fujitsu (Скамко)
Описание файла
Файл "fujitsu" внутри архива находится в следующих папках: Скамко, inform. PDF-файл из архива "Скамко", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "микропроцессорные устройства" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МГТУ им. Н.Э.Баумана. Не смотря на прямую связь этого архива с МГТУ им. Н.Э.Баумана, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "микропроцессорные устройства управления" в общих файлах.
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст из PDF
ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: ìèêðîêîíòðîëëåðûУПРАВЛЕНИЕ ШАГОВЫМ ДВИГАТЕЛЕМC ПОМОЩЬЮ МИКРОКОНТРОЛЛЕРАFUJITSU MB90F598Дмитрий Киселев, разработчик «КТЦМК»Шаговые двигатели широко используются в принтерах, автома/тических инструментах, приводах дисководов, автомобильных при/борных панелях и других приложениях, требующих высокой точнос/ти позиционирования и микропроцессорного управления. Для тако/го управления используется специальная логика и высокоточныедрайверы, реализуемые на дискретной элементной базе, что увели/чивает сложность схемы и ее стоимость.Для упрощения разработки и уменьшения стоимости изделияпредлагается контроллер шагового двигателя, интегрированный в не/дорогой процессор Fujitsu MB90F598.
Подобным контроллером обла/дают многие процессоры семейства F2MC/16LX, например MB90F428,что позволяет выбирать контроллер с нужной периферией.Íåáîëüøèå øàãîâûå äâèãàòåëè÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ â àâòîìîáèëüíûõïðèáîðíûõ ïàíåëÿõ (èíñòðóìåíòàëüíûõ êëàñòåðàõ), óïðàâëÿÿ ñòðåëêàìèñïèäîìåòðà, òàõîìåòðà, óêàçàòåëÿòåìïåðàòóðû îõëàæäàþùåé æèäêîñòèè óðîâíÿ òîïëèâà. Ïî ñðàâíåíèþ ñòðàäèöèîííî èñïîëüçóåìûìè ãàëüâàíîìåòðè÷åñêèìè ñèñòåìàìè ïðè ýòîìîòñóòñòâóåò âèáðàöèÿ ñòðåëîê è óâåëè÷èâàåòñÿ òî÷íîñòü ïîêàçàíèé. Îäèíïðîöåññîð MB90F598 ñïîñîáåí îáñëóæèâàòü ÷åòûðå íåçàâèñèìûõ øàãîâûõäâèãàòåëÿ, êîòîðûå ïîäêëþ÷àþòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ê íåìó áåç äîïîëíèòåëüíûõ èíòåðôåéñíûõ ñõåì.Øàãîâûå äâèãàòåëè: ïðèíöèïäåéñòâèÿ è îòëè÷èÿ îò äâèãàòåëåéïîñòîÿííîãî òîêàÄâèãàòåëèïîñòîÿííîãîòîêà(ÄÏÒ) íà÷èíàþò ðàáîòàòü, êàê òîëüêîíà íèõ ïîäàåòñÿ ïîñòîÿííîå íàïðÿæåíèå.
Ïåðåêëþ÷åíèå íàïðàâëåíèÿ òîêà÷åðåç îáìîòêè ðîòîðà îñóùåñòâëÿåòñÿìåõàíè÷åñêèì êîììóòàòîðîì – êîëëåêòîðîì. Ïðè ýòîì ïîñòîÿííûå ìàãíèòû ðàñïîëîæåíû íà ñòàòîðå. Øàãîâûé äâèãàòåëü ìîæåò áûòü ðàññìîòðåí êàê ÄÏÒ áåç êîììóòàòîðà. Åãîîáìîòêè – ÷àñòü ñòàòîðà. Íà ðîòîðåðàñïîëîæåí ïîñòîÿííûé ìàãíèò èëè,äëÿ ñëó÷àåâ ñ ïåðåìåííûì ìàãíèòíûìñîïðîòèâëåíèåì, çóá÷àòûé áëîê èçìàãíèòîìÿãêîãî ìàòåðèàëà. Âñå êîììóòàöèè ïðîèçâîäÿòñÿ âíåøíèìè ñõåìàìè. Îáû÷íî ñèñòåìà «ìîòîð –êîíòðîëëåð» ðàçðàáàòûâàåòñÿ òàê,÷òîáû îáåñïå÷èâàòü âûâîä ðîòîðà âëþáóþ ôèêñèðîâàííóþ ïîçèöèþ – òîåñòü, ñèñòåìà óïðàâëÿåòñÿ ïî ïîëîæå-íèþ.
Öèêëè÷íîñòü ïîçèöèîíèðîâàíèÿðîòîðà çàâèñèò îò åãî ãåîìåòðèè.Ðàçëè÷àþò øàãîâûå è ñåðâîäâèãàòåëè. Ïðèíöèïû èõ äåéñòâèÿ ïîõîæè,è ìíîãèå êîíòðîëëåðû ìîãóò ðàáîòàòüñ îáîèìè òèïàìè äâèãàòåëåé. Îñíîâíîå îòëè÷èå çàêëþ÷àåòñÿ â êîëè÷åñòâåøàãîâ íà öèêë (îäèí îáîðîò ðîòîðà).Ñåðâîäâèãàòåëè òðåáóþò íàëè÷èÿ âñèñòåìå óïðàâëåíèÿ àíàëîãîâîé îáðàòíîé ñâÿçè, â êà÷åñòâå êîòîðîéîáû÷íî èñïîëüçóåòñÿ ïîòåíöèîìåòð. ýòîì ñëó÷àå âåëè÷èíà òîêà îáðàòíîïðîïîðöèîíàëüíà ðàçíîñòè óãëîâ æåëàåìîãî è òåêóùåãî ïîëîæåíèé. Øàãîâûå äâèãàòåëè ïðåèìóùåñòâåííî èñïîëüçóþòñÿ â ñèñòåìàõ áåç îáðàòíûõñâÿçåé, òðåáóþùèõ íåáîëüøèõ óñêîðåíèé ïðè äâèæåíèè.Øàãîâûå äâèãàòåëè (ØÄ) äåëÿòñÿíà äâà òèïà: äâèãàòåëè ñ ïîñòîÿííûìèìàãíèòàìè è äâèãàòåëè ñ ïåðåìåííûììàãíèòíûì ñîïðîòèâëåíèåì (ãèáðèäíûå äâèãàòåëè).
Ñ òî÷êè çðåíèÿ óïðàâëåíèÿ (êîíòðîëëåðà) îíè íå ðàçëè÷àþòñÿ. Äâèãàòåëè ñ ïîñòîÿííûìè ìàãíèòàìè îáû÷íî èìåþò äâå íåçàâèñèìûåîáìîòêè ñ öåíòðàëüíûìè îòâîäàìè èëèáåç íèõ (ñì. ðèñ. 1a). Áèïîëÿðíûå øàãîâûå äâèãàòåëè ñ ïîñòîÿííûìè ìàãíèòàìè è ãèáðèäíûå äâèãàòåëè ïðîùåóíèïîëÿðíûõ, è èõ îáìîòêè íå èìåþòöåíòðàëüíîãî îòâîäà (ñì. ðèñ. 1á).Òàêîå óïðîùåíèå ïðèâîäèò ê áîëåå ñëîæíîìó ðåâåðñèðîâàíèþ ïîëÿðíîñòè êàæäîé ïàðû ïîëþñîâ ìîòîðà.Øàãîâûå äâèãàòåëè èìåþò øèðîêèéäèàïàçîí óãëîâûõ ðàçðåøåíèé.
Áîëåå«ãðóáûå» ìîòîðû îáû÷íî ïîâîðà÷èâàþòñÿ íà 90° çà øàã, à ðàçðåøåíèå ïðåöèçèîííûõ ìîæåò äîñòèãàòü 1,8° èëè0,72° íà øàã. Åñëè êîíòðîëëåð ïîçâîëÿåò, òî âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå ïîëóøàãîâîãî ðåæèìà èëè ðåæèìà ñ áîëååìåëêèì äðîáëåíèåì øàãà (ìèêðîøàãîâûé ðåæèì), ïðè ýòîì íà îáìîòêè ïîäàþòñÿ äðîáíûå çíà÷åíèÿ íàïðÿæåíèé,çà÷àñòóþ ôîðìèðóåìûå ïðè ïîìîùèøèðîòíî-èìïóëüñíîé ìîäóëÿöèè.Åñëè â ïðîöåññå óïðàâëåíèÿ âîçáóæäàåòñÿ òîëüêî îäíà îáìîòêà â ëþáîé ìîìåíò âðåìåíè, òî ðîòîð ïîâîðà÷èâàåò íàôèêñèðîâàííûé óãîë, êîòîðûé óäåðæèâàåòñÿ äî òåõ ïîð, ïîêà âíåøíèé ìîìåíò íå ïðåâûñèò ìîìåíòà óäåðæàíèÿäâèãàòåëÿ â òî÷êå ðàâíîâåñèÿ.Äëÿ ïðàâèëüíîãî óïðàâëåíèÿ áèïîëÿðíûì øàãîâûì äâèãàòåëåì íåîáõîäèìà ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà, âûïîëíÿþùàÿ ôóíêöèè ñòàðòà, ñòîïà, ðåâåðñà èèçìåíåíèÿ ñêîðîñòè. Øàãîâûé äâèãàòåëü ïðåîáðàçóåò ïîñëåäîâàòåëüíîñòüöèôðîâûõ ñèãíàëîâ ïåðåêëþ÷åíèÿ âäâèæåíèå. «Âðàùàþùååñÿ» ìàãíèòíîåïîëå îáåñïå÷èâàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèìè ïåðåêëþ÷åíèÿìè íàïðÿæåíèé íàîáìîòêàõ. Âñëåä çà ýòèì ïîëåì äâèæåòñÿ ðîòîð, ñîåäèíåííûé ðåäóêòîðîìñ âûõîäíûì âàëîì äâèãàòåëÿ.Рис.
1. Типы шаговых двигателей: a – униполярный ШД с постоянными магнитами,б – биполярный и гибридный ШД«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹7’ 200289ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: ìèêðîêîíòðîëëåðûРис. 2. Управляющая последовательностьдля режима с единичным шагомРис. 5. Блок/схема канала управления ШДРис. 6. Регистр управленияРис. 3. Управляющая последовательностьдля режима с половинным шагомРис. 4. Электрическая схема выходаРис. 7. Регистры сравненияÑõåìà óïðàâëåíèÿ áèïîëÿðíîãîøàãîâîãî äâèãàòåëÿ òðåáóåò íàëè÷èÿìîñòîâîé ñõåìû äëÿ êàæäîé èç îáìîòîê.
Ýòî ïîçâîëÿåò íåçàâèñèìî ìåíÿòü ïîëÿðíîñòü íàïðÿæåíèÿ íà êàæäîé îáìîòêå. Íà ðèñóíêå 2 ïîêàçàíïðîöåññ óïðàâëåíèÿ äëÿ ðåæèìà ñåäèíè÷íûì øàãîì, à íà ðèñóíêå 3 –äëÿ ïîëóøàãîâîãî ðåæèìà.èìåþò ìîñòîâûå ñõåìû, ðàññ÷èòàííûåíà áîëüøîé òîê è ïîäêëþ÷àåìûå íåïîñðåäñòâåííî ê îáìîòêàì äâèãàòåëÿ. Êîìáèíàöèÿ ØÈÌ-ãåíåðàòîðà è ñåëåêòîðàîáåñïå÷èâàåò óïðàâëåíèå äâèãàòåëåì.Ìåõàíèçì ñèíõðîíèçàöèè ïîçâîëÿåòñèíõðîíèçèðîâàòüðàáîòóîáîèõØÈÌ-ãåíåðàòîðîâ. Íàçíà÷åíèå âûâîäîâ ïðîöåññîðà ïîêàçàíî â òàáëèöå 1.Ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà âûõîäà ïîêàçàíà íà ðèñóíêå 4. Íà ðèñóíêå 5ïîêàçàíà ñòðóêòóðíàÿ ñõåìà îäíîãîêàíàëà áëîêà óïðàâëåíèÿ øàãîâûìäâèãàòåëåì.Ñòðóêòóðà ðåãèñòðîâ, àññîöèèðóåìûõ ñ ìîäóëåì óïðàâëåíèÿ øàãî-Áëîê óïðàâëåíèÿ øàãîâûì äâèãàòåëåì â êîíòðîëëåðå MB90F598Áëîê óïðàâëåíèÿ øàãîâûì äâèãàòåëåì â êîíòðîëëåðå MB90F598 âêëþ÷àåò â ñåáÿ äðàéâåðû, ñåëåêòîð è äâàØÈÌ-ãåíåðàòîðà. ×åòûðå äðàéâåðà90Òåë.: (095) 925-6047http://www.elcp.ruâûì äâèãàòåëåì, ïîêàçàíà íà ðèñóíêàõ 6 è 7.Íàçíà÷åíèå ðàçðÿäîâ ðåãèñòðàóïðàâëåíèÿ:[áèò 7] OE2: ðàçðåøåíèå âûõîäà.Êîãäà ýòîò áèò óñòàíîâëåí â «1»,âíåøíèåâûâîäûPWM2P0èPWM2M0 ïîäêëþ÷àþòñÿ ê âûõîäàìØÈÌ.
 ïðîòèâíîì ñëó÷àå îíè ÿâëÿþòñÿ ïîðòàìè îáùåãî íàçíà÷åíèÿ.[áèò 6] OE1: òî æå – äëÿ âûâîäîâPWM1P0 è PWM1M0.[áèòû 5 è 4] P1, P0: âûáîð ðàáî÷åé÷àñòîòû ØÈÌ. Çíà÷åíèÿ áèòîâ îïðåäåëÿþò (â ñîîòâåòñòâèè ñ òàáë. 2) âõîäíóþ ÷àñòîòó äëÿ ØÈÌ-ãåíåðàòîðîâ.ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: ìèêðîêîíòðîëëåðûРис. 8. ШИМ/модуляцияРис. 9. Селекторные регистры[áèò 3] CE: ðàçðåøåíèå ñ÷åòà.Ýòîò áèò ðàçðåøàåò ðàáîòó ØÈÌ-ãåíåðàòîðà. Ïðè åãî óñòàíîâêå â «1»,ØÈÌ-ãåíåðàòîð çàïóñêàåòñÿ. Âòîðîéãåíåðàòîð PWM2 çàïóñêàåòñÿ ÷åðåçîäèí ìàøèííûé öèêë ïîñëå ïåðâîãî.Ýòî ïîçâîëÿåò ñíèçèòü «øóìû ïåðåêëþ÷åíèÿ» â âûõîäíûõ äðàéâåðàõ.[áèò 0] TST: òåñòîâûé áèò ïðåäíàçíà÷åí äëÿ òåñòèðîâàíèÿ ïðîöåññîðà.
 ïðèëîæåíèÿõ ïîëüçîâàòåëÿ îí âñåãäà äîëæåí áûòü óñòàíîâëåí â 0 («ñáðîøåí»).Ñîäåðæèìîå äâóõ 8-ðàçðÿäíûõ ðåãèñòðîâ ñðàâíåíèÿ (ñì. ðèñ. 8) îïðåäåëÿåòøèðèíó èìïóëüñîâ (êîýôôèöèåíòØÈÌ-ìîäóëÿöèè), êàê ïîêàçàíî íà ðèñóíêå 8. Çíà÷åíèå 00h ñîîòâåòñòâóåò çàïîëíåíèþ 0%, à FFh – çàïîëíåíèþ 99%.Äëÿ èçìåíåíèÿ çíà÷åíèÿ êîýôôèöèåíòà ØÈÌ-ìîäóëÿöèè íåîáõîäèìîçàíåñòè â ðåãèñòðû ñðàâíåíèÿ íîâîåçíà÷åíèå, ïîñëå ÷åãî çàïèñàòü «1» âáèò BS (Update bit) ñåëåêòîðíîãî ðåãèñòðà, ïîêàçàííîãî íà ðèñóíêå 9.Ñåëåêòîðíûå ðåãèñòðû ñëóæàò äëÿïåðåêëþ÷åíèÿ ðåæèìîâ ðàáîòû âûõîäîâ êîíòðîëëåðà óïðàâëåíèÿ ØÄ.
Ðàññìîòðèì íàçíà÷åíèå îòäåëüíûõ áèòîâýòèõ ðåãèñòðîâ.[áèò 14] BS: áèò ìîäèôèêàöèè(Update bit) óñòàíàâëèâàåòñÿ äëÿñèíõðîííûõ ìîäèôèêàöèé óñòàíîâîêâûõîäîâ ØÈÌ-ãåíåðàòîðà. Ëþáàÿìîäèôèêàöèÿ â îáîèõ ðåãèñòðàõ ñðàâíåíèÿ èëè â ðåãèñòðàõ-ñåëåêòîðàõ íåáóäåò âûïîëíåíà, ïîêà ýòî ýòîò áèò íåáóäåò óñòàíîâëåí. Ïðè çàïèñè «1» âýòîò áèò âñå èçìåíåíèÿ áóäóò âûïîëíåíû â êîíöå òåêóùåãî ØÈÌ-öèêëà.Áèò àâòîìàòè÷åñêè îáíóëÿåòñÿ â íà÷àëå ñëåäóþùåãî ØÈÌ-öèêëà.[áèòû 13 – 11] P2 – P0: ýòè áèòûâûáèðàþò ðåæèì äëÿ âûâîäà PWM2P0.[áèòû 10 – 8] M2 – M0: òî æå –äëÿ âûâîäà PWM2M0.[áèòû 5 – 3] P2 – P0: òî æå – äëÿâûâîäà PWM1P0.[áèòû 2 – 0] M2 – M0: òî æå –äëÿ âûâîäà PWM1M0. òàáëèöå 3 ïðåäñòàâëåíû ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó çíà÷åíèÿìè ýòèõ áèòîâè óðîâíÿìè âûõîäíûõ ñèãíàëîâ.Òàêèì îáðàçîì, ìû ðàññìîòðåëèñòðóêòóðó áëîêà óïðàâëåíèÿ øàãîâûìäâèãàòåëåì è ðåãèñòðû, èñïîëüçóåìûåäëÿ ðàáîòû ñ ýòèì áëîêîì.
Äàëåå ÷èòàòåëþ ïðåäëàãàåòñÿ ïðèìåð ïðîãðàììû,ðåàëèçóþùåé äâèæåíèå ØÄ.Ïðèìåð ïðîãðàììû, ðåàëèçóþùåé âðàùåíèå ØÄÈçìåíÿÿ ðàçìåð øàãà â âûõîäíîìñèãíàëå ìîæíî óïðàâëÿòü ñêîðîñòüþâðàùåíèÿ øàãîâîãî äâèãàòåëÿ. Ðàçëè÷íûå çíà÷åíèÿ øàãà ìîãóò áûòü çàïðîãðàììèðîâàíû çàãðóçêîé ñîîòâåòñòâóþùèõ çíà÷åíèé â ðåãèñòðû ñðàâíåíèÿ.Ïðè óïðàâëåíèè ØÄ íóæíî ïðåäó-Таблица 1. Назначение выводов процессораТаблица 2. Значения разрядов при выборе входной частоты для ШИМ/генераторовТаблица 3. Соотношения между значениями битов и уровнями выходных сигналов«Ýëåêòðîííûå êîìïîíåíòû» ¹7’ 200291ÝËÅÌÅÍÒÍÀß ÁÀÇÀ: ìèêðîêîíòðîëëåðûРис. 10. Фрагмент управляющей программы управления позицией шаговогодвигателяРис.
