單片機低頻脈沖發(fā)生器的開(kāi)發(fā)及應用

1 引言

單片機步進(jìn)電機控制系統在工業(yè)上具有廣泛的用途，但是大多數的應用都采取固定速度分級調速，而對于一些要求連續調速的設備，特別是中小型流水線(xiàn)，為了提高工效，應經(jīng)常性地調節速度，為此就需要有一種比較經(jīng)濟、小型、高效的控制器來(lái)驅動(dòng)步進(jìn)電機系統。鑒此我們研制成功了采用單片機技術(shù)并具有4位數碼顯示、可連續調頻的方波脈沖發(fā)生器 。

2 系統設計思想

我們對本單片機低頻脈沖發(fā)生器的設計原則是：在保證系統可靠工作、頻率穩定的條件下，力圖減小尺寸、降低成本。系統的工作過(guò)程如下：
·上電，系統開(kāi)始工作；
·啟停按鈕控制系統輸出脈沖 CLK；
·通過(guò)上升和下降鍵調節頻率；
·按鍵一次頻率變化1 Hz，按鍵超過(guò)1s頻率變化10Hz；
·數碼管顯示頻率從0000 Hz～9999Hz；
·正反向按鈕切換方向指示和方向輸出控制信號CW。

根據以上的系統工作過(guò)程和需要完成的功能，在系統設計上我們采取了以下方案：
·采用89 C 51單片機最小應用系統，以降低成本、縮小體積；
·采用82C54定時(shí)/計數器作為脈沖輸出定時(shí)器，并用CPU主頻作為其CLK輸入，比CPU內 部定時(shí)/計數器工作頻率高六倍，以減少輸出脈沖與顯示頻率的誤差；
·為降低成本，把P3口作為一個(gè)8位并行口使用，利用P3口讀取按鍵信息、控制82 C 54的寫(xiě) 操作；
·按鍵輸入的頻率,分別以二進(jìn)制和十進(jìn)制形式存放,前者用于82 C 54計數次數的多字節二進(jìn)制數除法運算,后者用于數碼管顯示十進(jìn)制數頻率。

3 硬件結構及原理

系統硬件原理示意圖如圖1所示。下面針對系統各部分作一簡(jiǎn)單描述：

·單片計算機

選用98 C 51單片計算機最小應用系統。

·顯示電路

采用動(dòng)態(tài)顯示方法。P0口數據總線(xiàn)輸出BCD碼，經(jīng)74 LS 48 譯碼，作為四個(gè)數碼管的 段選信號；P1口高四位和P2.0選通信號經(jīng)與非門(mén)作位選信號。

·控制按鈕

S1、S2為頻率增減按鍵；S3、S4為開(kāi)始輸出和正反向控制開(kāi)關(guān)。按鍵通過(guò)上拉電阻接到P3口。

·計數器電路

計數器采用82 C 54，其時(shí)鐘信號由晶振經(jīng)反相器引入以獲得最高輸入頻率，提高計數精度。為減少接口芯片，計數器的初值輸入采用P3口電平方式控制讀寫(xiě)線(xiàn)和片選線(xiàn)。由于主頻為 6M，82 C 54的每個(gè)計數器為16位（65535次），當輸出最低頻率為1 Hz時(shí)需記數6M次，故采用二級計數方式。當軟件判斷出設定頻率小于171 Hz時(shí)，第一級計數器初值固定為007 FH（ 127次），再用實(shí)際需計數次數除127得到第二級計數器初值；當頻率大于170時(shí)，實(shí)際計數次數小于600000/170=35294次，故第二級計數器初值設定為2，實(shí)際計數次數除2得到第一級 計數器初值。

·輸出電路

82 C 54輸出和正反向指示輸出采用9013晶體管整形放大后輸出。

4 軟件系統

系統主程序流程圖如圖2和圖3所示。

軟件系統分主程序（含初始化、讀鍵、按鍵去抖動(dòng)、正反向指示和輸出指示）、顯示子程序、頻率上升子程序、二十進(jìn)制加法子程序、頻率下降子程序、二十進(jìn)制減法子程序、 輸出脈沖子程序、延時(shí)子程序、除法子程序、82 C 54初始化子程序等。

5 結束語(yǔ)

本低頻脈沖發(fā)生器已研制成功，對它加裝脈沖分配器和步進(jìn)電機驅動(dòng)器后，經(jīng)試用表明效果良好。它可以廣泛應用于步進(jìn)電機調速控制系統中，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

參考文獻
1 何立民.單片機應用系統設計.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1990
2 陳粵初等. 單片機應用系統設計與實(shí)踐.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1991