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1、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Proteus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。快眼看书,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
2、统中如：数控机床、机器人、打印机、光驱等。,如图三相步进电机，它由转子和定子组成，定子上绕制了A、B、C三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：,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。,八状态转换产生电路：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。,八状态转换产生
3、电路,时钟产生电路,码组变换电路,步进电机所要求的八状态转换图即多路序列信号输出，,设计的原理框图：,码组变换电路：方案1：译码器门电路方案2：存储器,八状态转换产生电路,时钟产生电路,码组变换电路,步进电机所要求的八状态转换图即多路序列信号输出，,设计的原理框图：,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：00000111。（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DSR,产生不连续的八个状态：0000、0001、0011、
4、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。,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E2 PROM 2817（2k）或2864（8k），仿真时用EPROM 2764（2817/2864不能仿真）。,（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：0000H0007H（连续），相应的
5、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)。,存储器的用法,（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
6、述数据文件，点击“Program”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proteus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：,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。,电路原理图：,（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：,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0010H0017H（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0。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：,步数显示：,
