一、方案比较及设计论证
根据题目的基本要求,系统主要由3个模块构成:主控单元、电机驱动模块和键盘输入与液晶显示模块。
1、主控单元的比较与论证:
方案一:采用MCS-51系列单片机。经典的MCS-51单片机功能和速度有限;而高档的MCS-51系衍生产品价格昂贵、冗余资源较多、使用范围较窄。
方案二:采用FPGA(现场可编辑门列阵)作为系统控制器。FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能,规模大,集成度高,体积小,稳定性好,并且可利用EDA软件进行仿真和调试。FPGA采用并行工作方式,提高了系统的处理速度,常用于大规模实时性要求较高的系统。在本设计中,FPGA的高速处理能力得不到充分发挥。
方案三:采用凌阳公司推出的SPCE061A单片机及其开发板--61板作为控制模块。SPCE061A的CPU时钟为0.32MHz~49.152MHz,速度可以满足电机控制对实时性的要求;内置2K Words 的SRAM,为浮点运算提供了足够的数据存储器空间;具有7个触键唤醒中段和2个外部中断,可以满足本系统中键盘和传感器对外部中断的要求;外部可接SPR4096实现存储空间的扩展,能播放较长时间的语音。SPCE061A可以通过在线调试器Probe和EZ_Probe实现在线程序下载和调试,极大地提高了开发效率。此外使用凌阳公司提供的音频函数库和SPCE061A丰富的时基中断可以方便地实现功能扩展。具有保密能力及WatchDog功能。
鉴于SPCE061A的以上优点,采用方案三。
2、电机的比较与论证:
方案一:采用带旋转编码器控制直流电机,电机运转平稳,精度可以得到保证。但其驱动电路复杂,在短时间内难与实现。
方案二:采用步进电机。步进电机是一种脉冲控制电机,它是一种能将脉冲信号转换为角位移的数模转换器,可广泛用于无需反馈控制但要求有精确位置的场合。
所以,综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,我们选用步进电机。
3、电动机驱动模块的比较与论证:
根据题目的要求,选用两相步进电动机,步进电动机是纯粹的数字控制电动机,有很好的控制精度。易于起停、正反转及变速。电动机的驱动方法我们比较了以下两种方案:
方案一:使用单电压驱动,电动机绕组在工作时,只采用一个电压电源对绕组供电。该方案的优点是电路结构简单。但限流电阻太大会使绕组供电电流减小,使电机的高频性能下降。若在电阻两端并联电容,可以改善高频特性,但又使低频特性变差。
方案二:选用SH-2H042Mb驱动器。SH-2H042Mb的细分数为2、5、10、20、40,可以通过拨码开关设置细分数。当步进电机细分数达到32以上时,基本就没有低频振动的问题了。而且,该驱动器使用方便,可驱动所有42型电机或者相电流在1.7A以下的57型电机。
基于上述分析,我们选择方案二。
4、键盘与液晶显示驱动方式的选择与论证:
方案一:用8279芯片驱动按键电路以及数码管显示。它采用并行口通信,占用单片机I/O口较多,并且8279芯片的驱动数码电路都比较复杂而且体积大;如果采用总线驱动方式,直接利用两片74LS244将数据送到数码管显示,这样既降低成本,又减小体积。但该方案比较陈旧,不能实现图形化显示,不够直观。
方案二:使用凌阳SPCE061A开发板直接驱动中文LCD液晶显示器和键盘,占用系统IO口教少,有效地节约系统资源,使整个系统更加人性化。
我们选择方案二实现该模块功能。
选择4´4的普通键盘和无线红外键盘两种方式实现系统的按键输入,将无线红外键盘输入作为实现系统功能的扩展发挥。
红外无线键盘使用的是万能遥控器,通过解码把无线信号送给CPU实现无线控制,使系统同时拥有有线和无线两套输入控制装置,增加了系统的可用性,同时也方便其开发成产品,为后续工作做好准备。
现在急需硬件设计电路,SPCE061A与步进电机怎么连线
用IOB8或9么