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多路序列信號發(fā)生器設計 一、學習目標： 設計由555定時器、移位寄存器、存儲器等器件構成的多路序列信號輸出電路，用于控制步進電機或彩燈循環(huán)。用Proteus軟件進行仿真并安裝實際電路。 二、設計任務： （1）設計多路序列信號輸出電路，用于控制步進電機； （2）用數(shù)碼管的上四段或下四段模擬步進電機的工作； （3）步數(shù)控制：四相八拍和四相四拍兩種工作方式。 （4）能控制步進電機的正轉和反轉 ； （5）步數(shù)顯示； （6）對設計電路進行仿真和修改，并安裝和調試實際電路。 快眼看書 ,1,三、設計思路： （1）步進電機介紹 步進電機接收步進脈沖而一步一步地轉動，并帶動機械裝置實現(xiàn)精密的角位移和直線位移。廣泛應用于各種自動控制和計算機系統(tǒng)中如：數(shù)控機床、機器人、打印機、光驅等。,如圖三相步進電機，它由轉子和定子組成，定子上繞制了A、B、C三個線圈構成三個不同的繞組。 不同繞組上所加脈沖的不同，形成不同的步距和轉速。,2,（2）基本設計思路 四相步進電機有四相八拍和四相四拍兩種工作方式。按照如下狀態(tài)轉換圖的順序工作：,,下面以四相八拍工作方式為例，說明其設計思路，即如何產(chǎn)生四相八拍方式的狀態(tài)轉換圖。,3,八狀態(tài)轉換產(chǎn)生電路： 方案1：采用觸發(fā)器設計：設計復雜，且存在不能自啟動問題。 方案2：采用集成計數(shù)器設計：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：采用移位寄存器設計：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)轉換產(chǎn)生電路,,時鐘產(chǎn)生電路,碼組變換電路,,,步進電機所要求的八狀態(tài)轉換圖 即多路序列信號輸出，,設計的原理框圖：,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)轉換產(chǎn)生電路,,時鐘產(chǎn)生電路,碼組變換電路,,,步進電機所要求的八狀態(tài)轉換圖 即多路序列信號輸出，,設計的原理框圖：,5,,八狀態(tài)轉換產(chǎn)生電路設計,（1）采用集成計數(shù)器設計：可采用熟悉的74LS161產(chǎn)生連續(xù)的八個狀態(tài)：0000－0111。 （2）采用移位寄存器設計：移位寄存器可構成兩種類型的計數(shù)器：環(huán)形和扭環(huán)形計數(shù)器。這里只介紹扭環(huán)形計數(shù)器： 將集成移位寄存器74LS194的最高位反饋到右移輸入端DSR,產(chǎn)生不連續(xù)的八個狀態(tài)：0000、0001、0011、0111、1111、1110、1100、1000,6,碼組變換電路設計,“碼組變換電路”的作用： 將“八狀態(tài)轉換產(chǎn)生電路” 的狀態(tài)轉換圖（連續(xù)或不連續(xù)）變換成步進電機所要求的狀態(tài)轉換圖。,7,上述轉換關系很容易實現(xiàn)，這里只介紹如何用存儲器實現(xiàn)上述轉換關系： 實際電路中采用E2 PROM 2817（2k）或2864 （8k） ，仿真時用EPROM 2764（ 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)作為該地址對應的存儲單元的寫入數(shù)據(jù)（低四位）。 例如：集成計數(shù)器方案中，存儲器的地址數(shù)據(jù)為： 0000H～0007H（連續(xù)），相應的寫入數(shù)據(jù)為： 01、03、02、06、04、0C、08、09(16進制數(shù))。 集成移位寄存器方案中，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進行數(shù)據(jù)的編輯，即點擊“數(shù)據(jù)緩沖區(qū)”，在HEX欄鍵入對應的16進制數(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，點擊“Program”圖標,則芯片座上的燈變紅，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)文件進行加載。其方法是： 在proteus中將鼠標指向IC，點擊鼠標右鍵選中該IC，再按左鍵就會出現(xiàn)一對話框，如圖：,,在Image File的文本編輯框中鍵入要加載的數(shù)據(jù)文件名或點擊右邊的打開文件圖標選取文件即完成。,11,電路原理圖：,12,13,14,15,（3）其它部分設計思路,步進電機的正轉和反轉控制 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：,16,步進電機的正轉和反轉： 如在“四相八拍工作方式”的集成計數(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)控制設計： 分為四相八拍和四相四拍兩種工作方式，如實現(xiàn)“四相四拍正轉工作方式”的集成計數(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)重復一遍）。,17,集成移位寄存器方案中，存儲器的地址數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)：,18,步數(shù)顯示：,19,20,