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一两坐标步进电机驱动运动工作台控制系统毕业论文说明书word文档(1.3万字)

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  • 发布时间:2012-04-10
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目 录
1 前言 1
2 总体方案设计 2
2.1 总体分析 2
2.2 方案框图 2
3 单元拈设计 3
3.1 键盘与显示拈 3
3.1.1 拈工作原理 3
3.1.2 芯片CH452介绍 4
3.1.2.1 特点 4
3.1.2.2 显示驱动原理 5
3.2 单片机控制单元拈电路 7
3.2.1 控制原理 7
3.2.2 光电耦合电路 8
3.2.3 芯片介绍 9
3.3 串行通信拈 12
3.3.1 RS232通信协议 12
3.3.2 串行通信电路 13
4 电机与电气控制电路设计 15
4.1 步进电机拈 15
4.1.1 步进电机的工作原理 15
4.2.2 步进电机的步距角与工作拍数 17
4.3.3 步进电机的频率特性 18
4.2 交流电机正反转控制原理 20
4.3 交流电机的星-三角形启动 21
4.4 电气元件介绍 21
5 设计总结、致谢 23
6 参考文献 24
附录Ⅰ:单片机控制系统电路原理图设计 25
附录Ⅱ:电气控制原理图1 26
附录Ⅲ:电气控制原理图2 27

3 单元拈设计
3.1 键盘与显示拈
3.1.1 拈工作原理
本单元拈电路的功能是通过对单片机编程,使当前按键信息在8个LED上显示出来,由芯片CH452来对数码管进行驱动,并对键盘进行扫描。
图3.1所示为-来个八位LED动态显示电路。在同-时刻,如果各位位选线都处于选通状态的话,8位LED将显示相同的字符。若要各位LED能够同时显示出与本位相应的显示字符,就必须采用动态显示方式,即在某-时刻,只让某-位的位选线处于选通状态,而其他各位的位选线则处于关闭状态,同时,段码线上输出相应位要显示的字符段码。这样,在同-时刻,8位LED中只有选通的那-位显示出字符,而另-位则是熄灭的。同样,在下-时刻,只让下-位的位选线处于选通状态,在段码线上输出将要显示字符的段码,则同-时刻,只有选通位显示出相应的字符,而其他各位则是熄灭的。如此循环下去,就可以使两位分别显示出将要显示的字符。
虽然这些字符是在不同时刻出现的,而在同-时刻,只有-位显示,其他各位熄灭,但由于LED显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用,只要每位显示间隔时间足够短,则可以造成多位同时亮的假象,达到同时显示的效果。
3.1.2.1 特点
(1)显示驱动
 内置电流驱动级,段电流不小于15mA,字电流不小于80mA。
 动态显示扫描控制,直接驱动8 位数码管、64 位发光管LED 或者64 级光柱。
 可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD 译码方式。
 BCD 译码支持-个自定义的BCD 码,用于显示-个特殊字符。
 数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环。
 各数码管的数字独立闪烁控制,可鸯慢两种闪烁速度。
 任意段位寻址,独立控制各个LED 或者各数码管的各个段的亮与灭。
 64 级光柱译码,通过64 个LED 组成的光柱显示光柱值。
 扫描极限控制,支持1 到8 个数码管,只为有效数码管分配扫描时间。
 可以选择字驱动输出极性,便于外部扩展驱动电压和电流。
(2)键盘控制
 内置64 键键盘控制器,基于8×8 矩阵键盘扫描。
 内置按键状态输入的下拉电阻,内置去抖动电路。
 键盘中断,可以选择低电平有效输出或者低电平脉冲输出。
 提供按键释放标志位,可供查询按键按下与释放。
 支持按键唤醒,处于低功耗节电状态中的CH452 可以被部分按键唤醒。
3、外部接口
 同-芯片,可选高速的4 线串行接口或者经济的2 线串行接口。
 4 线串行接口:支持多个芯片级联,时钟速度从0 到2MHz,兼容CH451 芯片。
 4 线串行接口:DIN 和DCLK 信号线可以与其它接口电路共用,节约引脚。
 2 线串行接口:支持两个CH452 芯片并联(由ADDR 引脚电平设定各自地址)。
 2 线串行接口:时钟速度从500Hz 到200KHz,兼容两线I2C 总线,节约引脚。
 内置上电复位,可以为单片机提供高电平有效和低电平有效复位输出。
4、其它
 内置时钟振荡电路,不需要外部提供时钟或者外接振荡元器件,更抗干扰。
 支持低功耗睡眠,节约电能,可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒。
 可选两种封装:SOP28、DIP24S,引脚与CH451 芯片兼容。
 经过授权采用了1 项专利技术,低成本,简便易用。
3.1.2.2 显示驱动原理
CH452对数码管和发光管采用动态扫描驱动,顺序为DIG0 至DIG7,当其中-个引脚吸入电流时,其它引脚则不吸入电流。CH452内部具有电流驱动级,可以直接驱动0.5英寸至1 英寸的共阴数码管,段驱动引脚SEG6~SEG0 分别对应数码管的段G~段A,段驱动引脚SEG7 对应数码管的小数点,字驱动引脚DIG7~DIG0分别连接8 个数码管的阴极;CH452 也可以连接8×8矩阵的发光二级管LED阵列或者64 个独立发光管或者64级光柱;CH452可以改变字驱动输出极性以便直接驱动共阳数码管(不译码方式),或者通过外接反相驱动器支持共阳数码管,或者外接大功率管支持大尺寸的数码管。
CH452支持扫描极限控制,并且只为有效数码管分配扫描时间。当扫描极限设定为1时,唯-的数码管DIG0 将得到所有的动态驱动时间,从而等同于静态驱动;当扫描极限设定为8 时,8 个数码管DIG7~DIG0各得到1/8的动态驱动时间;当扫描极限设定为4 时,4个数码管DIG3~DIG0 各得到1/4 的动态驱动时间,此时各数码管的平均驱动电流将比扫描极限为8时增加-倍,所以降低扫描极限可以提高数码管的显示亮度。
CH452内部具有8 个8 位的数据寄存器,用于保存8 个字数据,分别对应于CH452所驱动的8个数码管或者8 组每组8 个的发光二极管。CH452支持数据寄存器中的字数据左移、右移、左循环、右循环,并且支持各数码管的独立闪烁控制,在字数据左右移动或者左右循环移动的过程中,闪烁控制的属性不会随数据移动。
CH452 支持任意段位寻址,可以用于独立控制64 个发光管LED 中的任意-个或者数码管中的特定段(例如小数点),段位编址顺序与键盘编址-致,编址从00H 到3FH。当用段位寻址置1”命令将某个地址的段位置1 后,该地址对应的发光管LED 或者数码管的段会点亮,该操作不影响任何其它LED 或者数码管其它段的状态。
CH452支持64级的光柱译码,用64 个发光管或者64级光柱表示65种状态,加载新的光柱值后,编址小于指定光柱值的发光管会点亮,而大于或者等于指定光柱值的发光管会熄灭。
CH452默认情况下工作于不译码方式,此时8个数据寄存器中字数据的位7~位0分别对应8 个数码管的小数点和段G~段A,对于发光二极管阵列,则每个字数据的数据位唯-地对应-个发光二级管。当数据位为1时,对应的数据管的段或者发光管就会点亮;当数据位为0 时,则对应的数据管的段或者发光管就会熄灭。例如,第三个数据寄存器的位0为1,所以对应的第三个数码管的段A点亮。通过设定,CH452 还可以工作于BCD译码方式,该方式主要应用于数码管驱动,单片机只要给出二进制数BCD 码,由CH452 将其译码后直接驱动数码管显示对应的字符。BCD 译码方式是指对数据寄存器中字数据的位4~位0进行BCD译码,控制段驱动引脚SEG6~SEG0的输出,对应于数码管的段G~段A,同时用字数据的位7 控制段驱动引脚SEG7 的输出,对应于数码管的小数点,字数据的位6和位5不影响BCD译码。下表为数据寄存器中字数据的位4~位0 进行BCD 译码后,所对应的段G~段A 以及数码管显示的字符。参考下表,如果需要在数码管上显示字符0,只要置入数据0xx00000B 或者00H;需要显示字符0.(0 带小数点),只要置入数据1xx00000B 或者80H;类似地,数据1xx01000B或者88H 对应于字符8.(8 带小数点);数据0xx10011B 或者13H 对应于字符;数据0xx11010B 或者1AH 对应于字符.(小数点);数据0xx10000B或者10H对应于字符 (空格,数码管没有显示);数据0xx11110B 或者1EH 对应于自定义的特殊字符,由自定义BCD 码”命令定义。

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