Курсовая работа: Управление шаговым двигателем микропроцессорной системой

Назначение выводов AL-801LCD

1 12/24 переключение формата времени

2 Vss общий

3 SK тактовая линия шины

4 DI линия данных шины

5 HK переключение часы/индикатор

6 S1 установка времени

7 S2 выбор режима установки времени

8 TMR сброс таймера

9 Vdd напряжение питания

Блок-схема алгоритма работы индикатора:

При использовании модуля в микроконтроллерной системе только для отображения загружаемых по последовательной шине символов, требуется соединить вывод HK с общим проводом, а выводы 12/24, S1, S2 и TMR оставить свободными. Временная диаграмма передачи данных по последовательной шине приведена на рисунке, где ta – время установки данных (>1 мкс), tb – время удержания данных (>2 мкс), tc – интервал между символами (>5 мкс).

Данные подаются на линию DI и защелкиваются по спаду тактовых импульсов на линии SK. Символы отображаются в крайней правой позиции, уже имеющиеся на индикаторе символы сдвигаются влево. После того, как все необходимые данные переданы, линию SK следует оставить в состоянии низкого логического уровня, чтобы предотвратить автоматический переход модуля в режим отображения значения таймера.

Каждый символ кодируется 4-мя битами, поэтому всего имеется 16 символов.

Нужно отметить, что напряжение питания индикатора сильно влияет на контрастность. При низком напряжении контрастность недостаточна, а при большом засвечиваются погашенные сегменты. Оптимум находится в промежутке 1.50 ... 1.65 В. Распространенная схема питания, где в качестве источника образцового напряжения используются диоды в прямом включении (рисунок a), не позволяет получить оптимальную контрастность, так как двух диодов оказывается мало, а трех – много. Тем более, желательно иметь возможность регулировки этого напряжения. Простая схема на одном транзисторе позволяет получить нужное напряжение питания и регулировать его (рисунок b).

Учитывая очень низкий ток потребления индикатора можно обойтись и простым резисторным делителем, если входное напряжение питания постоянно. Описанные схемы питания не являются экономичными и подходят, например, для устройств с сетевым питанием. Система питания автономного устройства может быть очень сложной, и конкретные решения зависят от специфики задачи. Одним из вариантов может быть питание устройства от элемента напряжением 1.5 В, от которого индикатор питается непосредственно. Микроконтроллерная часть устройства питается от того же элемента через повышающий DC-DC преобразователь.

Для согласования логических уровней можно применить разные схемы. Учитывая тот факт, что входы DI и SK имеют внутренние подтягивающие резисторы, можно обойтись просто диодами (рисунок a). Преимущество такого способа заключается в том, что согласование не будет зависеть от напряжения питания микроконтроллера. Однако такой способ имеет и недостаток. Ввиду больших номиналов подтягивающих резисторов уровни на входах будут довольно медленно достигать состояния логической единицы, что потребует значительного снижения скорости обмена. Поэтому предпочтительнее для согласования использовать резисторные делители (рисунок b).

Необходимо отметить, что в течение примерно 2 сек после включения питания модуль не воспринимает данные, передаваемые ему по последовательной шине. Поэтому всегда должна быть задержка между включением питания и началом обмена.

Выбор драйвера ЩД:

Довольно популярной микросхемой, реализующей ШИМ-стабилизацию тока, является L297 фирмы SGS-Thomson. Совместно с микросхемой мостового драйвера L293 или L298 они образуют законченную систему управления для шагового двигателя.

Микросхема L297 сильно разгружает управляющий микроконтроллер, так как от него требуется только тактовая частота CLOCK (частота повторения шагов) и несколько статических сигналов: DIRECTION – направление (сигнал внутренне синхронизирован, переключать можно в любой момент), HALF/FULL – полушаговый/полношаговый режим, RESET – устанавливает фазы в исходное состояние (ABCD = 0101), ENABLE – разрешение работы микросхемы, V ref – опорное напряжение, которое задает пиковую величину тока при ШИМ-регулировании. Кроме того, имеется несколько дополнительных сигналов. Сигнал CONTROL задает режим работы ШИМ-регулятора. При его низком уровне ШИМ-регулирование происходит по выходам INH1, INH2, а при высоком – по выходам ABCD. SYNC – выход внутреннего тактового генератора ШИМ. Он служит для синхронизации работы нескольких микросхем. Также может быть использован как вход при тактировании от внешнего генератора. HOME – сигнал начального положения (ABCD = 0101). Он используется для синхронизации переключения режимов HALF/FULL. В зависимости от момента перехода в полношаговый режим микросхема может работать в режиме с одной включенной фазой или с двумя включенными фазами.

3. Алгоритм

4. Описание программы