第六章+微控制器的电气接口.ppt

* 第六章 微控制器的电器接口 6.1 机器人的微控制器 机器人控制器与电机驱动器的电气连接合理性和正确性，是实现机器人可靠工作的重要保障。 6.1.1 BS2 微控制器简介 常用的机器人控制电路和程序开发平台 ●　PC机的并口●　Parallax公司的BASIC Stamp ●　BasicX 公司的微控制器●　OOpic 微控制器●　National Semiconductor 公司的LM629运动控制器 * BASIC Stamp 2（BS2 ）微控制器特点 ●　微控制器和开发软件价格低廉●　编程器接口集成于微控制器上 ●　集成+5V的电压调节器，输出电流为100mA●　采用全特性的PBASIC语言作为编程语言●　RS-232编程/调试接口 ●　有几千个应用实例可以借鉴和选择●　非常好的售后支持（ Parallax公司） BS2 的不同款式和性能指标 * BS2 的引脚布局和扩展电路 芯片引脚布局 BS2 扩展电路 Education公司的USB口 程序开发板 * BS2 微控制器的应用建议 ● BS2的VDD的引脚提供一个外部的5V稳压电源，因为通 过PIC的I/O引脚的电流过大时稳压器会烧坏。 ● 施加在芯片上的电压很高时， BS2的I/O引脚很可能受到 损坏，预防办法是无论I/O引脚上连接何装置，都给它串 接一个220欧姆的电阻，以限制流过I/O引脚的电流。● BS2提供了“-RES”引脚，因而不需要外部复位控制， 只需安装一个按钮，当按下按钮时该引脚接地，则BS2就 复位。● 给BS2系统做一个编程接口，可使在写程序时不用来回拆 卸BS2，以减少I/O引脚的磨损，延长BS2的使用寿命。 * 6.1.2 LM629 微控制器简介 LM629 是National Semiconductor 生产的一款电机专用运动控制处理器，一个芯片内集成了数字式运动控制器的全部功能，能完成数字运动控制中的高精度实时计算任务。 该控制器可用于直流、无刷直流电机及其它可提供增量式位置反馈信号的伺服机构，使得设计一个快速、准确的运动控制系统的任务变得轻松、容易 LM629微控制器特点 ●　内部有32 bit 的位置、速度和加速度寄存器●　l 6 bit 可编程数字PID 控制器; ●　8 bit 分辨率的PWM 输出●　可以进行位置和速度控制●　速度、位置和数字PID 控制器参数可以在控制过程中改变 ●　实时可编程中断●　可对增量式光电编码盘的输出进行4 倍频处理 * 　LM629 的系统框图 LM629 的硬件结构图 LM629微控制器的结构 * LM629微控制器的工作原理及应用 ● LM629通过I/ O口与主处理器通讯,输入运动参数和控制参数， 输出状态和信息。 ● LM629 的梯形速度图发生器用于计算所需的梯形速度分布图。 在位置控制方式时，主处理器送来加速度、最高转速、最终位 置数据，LM629 利用这些数据计算运行轨迹。在电动机运行 时，除了加速度，其余参数允许更改。 ● LM629的编码器A、B信号逻辑状态每变化一次，内置的位置 寄存器就会加(减) 1 。A 、B、Z 信号同时低电平时，就产生一 个Index 信号送入Index 寄存器，记录电动机的绝对位置。 ● LM629在速度控制方式时，电动机用规定的加速度加速到规定 的速度，并一直保持这一速度，直到新的速度指令执行。如果 速度存在扰动，LM629 可使其平均速度恒定不变。 ● LM629 内部有一个数字PID 控制器，用来控制闭环系统。数 字PID 控制器采用增量式PID 控制算法，所需的KP 、KI 、KD 系数由主处理器提供。 * 电阻缓冲 集成芯片缓冲 缓冲接口 6.2 微控制器、计算机的电气接口 微控制器与驱动器及计算机或主处理器的接口有三种标准方式可以采用：缓冲接口、隔离接口、串行接口。 ● 电阻（无源）缓冲　——与其它接口芯片间● 集成芯片（有源）缓冲——PC机与电路间的接口形式 6.2.1 输入/输出接口 * 光电隔离 串行接口 隔离接口 使两个子系统在电气上相互隔离，但仍可以通过光路来传递数字信息，也称为光电隔离。可不需要共地连接，但反应慢。 串行接口 ● 异步串行接口——双线接口, 一根发数据, 另一根接收数据，速