K7M-DR10UE個(gè)CK時(shí)鐘周期時(shí),解碼器打開橋式驅(qū)動(dòng)電路,電流從VMA流經(jīng)電機(jī)的線圈后經(jīng)RNFA后與地構(gòu)成回路,由于線圈電感的作用,電流是逐漸增大的,所以RNFB上的電壓也隨之上升。當(dāng)RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時(shí),比較器使橋式驅(qū)動(dòng)電路關(guān)閉,電機(jī)線圈上的電流開始衰減,RNFB上的電壓也相應(yīng)減小;當(dāng)電壓值小于比較器正向電壓時(shí),橋式驅(qū)動(dòng)電路又重新導(dǎo)通,如此循環(huán),電流不斷的上升和下降形成 鋸齒波,其波形如圖3中IA波形的第1段,另外由于斬波器頻率很高,一般在幾十KHz,其頻率大小與所選用電容有關(guān),在OSC作用下,電流鋸齒波紋是非常小的,可以近似認(rèn)為輸出電流是直流。在第2個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí),輸出電流控制電路輸出電壓Ua達(dá)到第2階段,比較器正向電壓也相應(yīng)為第2階段的電壓,因此,流經(jīng)步進(jìn)電機(jī)線圈的電流從第1階段也升至第二階段2,電流波形如圖IA第2部分,第3時(shí)鐘周期,第4時(shí)鐘周期TA8435的工作原理與第1、2是一樣的,只有又升高比較器正向電壓而已,輸出電流波形如圖IA中第3、4部分。如此終形成階梯電流,加在線圈B上的電流,如圖3中IB。在CK一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi),流經(jīng)線圈A和線圈B的電流共同作用下,步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)細(xì)分步。 ADS7843是一個(gè)內(nèi)置12位模數(shù)轉(zhuǎn)換、低導(dǎo)通電阻模擬開關(guān)的串行接口芯片。K7M-DR10UE供電電壓2.7~5 V,K7M-DR10UE參考電壓VREF為1 V~+VCC,K7M-DR10UE轉(zhuǎn)換電壓的輸入范圍為0~ VREF,高轉(zhuǎn)換速率為125 kHz。ADS7843的引腳配置如圖3所示。表1為引腳功能說明,圖4為典型應(yīng)用。
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ADS7843之所以能實(shí)現(xiàn)對(duì)觸摸屏的控制,K7M-DR10UE是因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)很容易實(shí)現(xiàn)電極電壓的切換,并能進(jìn)行快速A/D轉(zhuǎn)換。K7M-DR10UE圖5所示為其內(nèi)部結(jié)構(gòu),A2~A0和SER/為控制寄存器中的控制位,用來進(jìn)行開關(guān)切換和參考電壓的選擇。
ADS7843支持兩種參考電壓輸入模式:一種是參考電壓固定為VREF,另一種采取差動(dòng)模式,參考電壓來自驅(qū)動(dòng)電極。這兩種模式分別如圖6(a)、(b)所示。K7M-DR10UE采用圖6(b)的差動(dòng)模式可以消除開關(guān)導(dǎo)通壓降帶來的影響。表2和表3為兩種參考電壓輸入模式所對(duì)應(yīng)的內(nèi)部開關(guān)狀況。
ADS7843的控制字如表4所列,K7M-DR10UE其中S為數(shù)據(jù)傳輸起始標(biāo)志位,該位必為"1"。A2~A0進(jìn)行通道選擇(見表2和3)。
K7M-DR10UE
MODE用來選擇A/D轉(zhuǎn)換的精度,"1"選擇8位,"0"選擇12位。
SER/選擇參考電壓的輸入模式(見表2和3)。PD1、PD0選擇省電模式:
K7M-DR10UE
"00"省電模式允許,在兩次A/D轉(zhuǎn)換之間掉電,且中斷允許;
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"01"同"00",只是不允許中斷;
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是純粹的數(shù)字控制電動(dòng)機(jī),它將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰疲唇o一個(gè)脈沖,步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)一個(gè)角度,因此非常合適單片機(jī)控制,在非超載的情況下,電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù),而不受負(fù)載變化的影響,電機(jī)則轉(zhuǎn)過一個(gè)步距角,同時(shí)步進(jìn)電機(jī)只有周期性的無(wú)累積誤差,精度高。
"10"保留;
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"11"禁止省電模式。
為了完成一次電極電壓切換和A/D轉(zhuǎn)換,需要先通過串口往ADS7843發(fā)送控制字,轉(zhuǎn)換完成后再通過串口讀出電壓轉(zhuǎn)換值。標(biāo)準(zhǔn)的一次轉(zhuǎn)換需要24個(gè)時(shí)鐘周期,如圖7所示。由于串口支持雙向同時(shí)進(jìn)行傳送,并且在一次讀數(shù)與下一次發(fā)控制字之間可以重疊,所以轉(zhuǎn)換速率可以提高到每次16個(gè)時(shí)鐘周期,如圖8所示。如果條件允許,CPU可以產(chǎn)生15個(gè)CLK的話(比如FPGAs和ASICs),轉(zhuǎn)換速率還可以提高到每次15個(gè)時(shí)鐘周期,如圖9所示。
ADS7843轉(zhuǎn)換結(jié)果為二進(jìn)制格式。需要說明的是,在進(jìn)行公式計(jì)算時(shí),參考電壓在兩種輸入模式中是不一樣的。而且,如果選取8位的轉(zhuǎn)換精度,1LSB=VREF/256,一次轉(zhuǎn)換完成時(shí)間可以提前4個(gè)時(shí)鐘周期,此時(shí)串口時(shí)鐘速率也可以提高一倍。
結(jié)束語(yǔ)
在許多嵌入式系統(tǒng)中,K7M-DR10UECPU提供專門的模塊來支持液晶顯示和觸摸屏的輸入,使得接口非常簡(jiǎn)單。比如,MOTOROLA的MC68VZ328(稱為 Dragon Ball)就提供專門的引腳來支持8位和4位的液晶顯示,對(duì)觸摸屏的支持通過SPI2借助ADS7843也很容易完成。圖4是單片機(jī)與TA8435相連控制步進(jìn)電機(jī)的原理圖,引腳M1和M2決定電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式:M1=0、M2=0,電機(jī)按整步方式運(yùn)轉(zhuǎn);M1=1、M2=0,電機(jī)按半步方式運(yùn)轉(zhuǎn);M1=0、M2=1,電機(jī)按1/4細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn);M1=1、M2=1,電機(jī)按1/8步細(xì)分方式運(yùn)轉(zhuǎn),CW/CWW控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向,CK1、CK2時(shí)鐘輸入的大頻率不能超過5KHz,控制時(shí)鐘的頻率,即可控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速率。REFIN為高電平時(shí),NFA和NFB的輸出電壓為0.8V,REFIN為低電平時(shí),NFA和NFB輸出電壓為0.5V,這2個(gè)引腳控制步進(jìn)電機(jī)輸入電流,電流大小與NF端外接電阻關(guān)系式為:IO=Vref/Rnf。圖4中,設(shè)REFIN=1,選用步進(jìn)電機(jī)額定電流為0.4A,R1,R2選用1.6歐姆、2W的大功率電阻,O、C兩線不接。步進(jìn)電機(jī)按二相雙極性使用,四相按二相使用時(shí)可以提高步進(jìn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩,D1-D4快恢復(fù)二極管用來泄放繞組電流。