A)。
[0016] E Ra-电枢电路总电阻(Q )。
[0017] (p-每极磁通量(Wb )。
[0018] Ce--与电机有关的参数。
[0019] 由上式可以看出,直流伺服电机转速n的控制方法有三种:
[0020] 调节电枢电压U,从而改变转速。属恒转矩调速方法,动态响应快,适用于要求大范 围无级平滑调速的系统;
[0021] 改变主磁通9。这种方法只能减弱磁通,使直流伺服电机从额定转速向上变速,属 恒功率调速方法,动态响应较慢,虽能无级平滑调速,但调速范围小;
[0022] 改变电枢电路电阻R,在直流伺服电机电枢外串电阻进行调速。这种方法只能进行 有级调速,平滑性差、机械特性软、效率低。
[0023] PWM调速原理分析:
[0024] 脉冲宽度调制,简称PWM,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一 种非常有效的技术,广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
[0025] PWM波是一种脉宽可控制波,通过调整脉宽的大小来控制电机电枢电压,实现电机 调速。定频调宽是一种最常见的脉宽调制方式,它使脉冲波的频率(或周期)保持不变,只 调整脉冲宽度,PWM的调压调速原理如图12所示。
[0026] 图12中,当开关管M0SFET-N的栅极输入高电平时,开关管导通,直流电动机电枢 绕组两端有电压U s山秒后,栅极输入变为低电平,开关管截止,电机电枢两端电压为0 ;t2 秒后,栅极输入重新变为高电平,开关管的动作重复前面的过程。这样,对应输入的电平高 低,电机电枢绕组两端电压波形如图13所示。电机的电枢绕组两端的电压平均值% :
[0027]
Figure CN103078575BD00051
[0028] 上式中,a为占空比,a=t1/T,占空比a表示了一个周期T里,开关管导通的时间 与周期的比值。a的变化范围为〇〈 a〈1。由此式可知,当电源电压Us不变的情况下,电枢 电压的平均值取决于占空比a的大小,改变a值就可以改变电枢电压的平均值,从而达到 调速目的。
[0029] 对直流伺服电机的调速控制,从现有技术来看,不管是利用PWM调节电枢供电电 压,还是利用PLC的高速脉冲输出功能,应用定占空比调频调速的控制器调节电枢供电电 压都有以下缺点:
[0030] (1)无通信功能,不能实现计算机控制;
[0031] (2)输入信号的通道和种类少;
[0032] (3)产生PWM信号的电路结构复杂、环节多、可靠性低;
[0033] (4)基于P L C的直流伺服电机定占空比调频调速,输出功率小,硬件成本高;
[0034] (5)输出控制功能单一;
[0035] (6)对直流伺服电机无保护功能;
[0036] (7)无停止控制开关的位置信号检测功能;
[0037] (8)无多种信号的显示功能。
Figure CN103078575BD00052
发明内容
[0038] 本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种输入信号通道和种 类多、结构简单可靠、成本低、输出控制功能多的小功率直流伺服电机集成式多功能控制 器,增加通信功能,实现计算机控制;增加直流伺服电机保护功能,保护直流伺服电机;增 加停止控制开关位置信号检测功能,实现直流伺服电机驱动对象的线位移控制;增加显示 功能,实现多种信号显示。
[0039] 为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种小功率直流伺服电机集 成式多功能控制器,包括A/D转换电路、电源电路、直流伺服电机驱动电路,所述A/D转换 电路输出端连接有ATmegal6单片机;所述ATmegal6单片机与所述直流伺服电机驱动电路 连接;所述ATmegal6单片机还连接有RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路、直流 伺服端机停止控制开关信号检测电路;所述A/D转换电路输入端通过调整电路与上位机连 接;所述RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路均与所述上位机连接;所述电源电 路为所述单片机、调整电路、A/D转换电路、RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路、 直流伺服端机停止控制开关信号检测电路、直流伺服电机驱动电路提供电源。
[0040] 作为优选方案,本发明还包括显示电路,所述显示电路包括数码管显示电路和六 个LED显示电路;所述LED显示电路包括LED指示灯和三极管S8550,所述LED指示灯与 所述三极管S8550发射极连接,所述三极管S8550基极与所述ATmegal6单片机连接;所 述数码管显示电路包括ZLG7289芯片和与所述ZLG7289芯片连接的若干个数码管;所述 ZLG7289芯片与所述ATmegal6单片机连接;所述六个LED显示电路中的三个LED显示电路 与所述ATmegal6单片机连接。
[0041] 作为优选方案,所述调整电路包括带隙基准电压源MC1403U和运算放大器电路, 所述带隙基准电压源MC1403U输入端接有12V电源,所述带隙基准电压源MC1403U -个输 出端与所述运算放大器电路连接;所述运算放大器电路包括四个运算放大器,其中第一运 算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器串联,第四运算放大器负输入端与所述上位机 D/A通道连接,所述第四运算放大器输出端并联接入所述第一运算放大器输出端和第二运 算放大器负输入端之间。
[0042] 作为优选方案,所述A/D转换电路包括12位模数转换器MAX1241,所述12位模 数转换器的三个输出端MAX1241各接有一个高速光电耦合器6N137 ;所述高速光电耦合器 6N137的发光二极管阴极与所述ATmegal6单片机连接。
[0043] 作为优选方案,所述RS-232串行通信接口电路采用MAX232芯片。
[0044] 作为优选方案,所述并行通信接口电路包括CMOS可编程外围接口 82C55,所述 CMOS可编程外围接口 82C55输入端通过八进制总线收发器HD74ALS245与所述上位机连接; 所述CMOS可编程外围接口 82C55输出端与所述ATmegal6单片机连接。
[0045] 作为优选方案,所述直流伺服端机停止控制开关信号检测电路包括两个光耦 TPL521,所述两个光耦TPL521 -个输入端分别与直流伺服电机的一个停止控制开关连接; 所述两个光耦TPL521的一个输出端均与所述ATmegal6单片机连接。
[0046] 作为优选方案,所述直流伺服电机驱动电路连接包括四个并联的高速光电耦合 器6N137和直流电动机驱动芯片LMD18200T,第一高速光电耦合器的一个输入端、第二高 速光电稱合器的一个输入端、第三高速光电稱合器的一个输入端与所述ATmegal6单片机 连接;第一高速光电f禹合器的一个输出端、第二高速光电f禹合器的一个输出端、第三高速 光电f禹合器的一个输出端、第四高速光电f禹合器的一个输出端与所述直流电动机驱动芯片 LMD18200T 连接。
[0047] 作为优选方案,所述电源电路包括两部分,所述电源电路第一部分包括与220V交 流电源连接的PWM开关稳压电源SK400AH,所述PWM开关稳压电源SK400AH通过三端可调 节输出正电压稳压器LM317为所述直流伺服电机驱动电路、直流伺服端机停止控制开关信 号检测电路提供+5V电源;所述PWM开关稳压电源SK400AH -个输出端接有一个所述LED 指示灯;所述电源电路第二部分包括原边与220V交流电源连接的变压器,所述变压器次边 接有两个整流桥,其中第一整流桥输出端通过一个三端稳压管L7805为所述数码管显示电 路、LED显示电路、直流伺服电机驱动电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路、并行 通信接口电路、A/D转换电路、RS-232串行通信接口电路、ATmegal6单片机提供+5V电源; 第二整流桥的第一输出端接有一个三端稳压管L7812,所述第二整流桥的第二输出端接有 一个三端稳压管LM79L12,所述第二整流桥的第一输出端的三端稳压管L7812通过一个三 端稳压管LM78L05为所述A/D转换电路、ATmegal6单片机提供+5V电源;第二整流桥的第 一输出端的三端稳压管L7812为所述调整电路提供+12V电源,所述第二整流桥第二输出端 的三端稳压管LM79L12为所述调整电路提供-12V电源。
[0048] 与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:利用本发明的控制器,通过对上位 机的串口或并口编程,能实现上位机和本控制器的串行通信和并行通信,把数字量控制信 号从上位机输入给直流伺服电机控制器,有效实现计算机控制;本发明输入信号的通道和 种类多;产生PWM信号的电路结构简单、环节少、可靠性高,将ATmegal6单片机所具有的 PWM功能的8位定时器/计时器0产生的PWM信号,输入电机驱动芯片LMD18200,其输出信 号再控制直流伺服电机,硬件电路只有一个中间环节--电机驱动芯片LMD18200,电路结 构简单,可靠性高;成本低廉,输出功率适宜;具有两种输出控制功能,不仅能控制直流伺 服电机的转速,还能通过停止控制开关1/停止控制开关2,控制直流伺服电机驱动对象的 线位移,即实现直流伺服电机驱动对象的角位移和线位移的控制;对直流伺服电机有热保 护功能;设置了 6个LED指示灯,分别是停止控制开关1信号指示灯、停止控制开关2信号 指示灯、通信指示灯、报警指示灯、制动指示灯、电源指示灯。
附图说明
[0049] 图1为本发明一实施例结构框图;
[0050] 图2为本发明一实施例调整电路原理图;
[0051] 图3为本发明一实施例A/D转换电路原理图;
[0052] 图4为本发明一实施例RS-232串行通信接口电路原理图;
[0053] 图5为本发明一实施例并行通信接口电路原理图;
[0054] 图6为本发明一实施例直流伺服端机停止控制开关信号检测电路原理图;
[0055] 图7为本发明一实施例直流伺服电机驱动电路原理图;
[0056] 图8为本发明一实施例LED显不电路原理图;
[0057] 图9为本发明一实施例数码管显示电路原理图;
[0058] 图10为本发明一实施例电源电路第一部分原理图;
[0059] 图11为本发明一实施例电源电路第二部分原理图;
[0060] 图12为PWM调速原理图;
[0061] 图13为PWM调速电压波形图。
具体实施方式
[0062] 如图1所示,本发明一实施例包括A/D转换电路、电源电路、直流伺服电机驱动电 路,所述A/D转换电路输出端连接有ATmegal6单片机;所述ATmegal6单片机与所述直流伺 服电机驱动电路连接;所述ATmegal6单片机还连接有RS-232串行通信接口电路、并行通信 接口电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路;所述A/D转换电路输入端通过调整 电路与上位机连接;所述RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路均与所述上位机连 接;所述电源电路为所述单片机、调整电路、A/D转换电路、RS-232串行通信接口电路、并行 通信接口电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路、直流伺服电机驱动电路提供电 源。
[0063] 直流伺服电机控制器从上位机接收的模拟信号%的范围为-KT+10V,而ADC芯片 MAX1241选用+5V参考电压,只能接收电压从(T+5V的模拟信号,所以%必须经过一个调整 电路,转换成(T+5V的模拟信号,调整电路如图2所示。
[0064] MC1403U是美国MOTOROLA公司生产的高准确度、低温漂、采用激光修正的带隙基 准电压源,输入电压为4. 5~15V,输出电压为2. 5乂,即U1=2. 5V。
[0065] 运放LM358P(U9A)与外围元件Ri、R3、R6组成反向放大电路,仏和U 3的关系为:
Figure CN103078575BD00081
[0067] 运放LM358P(U10B)与外围元件R13、R17、VRp C9组成一阶低通滤波电路,电路的传 递函数为:
Figure CN103078575BD00082
[0073] 运放LM358P(U10A)与外围元件R4、R7、R 12、R14组成反向求和电路。U3、U4与U5的 关系为:
[0074]
[0075] 运放LM358P(U9B)与外围元件R8组成电压跟随器,其输出电阻几乎为0, U5与U6 的关系为:
[0076] U6 = U5 (5)
Figure CN103078575BD00083
Figure CN103078575BD00084
Figure CN103078575BD00085
[0077] 故
Figure CN103078575BD00091
[0078] 设可调电阻的值设为5. 5K,则:
[0079]
Figure CN103078575BD00092
[0080] 由式(6)知,当U1=2. 5V,UQ从-10V变化到+10V,相应地,U6从0V变化到+5V。
[0081] 在图3中,A/D转换电路的输入电压U6的范围为(T+5V,满足了 ADC芯片MAX1241 对输入电压和输入电阻的要求,MAX1241将模拟量转换成12位数字量,3线接口(SCLK、&、 D0UT)通过光电隔离电路连接到单片机I/O端口,单片机通过此端口控制MAX1241转换开始 和读取数据操作。
[0082] RS-232串行通信方式是实现PC机与单片机通信方式之一,其特点是通/[目线路简 单,只要一对传输线就可以实现通信,从而大大地降低成本,特别适应于远距离通信。PC机 采用标准串行接口 RS-232C通信时,线路传输电平是EIA电平,S卩:RS-232C标准规定,数据 线TXD和RXD采用负逻辑,低电平在-3〜-15V之间为逻辑"1",高电平在+3~+15V为逻辑 "0"。上述电平称为EIA电平。而单片机接口都是采用TTL电平,这些电路都不能直接与 RS-232C接口直接连接,中间必须要进行电平转换。本实施例中,实现RS-232与TTL电平转 换的芯片是MAX232,具体电路图如图4所示。
[0083] PC机与单片机通信常采用串行异步通信方式。因为这种通信方式,硬件电气连接 简单,编程方便。但是串行异步通信受传输速率的限制,通常最高波特率设定在9600b/s左 右。为了保证直流伺服电机驱动器的实时性,在近距离的双机通信中,可以利用PC机并口 作为通信接口。并口通信具有传输速度快、扩展电路简单、兼容性好的优点。PC机的并行口 是由一个25芯D型连接器(DB25)与外界连接。该接口内有3个8字节输出锁存/输入缓 冲器。他们占用了 3个I / 0端口。第1个地址是378H,为数据端口。第2个地址是379H, 为状态输入口。第3个地址是37AH,为控制信号输出口,并行口的25个引脚信号具体含义 见表1。
[0084] 表1并行口 DB-25引脚信号具体含义
[0085]
Figure CN103078575BD00093
Figure CN103078575BD00094
Figure CN103078575BD00101
[0086] 并行通信接口电路如图5所示。82C55的端口 A是工作在模式1下的输入口;端口 B被用作模式0下的输出;端口 C的第4、5位为端口 A提供握手联络。握手联络位由82C55 的定义决定,不能随意更改。端口 C的其他位被用作输入。
[0087] 并行通信接口电路工作原理如下:
[0088] PC机向单片机发送数据的步骤:
[0089] (a)PC通过将nSelect置低,通知单片机希望与之进行通信。作为回应,单片机将 Select置高。PC读取状态端口,确认Select为高电平,Busy为低电平。
[0090] (b) PC将向D0〜D7写入一个字节。
[0091] (c)经过大约0• 75ms的延时后,PC送出一个nStrobe负脉冲,脉宽一般在1〜5ms 之间。在nStrobe恢复高电平后,PC还将至少在0. 75ms内维持D0~D7上数据的有效性。
Figure CN103078575BD00102
[0092] (d)在nStrobe的下降沿上,单片机读取并锁存D0〜D7,并将Busy置为高电平,通 知PC暂时不要送出下一个字节。
[0093] (e)当单片机完成锁存数据的任务后,它将送出一个nACK负脉冲,通知PC已经成 功接收了数据,当单片机为接收下一个字节做好准备时,它将把Busy置低电平,这样就可 以进行新的数据传送了。
[0094] 当直流伺服电机驱动对象到达停止控制开关1位置或停止控制开关2位置时,使 停止控制开关1或停止控制开关2闭合,检测电路输出电压发生跳变,单片机响应外部中 断,控制直流伺服电机停止转动,直流伺服电机驱动对象停止移动,电路如图6所示。
[0095] 图6中,两个光耦TPL521发光二极管的阴极端分别与停止控制开关1、停止控制开 关2 -端相连,停止控制开关1和停止控制开关2的另一端接地,光耦的输出端与单片机的 两个外部中断I/O 口相连。在通常情况下,停止控制开关1和停止控制开关2为常开状态, 光耦的发光二极管不会被点亮,光耦的输出端为高电平。当直流伺服电机驱动对象到达停 止控制开关1位置或停止控制开关2位置时,使停止控制开关1或停止控制开关2闭合,此 时光耦的发光二极管被点亮,光耦的输出端为低电平。单片机检测到外部电平变化后响应 外部中断,控制直流伺服电机停止转动。
[0096] 直流伺服电机驱动电路设计原理图如图7所示。
[0097] 电动机采用27V直流伺服电动机,直流伺服电动机的励磁电压由PWM开关电源提 供,电压值不变,直流伺服电动机的电枢电压由直流伺服电机控制器电路提供,其大小由 PWM波形的占空比决定。PWM信号采用定频调脉宽法,即频率不变,只改变占空比。直流电 机驱动芯片3脚为直流电机输入方向信号,逻辑高电平表示正方向,电流方向从0UTPUT1到 0UTPUT2 ;逻辑低电平表示反方向,电流方向从0UTPUT2到0UTPUT1。5脚输入PWM信号,其 占空比与电枢电压大小成正比例。采用这种控制方式,则直流伺服电动机的电枢之间只承 受单极性的电压。
[0098] 为了防止功率驱动电路对控制器造成干扰,在控制器与功率驱动器之问加入了光 电隔离器,因为PWM信号频率较高,宜采用高速的光电耦合器6N137。
[0099] 显示电路由LED显示电路和数码显示电路组成。
[0100] 为了显示系统的运行状态,设置了 6个LED指示灯,分别是停止控制开关1信号指 示灯、停止控制开关2信号指示灯、通信指示灯、报警指示灯、制动指示灯、电源指示灯。单 片机或者其他芯片通过控制三极管的基极电压,控制三极管的导通或断开,从而达到控制 LED指示灯亮或灭的目的,电路原理图如下图8所示。
[0101] 数码管显示电路原理图如下图9所示,ZLG7289采用串行方式与微处理器通信,串 行数据从DI0引脚送入芯片,并由CLK端同步。当片选信号变为低电平后,DATA引脚上的 数据在CLK引脚的上升沿被写入ZLG7289的缓冲寄存器。
[0102] 数码管D7、D8显示PC机与单片机的通信模式。"01"代表"模拟给定","10"代表 "串行通信","11"代表"并行通信"。数码管〇9、010』11、012显示?(:机控制信号的大小。
[0103] 整个直流电机驱动器电源的输入端是220V(AC),直流伺服电机控制器需要六组电 源:一组27V,一组-12V,一组+12V,三组+5V。27V是PWM开关稳压电源的输出电压,作为 直流电机驱动芯片供电电压和直流伺服电机励磁电压;+12V、-12V电源主要是给运算放大 器LM358P供电;一组+5V (VCC)用于给控制器中的芯片供电;第二+5V用于给光耦一侧供 电;第三组+5V (LCC)用于给光耦另一侧供电。
[0104] PWM开关稳压电源型号是SK400AH,它的作用是把220V(AC)转换成27V(DC),除 了作为直流电机驱动芯片LMD18200T的工作电压和直流伺服电机的励磁电压外,27V (DC) 输入到三端稳压管LM317得到稳定的5V(DC) (LCC),作为高速光电隔离器另一侧供电。 27V(DC)电源电路(即电源电路第一部分)如图10所示,电容的作用是滤波,二极管起保护 电路的作用,L1是电源指示灯,直流伺服电机驱动器上电后,电源指示灯L1亮。
[0105] 图11中,变压器的型号是TDA-15-57,它的作用是把220V(AC)转换成一组8V(AC) 和两组14V (AC)。8V (AC)经整流滤波后,再经三端稳压管L7805CV得到+5V (DC),双14V (AC) 经整流滤波后,再经过三端稳压管L7812CV和LM79L12得到+12V、-12V (DC),+12V (DC)同时 输入三端稳压管78L05得到另一组+5V(DC)。

Claims (8)

1. 一种小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,包括A/D转换电路、电源电路、直 流伺服电机驱动电路,其特征在于,所述A/D转换电路输出端连接有ATmegal6单片机;所 述ATmegal6单片机与所述直流伺服电机驱动电路连接;所述ATmegal6单片机还连接有 RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路; 所述A/D转换电路输入端通过调整电路与上位机连接;所述RS-232串行通信接口电路、并 行通信接口电路均与所述上位机连接;所述电源电路为所述单片机、调整电路、A/D转换电 路、RS-232串行通信接口电路、并行通信接口电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测 电路、直流伺服电机驱动电路提供电源;所述并行通信接口电路包括CMOS可编程外围接 口 82C55,所述CMOS可编程外围接口 82C55输入端通过八进制总线收发器HD74ALS245与 所述上位机连接;所述CMOS可编程外围接口 82C55输出端与所述ATmegal6单片机连接; 所述上位机将用作并行口的D连接器外设在线判断端口 nSelect置为低电平,并通知所述 ATmegal6单片机希望与ATmegal6单片机通信,ATmegal6单片机将所述外设在线判断端口 nSelect置为高电平,上位机读取状态端口,确认所述外设在线判断端口为高电平,D连接 器的外设忙端口为低电平;上位机向所述D连接器的数据位写入一个字节,经过0. 75ms的 延时后,所述上位机送出一个数据位选通负脉冲,所述负脉冲脉宽为1〜5ms,当所述D连 接器数据位选通端口恢复高电平后,上位机至少在〇. 75ms内维持所述数据位上数据的有 效性;在数据位选通的下降沿上,所述ATmegal6单片机读取并锁存所述D连接器的数据 位,并将外设忙端口置为高电平,通知上位机不要送出下一个字节;当所述ATmegal6单片 机完成锁存数据的任务后,送出一个确认负脉冲,通知上位机已经成功接收了数据,当所述 ATmegal6单片机为接收下一个字节做好准备时,ATmegal6单片机将所述外设忙端口置为 低电平,进入下一轮上位机向所述ATmegal6单片机发送数据。
2. 根据权利要求1所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于,还 包括显示电路,所述显示电路包括数码管显示电路和六个LED显示电路;所述LED显示电路 包括LED指示灯和三极管S8550,所述LED指示灯与所述三极管S8550发射极连接,所述三 极管S8550基极与所述ATmegal6单片机连接;所述数码管显示电路包括ZLG7289芯片和与 所述ZLG7289芯片连接的若干个数码管;所述ZLG7289芯片与所述ATmegal6单片机连接; 所述六个LED显示电路中的三个LED显示电路与所述ATmegal6单片机连接。
3. 根据权利要求1所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于, 所述调整电路包括带隙基准电压源MC1403U和运算放大器电路,所述带隙基准电压源 MC1403U输入端接有12V电源,所述带隙基准电压源MC1403U -个输出端与所述运算放大器 电路连接;所述运算放大器电路包括四个运算放大器,其中第一运算放大器、第二运算放大 器、第三运算放大器串联,第四运算放大器负输入端与所述上位机D/A通道连接,所述第四 运算放大器输出端并联接入所述第一运算放大器输出端和第二运算放大器负输入端之间。
4. 根据权利要求1所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于, 所述A/D转换电路包括12位模数转换器MAX1241,所述12位模数转换器的三个输出端 MAX1241各接有一个高速光电耦合器6N137 ;所述高速光电耦合器6N137的发光二极管阴极 与所述ATmegal6单片机连接。
5. 根据权利要求1所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于,所 述RS-232串行通信接口电路采用MAX232芯片。
6. 根据权利要求2所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于,所 述直流伺服端机停止控制开关信号检测电路包括两个光耦TPL521,每个光耦TPL521的一 个输入端与直流伺服电机的一个停止控制开关连接;每个光耦TPL521的一个输出端与所 述ATmegal6单片机连接。
7. 根据权利要求1所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于,所 述直流伺服电机驱动电路连接包括四个并联的高速光电耦合器6N137和直流电动机驱动 芯片LMD18200T,第一高速光电稱合器的一个输入端、第二高速光电稱合器的一个输入端、 第三高速光电稱合器的一个输入端与所述ATmegal6单片机连接;第一高速光电稱合器的 一个输出端、第二高速光电f禹合器的一个输出端、第三高速光电f禹合器的一个输出端、第四 高速光电耦合器的一个输出端与所述直流电动机驱动芯片LMD18200T连接。
8. 根据权利要求2所述的小功率直流伺服电机集成式多功能控制器,其特征在于,所 述电源电路包括两部分,所述电源电路第一部分包括与220V交流电源连接的PWM开关稳压 电源SK400AH,所述PWM开关稳压电源SK400AH通过三端可调节输出正电压稳压器LM317为 所述直流伺服电机驱动电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路提供+5V电源;所 述PWM开关稳压电源SK400AH -个输出端接有一个所述LED指示灯;所述电源电路第二部 分包括原边与220V交流电源连接的变压器,所述变压器次边接有两个整流桥,其中第一整 流桥输出端通过一个三端稳压管L7805为所述数码管显示电路、LED显示电路、直流伺服电 机驱动电路、直流伺服端机停止控制开关信号检测电路、并行通信接口电路、A/D转换电路、 RS-232串行通信接口电路、ATmegal6单片机提供+5V电源;第二整流桥的第一输出端接有 一个三端稳压管L7812,所述第二整流桥的第二输出端接有一个三端稳压管LM79L12,所述 第二整流桥的第一输出端的三端稳压管L7812通过一个三端稳压管LM78L05为所述A/D转 换电路、ATmegal6单片机提供+5V电源;第二整流桥的第一输出端的三端稳压管L7812为 所述调整电路提供+12V电源,所述第二整流桥第二输出端的三端稳压管LM79L12为所述调 整电路提供-12V电源。
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