多路序列信号发生器(PDF-20).pdf

多路序列信号发生器设计一、学习目标：设计由555定时器、移位寄存器、存储器等器件构成的多路 序列信号输出电路，用于控制步进电机或彩灯循环。用 Pr oteus软件进行仿真并安装实际电路。二、设计任务：(1)设计多路序列信号输出电路，用于控制步进电机；(2)用数码管的上四段或下四段模拟步进电机的工作；(3)步数控制：四相八拍和四相四拍两种工作方式。(4)能控制步进电机的正转和反转；(5)步数显示;(6)对设计电路进行仿真和修改，并安装和调试实际电路。三、设计思路：(1)步进电机介绍步进电机接收步进脉冲而一步一步地转动，并带动机械装置 实现精密的角位移和直线位移。广泛应用于各种自动控制和 计算机系统中如：数控机床、机器人、打印机、光驱等。如图二相步进电机，它 由转子和定子组成，定 子上绕制了A、B、CH 个线圈构成三个不同的 绕组。不同绕组上所加脉冲的 不同，形成不同的步距 和转速。(2)基本设计思路四相步进电机有四相八拍和四相四拍两种工作方式。按照如下状态转换图的顺序工作：0001001 W0010 0110 0001T 0010T J T J1001 1000 1100 0100 1000.0100下面以四相八拍工作方式为例，说明其设计思路，即如何产生四相八拍方式的状态转换图。设计的原理框图:时钟产 生电路八状态转换产 口生电路组换路 码变电步进电 机所要 求的八 状态转 换图八状态转换产生电路:即多路 序列信 号输出,方案1:采用触发器设计：设计复杂，且存在不能自启 动问题。方案2：采用集成计数器设计：可产生递增或递减，且 状态连续，不存在自启动问题。方案3：采用移位寄存器设计：不是递增或递减，状态 不连续，存在自启动问题。设计的原理框图:时钟产 _k生电路八状态转换产 口生电路组换路 码变电码组变换电路：方案L译码器+门电路方案2：存储器步进电 机所要 求的八 状态转换图即多路 序列信 号输出,八状态转换产生电路设计(1)采用集成计数器设计：可采用熟悉的74LS161产生连 续的八个状态：0000-0111 o(2)采用移位寄存器设计：移位寄存器可构成两种类型的 计数器：环形和扭环形计数器。这里只介绍扭环形计数器:将集成移位寄存器74LS194的最高位反馈到右移输入端Dsrcp启机1 0cp-FLFLTLTLFLFLrLFLI I I I I I I IQoQiQ2Q3产生不连续的八个状态：0000、0001 0011 0111、1111 1110、1100、1000码组变换电路设计“码组变换电路”的作用：将“八状态转换产生电路”的状态转换图（连续或不 连续）变换成步进电机所要求的状态转换图。Q3Q2Q1Q0D3D2D1D000000001 01H00010011 03H00100010 02H00110110 06H01000100 04H01011100 0CH01101000 08H01111001 09HQ3Q2Q1Q0D3D2D1D000000001 01H00010011 03H00110010 02H01110110 06H11110100 04H11101100 0CH11001000 08H10001001 09H上述转换关系很容易实现，这里只介绍如何用存 储器实现上述转换关系：实际电路中采用E2PROM 2817(2k)或2864(8k),仿真时用EPROM 2764(2817/2864不能仿真)。存储器的用法（1）如何确定存储器的地址和写入数据：将码组变换电路的输入数据作为存储器的地址数据（低四位）；输出数据作为该地址对应的存储单元的写入数据（低四位）。例如：集成计数器方案中，存储器的地址数据为：0000H-0007H（连续），相应的写入数据为：01、03、02、06、04、0C、08、09（16进制数）。集成移位寄存器方案中，存储器的地址数据为：0000H000FH（不连续，只用其中8个），相应的写入数据为：01、03、xx、02、xx、xx、xx、06、09、xx、xx、xx、08、XX、0C、04（16进制数）。(2)如何生成数据文件：用VC软件或编程器本身附带的软件SUPERPRO进行数 据的编辑，即点击“数据缓冲区”，在HEX栏键入对应的 16进制数据，完成后将文件存为如下类型：BIN或Hex。(3)如何将上述数据文件加载到存储器中。:在编程器本身附带的软件SUPERPRO编辑界面中，选择器件,装入上述数据文件，点击“Pr ogr am”图标，则芯片座上的灯变 红，并显示“正在烧录芯片”，即可将数据文件写入实际IC。:在PROTEUS仿真软件中，为了使仿真的存储器能够正常工 作，也必须将数据文件进行加载。其方法是：在pr oteus中将鼠标指向IC,点击鼠标右键选中该IC,再按左键就会出现一对话框，如图:Es Edit ComponentComponent Referer U1Component Value:j 2764Image File:|lFile B ase Address(hex)j 0 x0000File Address Shift(bits)。PCB Package:|DIL28Advanced Properties:Hidden:Hidden:|Hide All|Hide All|Hide All3 pF|Hide AlldHJH1zHelpHidden PinsCancel,ccess Time二J 150ns|Hide All在Image File 的文本编辑框 中键入要加载 的数据文件名 或点击右边的 打开文件图标 选取文件即完 成。0J1AOA1A2A3A4A5A0A7A8X然CEOE落管一D0D1D2D3D4D5D6D7 *1x,74LS04 -U1,30 12 3 RLLK0 1R D D D D s s c s s M0 12 3Q a Q QU4.，101514913812.76627PGMVPPAODOA1D1A2D2A3D3A4D4A5D5A6D6A7D7A8A9A10A11A12CEOE111213亘718而，.正反转控制一,-一-I2764步数控制(3)其它部分设计思路:步进电机的正转和反转控制:步数控制：四相八拍和四相四拍两种工作方式采用存储器地址线中的A4、A5作为控制信号：A12-A6A5步数控制A4正/反转A3 A0工全。008个状态四相八拍/正转全。018个状态四相八拍/反转全。108个状态四相四拍/正转全。118个状态四相四拍/反转由此决定四种不同工作方式对应的存储器地址数据。步进电机的正转和反转：如在“四相八拍工作方式”的集成计数器方案中，把 原接地的A4改接1。此时存储器地址变化范围为 0010H-0017H（连续），在此范围内添加反序的数据 即可：09、08、0C、04、06、02、03、01。步数控制设计：分为四相八拍和四相四拍两种工作方式，如实 现“四相四拍正转工作方式”的集成计数器方案中，把原接地的A5改接1、A4接。此时存储器地址变化 范围为0020H0027H（连续），在此范围内添加“四 拍”的数据即可：01、02、04、08、01、02、04、08（数据重复一遍）。集成移位寄存器方案中，存储器的地址数据和写入数据:工作方式地址范围写入数据四相八拍/正转0000000F01 03 xx 02 xx xx xx 0609 xx xx xx 08 xx 0C 04四相八拍/反转0010001F09 08 xx 0C xx xx xx 0401 xx xx xx 03 xx 02 06四相四拍/正转0020002F01 02 xx 04 xx xx xx 0808xx xx xx 04 xx 02 01四相四拍/反转0030003F08 04 xx 02 xx xx xx 01Olxx xx xx 02 xx 04 08:步数显示: