运动控制系列芯片HCTL-1100的原理及应用

发布时间:2010-8-6 23:46    发布者:conniede
关键词: 单片机 , 电机 , 芯片HCTL-1100 , 运动控制 , 增量式编码器
1 HCTL-1100的特性
  
HCTL-1100是美国Agilent公司生产的高性能通用运动控制系列芯片,它内部集成了数字滤波器、换向器等可编程器件,因而可以使系统使用最少的元件来实现运行控制,这样不仅减轻了上位主机的控制负担,同时还具有很大的灵活性。HCTL-1100的主要特点如下:


  
●功耗低;
  
●具有PDIP和PLCC两种封装形式;
  
●可用来控制直流有刷、直流无刷和步进电机
  
●内含可编程数字滤波器和换向器;
  
●具有8位并行和PWM(脉宽调制)电机额定值输出端口;
  
●与TTL电平兼容;
  
●带有协调多个HCTL-1100的SYNC(同步)引脚;
  
●具有100kHz~2MHz的工作频率范围;
  
●带有编码器输入端口。

2 TCTL-1100的引脚功能
  
TCTL-1100具有40-PDIP和44-PLCC两种封装形式:图1和图2分别为这两种封装形式的脚排列图。

HCTL-1100运动控制芯片各主要引脚的功能说明如下:
  
●同步引脚(SYNC)
  
该引脚只在INIT/IDLE模式下有效。可用来同步两个或多个芯片。将多个芯片的SYNC端连在一起来接收上位机的命令可实现同步控制。
  
●限位引脚(LIMIT)
  
用于输入紧急限位标志,低电平有效。当该脚有效时,器件将进入INIT/IDLE模式,清除电机额定值并切断电机电源,同时清除三个控制模式标志。当由INIT/IDLE模式重新进入控制模式后,这些标志可自动恢复原值。不用时应将该脚连到VDD,否则会引起触发而使系统进入错误的紧急状态。
 
●停止引脚(STOP)

该停止标志仅适用于积分速率模式,低电平有效。有效时,系统将会减速直到停止,同时将保持零速度状态直到该位变高和新的速度命令被接收为止。不用时也应将该端连到VDD。
  
●编码器输入引脚(CHA,CHB,INDEX)
  
这三个引脚可用于接收增量式编码器的TTL,电平输出。共中通道A和B所接收的信号将被编码成24位位置计数器信号并从换向器输出。
  
●电机额定值端口(MC0-MC7)

八位电机额定值端口由寄存器R08H组成,该寄存器的数据将直接传到外部引脚MC0-MC7。其中MC7是最高有效位,R08H可读可写,写入时通常为INIT/IDLE状态。
  
●脉宽调制(PWM)输出端口(PLUSE,SIGN)

PWM端口由PULSE和SIGN引脚组成。该端口输出的电机额定值为带有正负极性的脉宽调制信号。
  
●梯度式引脚(PROF)
  
该引脚与内部状态寄存器的软件标志位4位连,也可由标志寄存器(R00H)的位0表示。当引脚和标志位为高时,表明系统正处于梯度式移动状态。移动结束后,控制器将对该标志位清零。应当注意:标志位清零的那一刻并不表明电机已停止工作。因此,它只是命令描述的完成而不是实际操作的完成。如果电机在移动中发生延迟而能跟上命令所要求的物理移动,则标志位将在移动完成前被清零。

  
●初始化/空闲引脚(INIT)
  
该引脚的状态用于表明HCTL-1100正处于初始化/空闲状态,它应与内部状态寄存器的位5相连,也可由标志寄存器(R00H)的位1表示。
  
●换向器引脚(PHA~PHD)
  
这些引脚用于驱动无刷或步进电机。使用时可以对这四个引脚进行编程,以用于驱动多相电机的每个线圈。

3 工作原理
  
HCTL-1100可通过8位双向地址数据复用端口与主机相连,以接收运动控制命令并控制电机带动目标系统运动,同时从增量式编码器的积分输出端接收位置(或速度)反馈信息。将该信息与预置的额定值进行比较,并将矫正后的值输出给控制电机便可以带动目标系统的运动。图3为其运动控制原理框图,图4所示为HCTL-1100的内部结构框图。

4 HCTL-1100的寄存器
  
HCTL-1100的工作过程由内部的64个八位寄存器控制。其中35个寄存器用于进行初始化或命令字的写入等操作。剩余的29个作为临时寄存器,但这些寄存器不能直接使用。可用的35个寄存器可分为一般控制、输出、滤波器和换向器四类。一般控制寄存器又包括标志寄存器(R00H)、可编程计数器(R05H)、状态寄存器(R07H)、采样定时寄存器(R0FH)、读实际位置和预置实际位置寄存器等。而输出寄存器(包括禁止极性转换,8位电机额定值和脉宽调制额定值输出)则包括电机额定值寄存器(R08H)和脉宽调制额定值寄存器(R09H)两种。

5 工作流程
  
HCTL-1100有三种设置路径和四种控制模式可供用户选择。三种路径包括复位、初始化/空岁和排列对齐。四种控制模式分别为:位置控制、比例速率控制、梯形速度控制和积分速度控制。

图5给出了如何用命令来设置路径和切换控制模式的流程图。

6 具体应用
  
CTL-1100与主机(以8051为例)接口时,可通过8051的I/O端口P1.0~P2.3来控制HCTL-1100的读/写、输出使能、片选、地址锁存和复位等控制引脚。其部分软件程序如下:
RD1100:SETB P2.0 ;设置读/写状态为读
MOV P,1B ;锁存地址
CLR P2.3 ;锁存地址
CLR P2.3 ;发地址锁存信号脉冲
SETB P2.3
MOV P1,#0FFH
CLR P2.2 ;发片选信号脉冲
SETB P2.2
NOP
NOP
NOP ;延时4μs,为1MHz的HCTL-1100提供足够的时间
CLR P2.1 ;设置输出势能引脚为效
MOV A,P0 ;从1100获取数据
SETB P2.1 ;使输出势能无效
RET
本文地址:https://www.eechina.com/thread-19949-1-1.html     【打印本页】

本站部分文章为转载或网友发布,目的在于传递和分享信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责;文章版权归原作者及原出处所有,如涉及作品内容、版权和其它问题,我们将根据著作权人的要求,第一时间更正或删除。
您需要登录后才可以发表评论 登录 | 立即注册

厂商推荐

相关在线工具

相关视频

关于我们  -  服务条款  -  使用指南  -  站点地图  -  友情链接  -  联系我们
电子工程网 © 版权所有   京ICP备16069177号 | 京公网安备11010502021702
快速回复 返回顶部 返回列表