基于MSP430的自控式骨矯形器的設計與實(shí)現

2.2.2電機驅動(dòng)
　骨矯形器內部精密電機最大可承受電壓為6 V，其驅動(dòng)電壓為4 V左右，電壓每下降1 V，電機的轉速就下降2 800 r/m，因此電機驅動(dòng)電路不僅需要很大的驅動(dòng)能力，而且其輸出還需要很高的穩定性。
　本設計采用電機專(zhuān)用控制芯片LG9110[4]作為電機的驅動(dòng)電路。該芯片是為控制和驅動(dòng)電機專(zhuān)門(mén)設計的2通道推挽式功率放大專(zhuān)用集成電路器件，它將分立電路集成在單片IC中，不再需要任何外圍器件, 降低了應用成本，提高了整機可靠性。LG9110具有良好的抗干擾能力和較大的電流驅動(dòng)能力，兩個(gè)輸出端能直接驅動(dòng)電機的正反向運動(dòng)。電機驅動(dòng)電路如圖3所示，LG9110的6腳接正轉信號，7腳接反轉信號，1腳和4腳之間接精密電機。

2.2.3 參數反饋
　本設計要求實(shí)現對骨矯形器精確控制的同時(shí)保持系統低功耗的特性,因此骨矯形器內部安裝了ZP系列零功耗磁敏傳感器，該傳感器是一種工作時(shí)無(wú)需外加電源的新型傳感器，為雙磁極交替觸發(fā)工作方式。轉盤(pán)安裝在電機轉軸上，轉盤(pán)上固定有小磁鐵，當轉盤(pán)轉動(dòng)、小磁鐵經(jīng)過(guò)磁敏元件正下方時(shí)，磁敏元件產(chǎn)生電信號，電信號通過(guò)導線(xiàn)傳給外圍電路，而且電信號幅值與磁場(chǎng)的變化速度無(wú)關(guān)。
2.2.4 信號處理
　ZP系列傳感器輸出信號電流很小，將信號進(jìn)行后級放大處理后的輸出脈沖信號通過(guò)74HC14進(jìn)行整形后，送入單片機進(jìn)行計數。使用MSP430F169具有定時(shí)/捕獲功能的16位定時(shí)器A對脈沖計數，采用外部引腳信號作為定時(shí)器A的輸入時(shí)鐘源，定時(shí)器A的工作模式采用增計數到CCR0模式。
2.3 鍵盤(pán)顯示
　為了降低系統功耗、減少占用單片機的I/O口數目，鍵盤(pán)模塊設計為3×3個(gè)按鍵的行列式鍵盤(pán)，采用中斷方式進(jìn)行處理,P2.0~P2.2作為行線(xiàn)，P2.5~P2.7作為列線(xiàn)。只要按鍵被按下，便會(huì )觸發(fā)中斷，進(jìn)入鍵盤(pán)處理程序，實(shí)現設定初始位移、目標位移，控制骨矯形器微電機的正轉、反轉和讀取、保存數據等功能。
　骨矯形器需要為用戶(hù)提供豐富的交互信息，本設計選用HG1286413單色點(diǎn)陣圖形液晶顯示器作為用戶(hù)的交互界面，它最大可顯示4行8列32個(gè)字符。P3.0~P3.7作為液晶的數據線(xiàn), P5.4~5.7作為液晶使能、內部命令寄存器/顯示存儲器選擇控制和讀寫(xiě)模式控制位，P5.3為復位信號的控制位。LCD顯示屏為用戶(hù)顯示操作提示、工作狀態(tài)、電池欠壓告警等信息。
2.4 電源模塊
　電機在正常工作時(shí)對電源的干擾很大，為不影響單片機的正常工作，系統選用雙電源供電,采用1個(gè)5 V/4.8 Ah鋰電池供電。一組經(jīng)AMS1117轉換成3.3 V給單片機及外圍電路供電；另一組經(jīng)紋波極低的DC/CD模塊B0505S-1W實(shí)現電壓隔離后給電機供電。
　LG9110的驅動(dòng)電壓不應低于4 V，否則電機不能正常工作，為此設計了電壓檢測電路。MSP430F169內部的比較器A的反向輸入端P2.4電壓取自分壓電阻,同向輸入端為參考電壓，選用內部電壓VCC/2,即1.65 V。當電池電壓低于設定值4 V時(shí)，觸發(fā)比較器A中斷，程序進(jìn)入低壓服務(wù)程序，保存現場(chǎng)數據到信息存儲器A、B中，同時(shí)提示用戶(hù)對電池進(jìn)行充電。而電壓在4 V~5.0 V之間變動(dòng)時(shí)，電路不會(huì )產(chǎn)生誤操作。