Разработка контроллера шагового двигателя

– простота схемы (минимальное количество компонентов);

– функциональная насыщенность, многообразие регулируемых параметров;

– устойчивость к изменениям напряжения, долговечность;

– отсутствие либо минимальный нагрев компонентов;

– низкое энергопотребление.

2.2 Разработка структурной схемы устройства и функциональной спецификации

Рассмотрим структуру разрабатываемо

го устройства (Рис. 2.1). АЦП, который тактируется от задающего генератора, снимает напряжение с регулятора R. Это напряжение преобразуется в шестнадцатиричный код. Полученные данные преобразуются для достижения целей поставленной задачи. Далее программа задает код работы порта А в зависимости от внешних управляющих сигналов. Этот код отрабатывает драйвер, который возбуждает обмотки ШД.

Рисунок 2.1 – Структурная схема разрабатываемого устройства

ГТС – генератор тактового сигнала;

ВУУ – внешнее управление устройством;

ДР – драйвер;

КР – кварцевый резонатор;

СН – стабилизатор напряжения.

Функциональная спецификация контролера шагового двигателя робота: 1. Входы:

а. Передача сигналов управления из внешнего управления устройством;

b. Электропитание МК и драйверов стабилизированным напряжением;

с. Регулировка скорости вращения шаговым двигателем на вход АЦП;

d. Стабилизация частоты генератора кварцевым резонатором (КР).

2. Выходы:

а. Сигнал управления от МК драйвера;

b. Сигналы на устройство индикации работы ШД.

3. Функции:

а. Управление шаговым двигателем (функцией движения «Вперед-назад»);

b.МК управляет работой драйверов, которые управляют движением ШД;

с. При подаче определенного сигнала на вход МК изменение хода движения двигателя и его скорости;

d. Электропитание МК и драйверов;

е. Кварцевый резонатор осуществляет стабилизацию частоты генератора.

2.3 Аппаратные средства микроконтроллеров серии AT90S2313

В ТЗ на проектирование задан микроконтроллер типа AT90S2313 фирмы Atmel.

AT90S2313 – 8 – ми разрядный AVR® микроконтроллер с 2 Кбайт Flash памятью с поддержкой внутрисистемного программирования

Отличительные особенности:

AVR® – высокая производительность и RISC архитектура с низким энергопотреблением

118 мощных инструкций – большинство из них выполняются за один такт

2 Кбайт Flash – памяти с поддержкой внутрисистемного программирования

SPI – последовательный интерфейс для загрузки программного кода

Ресурс: 1000 циклов записи/ стирания

128 байта EEPROM:

Ресурс: 100 000 циклов запись/ стирание

Рабочие регистры общего назначения 32 х 8

15 программируемых линий I/O

Питание VCC: от 2.7 В до 6.0 В

Полностью статический режим работы:

От 0 до 10 МГц, при питании от 4.0 В до 6.0 В

От 0 до 4 МГц, при питании от 2.7 В до 6.0 В

Производительность, вплоть до 10 MIPS при 10 МГц

Один 8-ми разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты

Один 16-ти разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты с режимами сравнения и захвата

Полнодуплексный UART

Выбираемые 8, 9, или 10-ти разрядные режимы широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Внешние и внутренние источники прерывания

Программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором

Встроенный аналоговый компаратор

Экономичные режимы ожидания и пониженного энергопотребления

Программируемая блокировка для безопасности программного обеспечения

Расположение выводов AT90S2313 (Рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 – Расположение выводов микроконтроллера AT90S2313

Блок – схема AT90S2313 представлена на рисунке 2.3.

AT90S2313 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким энергопотреблением, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре.

 Скачать реферат