自整角机数字转换器与AVR单片机接口设计

单片机应用技术

自整角机数字转换器与 A R单片机接口设计 V丁晓冬

(东交通学院山东济南 202)山 503摘要：文介绍了高精度自整角机数字转换器s本 Dc14)的主要特点和工作原理，讨了该模块与Ame a6片机的接口电路并给 7f模块探 t g 1单出了数据采集程序。 关键词：整角机数字转换器 A R单片机白 V中图分类号： N 9献标识码： T 7￣ A文章编号： 0 79 1 (0 1 90 6 .2 1 0—4 6 2 1 )— 1 60 0,

自整角机是一种能对角位移或角速度的偏差自动整步的感应励磁绕组和整步绕组的交流信号输入，在芯片内部转变成为正弦信式控制电机，自整角机被广泛应用于随动控制系统中。自整角机数号和余弦信号，输入数字转换器进行转换后送入输出锁存器，而进字转换器 (又称为同步机数字转换器，y c r ii lC n etr S nh oDgt o v r,送到输出引脚。块并行输出的l位数码随着自整角机轴的旋转而 a e模 4 S DC)于将自整角机发出的对应于旋转角度或角速度的模拟电压发生变化。数字转换完成后， U Y送出低电平，示S C出用在 B S端表 D输 信号转换成数字信号输出。 DC S专用芯片的产生，改变了自整角机的数字码有效，许单片机或D P器件将数字码取走。允 S等的应用形式。DC S专用芯片产生之前，要两台自整角机配合使用，需

S DC14的分辨率为1位， 70 4最小可以分辨的角度为0 02{ .2。误差最大值 400 8;号参考频率 40}入信号电平 9 V,6 - .8。信 0 Hz输 0 2V,只需要一台自整角机。自整角机的励磁绕组的引线、相整步绕组 1 .V;考信号电平 l .V,6 1 5电源电平： 5/ 5三 18参 18 2 V, 1V;±1V 3mA, 的引线都直接接入S专用芯片，芯片就会输出偏离电气零位的逻辑电平 5/ 6 DC该 V 5 mA;耗 14 W。功 . 角度的数字信息。 S Cl 4的引脚见图 1常用引脚及功能如下： l引脚—— D 70。卜 4然后输出与自整角机失调角对应的电压。 DC用芯片产生之后， S专

1、工作原理及引脚功能

B T1

B T1并口数据输出， I~B T8 I I 4 B T1 I对应高8, I 9B T 4位 B T I 1对

应低6。高位B T1位最 I的权重为 1 0, 。最低位 B T1的权重为0 8 I 4 . S C14是一款混合式 1位连续跟踪自整角机数字转换器。 D 70 4在这 0 2。5 1引脚—参考信号输入，自整角机励磁绕组信号输入， 2。 1,6即 款混合器件的内核中，转换过程由基于A I D专有BMO I i SI工艺制成的最大值 -3 0 1 0 4 5V。引脚—— - 8自整角机整步绕组信号输入，最大值个单芯片I完成， C在同一芯片中有机地结合了C S MO逻辑和双极性±3 0 2,6 5 V。5 2引脚__决定输出数据的状态，电平“”,出数高 1时输高精度线性电路的优势。通过内部隔离微变压器实现信号与基准电压据保持在高阻状态，外截止。电平“’,对低 0时允许输出锁存器中的’输入之间的真正隔离。4 1位数字采用三态数字形式，个字节构成。由2 数据传送到输出的引脚上。 E/ NAB E L允许低6 L位数据输出/ 通过最高有效8位和最低有效6位分别配置E B E NA L输入，不但简化了 E NAB E M允许高8 L位数据输出。7 2引脚块输出的忙脉冲将一个器件以多路复用方式连接至单个数据总线的过程，同时为J— N信号，为逻辑高电平时，轴角变化量进行数字跟踪，时输出数它对这 HII输入提供了支持，需中断跟踪环路的操作。 BT无 据无效，逻辑低电平时，许数据输出，时输出数据有效。8允这 2引脚上电后，DC 7 0片内部模块处于工作状态，收自整角机 S 14芯接一

B m 2 B 2丌

+L v 3 2 S 3 1

3 B乃 fd T 4

0 V0

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+S V 2 9门 H日T N 2 8日 2 7 2 6

5 B『 r 56 Br7 r

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8 吕 f 9 B 9 n跚 1 O E 10

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整步绕组

L划 1:岛日 6于

= 9=C 盱_ 4 - I丑 _,N/乇侣 P同E吁H。 1 7励磁绕组 ! 图 1 DC1 4 S 7 0芯片与自整角机接线示意图

I数字技术

i

单片机应用技术A T m e a1 g 6

S C1 4 D 7 0

# d fn n h r u s g e h r ei e u c a n 5 n d c a # d fn u i t n i n d i t e i e n n u sg e n

BI . T1 ———————1 T9 BI 4 BI一 T8 T1BI P C0 7

u c r H8, n ha L6

v i i( od man ) { D DRA= x F;P RT 0 F / A端口设置为输出 0F O A= x F;/P D DRC x 0 P=0 0;ORTC 0 F / PC口设置为输入= x F;/端 MCUC=0 2; R x 0 GC 04; I R= x 0 S E 08; R G= x 0//

/N I I I J IB r

P O A

B Y US/ EN A BIE M

P GNr ) D2 oP l A

// I 0下降沿触发 NT为 I 0断使能 NT中//总中断使能

, A B IF EN L

P 2 A

图 2 DC1 4 S 7 0与 A me a 6单片机接口电路示意图 T g 1

止锁存数字转换器数据，电平有效，止输出锁存器的更低禁新。放该信号将自动产生一个 B Y信号，示忙于刷新输出锁释 US表—

存器，时不 u读取数据。 9 3引脚—正负电源， 5 3引脚此口 J 2,l -_±1V。0电源地。2脚—辑电源， 5芯片电源入口处应对地并联 3引+ V。两个退藕电容，藕电容的推荐值为 6 8 F I . F。退 . ￣0 1 1 —

I R( S I NT0v c)一et

( 1是 S图 ) DCl4模块与自整角机接线的示意图。DC的输入 70 S端直接与自整角机的励磁信号和三路整步绕组输出信号相连接， S的输出端为与自整角机轴角相对应的数字量，以直接与单片 DC可机接口。此， D模块相当于 A D因 S C/转换器，以作为单片机的个可外设，用它能够很方便地实现轴角检测的数字化处理。利

lP ORT 0 FC;/设置端口，取高 8数据 A= x /读位H 8=PI

C: N

P TA= x A;/ 设置端口，取低 6数据 OR 0F/读位L6 PI C:= N

2、轴角检测电路S C14与A D 7 0 Tme a 6片机接 E的硬件电路如 ( )示。 g 1单 l图2所

L6 -L6 xFC;&0

: AT g l单片机的 P 2 I 0脚与状态信号引脚 B Y, me a 6 D (NT ) US采用外部中断的方式确定模块转换数据是否有效完成。在进行数据连接 3、结语时，虑到该转换器具有数据锁存功能，以可直接将数据高 8考所位本文介绍了一种高精度自整角机模/数转换器S C14芯片 D 0 7 B T1 I和数据低6 BT9 I 4分别与单片机PC口相接， I~BT8位 I~B T1 的主要特点、作原理，探讨了其在转轴角度检测中的应用，设工无需另加锁存器。控制信号引脚/ NH、 ENM、 E将 I// NL分别与计了与 A单片机的接口电路并给数据采集程序。验证明， VR实 P、 A1P 2:连，按数据读取控制时序改变这 3管脚的状态， A0P、 A￣ N个 软硬件设计合理可行，统工作稳定可靠，现了将三相模拟信号系实即可得到转换器中锁存的有效数据。 转换成数字信号的功能。 由 ( 1可知，D 7 0 1s、 3,自整角机三相交流信图 ) S C14的s、2 S端接参考文献号； E E E E L RE E NC 接激磁电压 l5。 R F R NC O、 F RE E HI 1v白整角 1 n]g e 1e S 1 0产品数据手册，0 8 D 7 20 . 机输出的转轴角度信号， DC14转换器变换成二进制码，入[]A a0 D v c s公司 . C 4经S 70输[]海涛 .T e a 2 A m g系列单片机原理及应用[]京：械工业出版社， H.北机 单片机 A Tme a 6即可得到角度的数据。 g1,

数据 u集程序如下采# i cu e vr i h> n l d<a/ o.# i cu e v/ n e r t h n l d<a r i t rup .>

2 8. 00

[]赵君有，爱军 .制电机[]京：国水利水电出版社，0 6 3张控 H.北中 20.

…

…

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1 9 . ) 2 4 6 (: -5 . 9 4 5

实际设计中，般将 P B中的空余部分敷铜。 C

[]见贝 .控制器 (片机 )干扰能力与电磁兼容性 . 3邵徽单抗电子技术，l 9。11: 9 4 . 6( )— 2 9 3

4、结语

[]争荣，晓明， 4吴李张俊潇 .电力设备中单片机控制系统的接地问 接地方法要根据电路系统的功能和特点、扰源的种类和分布题研究 .电力科学与工程，2 0,1: 9 5 .干 0 4 ( )4— 2情况来采用某种接地方法或多种接地方法的综合应用。不正确的接作者简介： 地方法不但不能改善系统的电磁兼容性，而会导致系统不能正常反张志勇 ( 6,男，博士，讲师，研究方向为车辆动力学及 1 7一) 9工作，以在进行单片机系统设计时，所接地应作为重要的考虑对象。 控制、汽车电子。 参考文献资助项目：湖南省自然科学基金资助项目(011 J 0 9,湖南省 N: J3 4 )

[] 1赖祖武.电磁干扰防护与电磁兼容.北京：原子能出版社， 9 . 1 3 9 [] 2张捍东， .机控制系统的抗干扰设计 ( 1讲 )金自动化，熊渝微第 .冶

重点学科建设项目及长沙理工大学重点学科建设项目资助 ( 8 0—00 7)

( 61\ 7) 1 ,。

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