專利名稱：環(huán)形分配器的電路實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路實驗裝置，特別是涉及到一種環(huán)形分配器的電路實驗裝置。
背景技術(shù)：
目前在步進電機控制領(lǐng)域，環(huán)形分配器是個重要環(huán)節(jié)，它可以通過軟件來實現(xiàn)，也可以通過數(shù)字電路來實現(xiàn)。在硬件方面環(huán)形分配器主要是由觸發(fā)器、計數(shù)器和組合電路組成，數(shù)字電子技術(shù)課程開設(shè)了觸發(fā)器實驗、計數(shù)器實驗和組合電路實驗，為了提高學(xué)生的綜合設(shè)計能力，我們采用案例教學(xué)，結(jié)合實際的項目讓學(xué)生設(shè)計環(huán)形分配器電路。環(huán)形分配器的設(shè)計方法有很多種，通常是由觸發(fā)器芯片和組合電路芯片組成，或是由計數(shù)器芯片和組合電路芯片組成，組合電路芯片主要是由一些門電路組成，組合電路功能不同就要選用不同的門電路，這樣在實驗室就要準(zhǔn)備很多種類的門電路才能滿足不同的設(shè)計要求。比如，在申請?zhí)枮镃N200920027215. 7的中國專利申請中，提出了一種邏輯電路實驗器，采用此專利中的邏輯電路實驗器進行環(huán)形分配器的電路實驗時，就需要多個不同的門電路模塊才能實現(xiàn)環(huán)形分配器電路。為此我們發(fā)明了一種新的環(huán)形分配器的電路實驗裝置，解決了以上問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)形分配器的電路實驗裝置，其電路結(jié)構(gòu)簡單，思路清晰并且容易理解，用FLASH存儲器芯片實現(xiàn)組合電路的功能。
本發(fā)明的目的可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)環(huán)形分配器的電路實驗裝置，其包括觸發(fā)器，該觸發(fā)器提供步進電機所需的脈沖序列，其特征在于，該環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括FLASH存儲器和工作方式設(shè)定電路，該工作方式設(shè)定電路連接于所述FLASH存儲器，以選定步進電機的工作方式，所述FLASH存儲器連接于所述觸發(fā)器和所述工作方式設(shè)定電路，存儲所述工作方式設(shè)定電路選定的所述工作方式以及所述觸發(fā)器的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關(guān)系。本發(fā)明的目的還可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)
所述環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括節(jié)拍初始化電路，該節(jié)拍初始化電路連接于所述觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端，以進行節(jié)拍初始化設(shè)定。優(yōu)選的是，所述節(jié)拍初始化設(shè)定由步進電機的相數(shù)和拍數(shù)決定。優(yōu)選的是，所述節(jié)拍初始化電路包括第一撥碼開關(guān)和電阻排，該第一撥碼開關(guān)連接于所述觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端，以進行所述節(jié)拍初始化設(shè)定，所述電阻排連接于所述第一撥碼開關(guān)，以穩(wěn)定所述第一撥碼開關(guān)的信號。
優(yōu)選的是，所述環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括運行指示電路，所述運行指示電路連接于所述觸發(fā)器的所述輸出信號，指示所述環(huán)形分配器的電路實驗裝置的運行狀態(tài)。優(yōu)選的是，所述工作方式設(shè)定電路包括第二撥碼開關(guān)、第一電阻和第二電阻，該第二撥碼開關(guān)連接于所述FLASH存儲器，以選定步進電機的所述工作方式，所述第一電阻和所述第二電阻分別連接于所述第二撥碼開關(guān)，所述第一電阻和所述第二電阻穩(wěn)定所述第二撥碼開關(guān)的信號。優(yōu)選的是，所述觸發(fā)器為多個D觸發(fā)器。優(yōu)選的是，所述多個D觸發(fā)器的數(shù)量由步進電機的相數(shù)確定。優(yōu)選的是，所述FLASH存儲器的地址信號連接于所述觸發(fā)器的所述輸出信號和所述工作方式設(shè)定電路，所述FLASH存儲器的數(shù)據(jù)信號連接于所述觸發(fā)器的所述輸入信號。優(yōu)選的是，所述工作方式包括步進電機的步進拍數(shù)和步進方向。技術(shù)人員不難看出，上述各優(yōu)選方案的任意組合所構(gòu)成的方案都是本發(fā)明的一部分。本發(fā)明中的環(huán)形分配器的電路實驗裝置，其采用觸發(fā)器芯片和FLASH存儲器芯片來設(shè)計環(huán)形分配器，電路結(jié)構(gòu)簡單，思路清晰并且容易理解，用FLASH存儲器芯片實現(xiàn)組合電路的功能，對于不同功能的組合電路，只需改寫FLASH存儲器芯片的代碼即可實現(xiàn)。


圖I為本發(fā)明的環(huán)形分配器的電路實驗裝置的一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明的環(huán)形分配器的電路實驗裝置的一優(yōu)選實施例的電路圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。如圖I所示，圖I為本發(fā)明的環(huán)形分配器的電路實驗裝置的一優(yōu)選實施例的結(jié)構(gòu)圖。該環(huán)形分配器的電路實驗裝置由觸發(fā)器10、節(jié)拍初始化電路11、運行指示電路12、FLASH存儲器13和工作方式設(shè)定電路14組成。觸發(fā)器10提供步進電機所需的脈沖序列。節(jié)拍初始化電路11連接于觸發(fā)器10的置位端和復(fù)位端，以對該環(huán)形分配器的電路實驗裝置進行節(jié)拍初始化設(shè)定，該設(shè)定是由步進電機的相數(shù)和拍數(shù)來決定的。運行指示電路12連接于該觸發(fā)器10，指示環(huán)形分配器的電路實驗裝置的運行狀態(tài)。在一實施例中，運行指示電路12連接于該觸發(fā)器10的輸出信號。FLASH存儲器13連接于該觸發(fā)器10和工作方式設(shè)定電路14，存儲工作方式設(shè)定電路14選定的工作方式以及觸發(fā)器10的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關(guān)系。工作方式設(shè)定電路14連接于FLASH存儲器13，以選定步進電機的工作方式，例如步進拍數(shù)和步進方向。在一實施例中，觸發(fā)器10的輸出信號連接FLASH存儲器13的地址信號，工作方式設(shè)定電路14連接FLASH存儲器13的地址信號，F(xiàn)LASH存儲器13的數(shù)據(jù)信號連接觸發(fā)器10的輸入信號，在這里，用FLASH存儲器13實現(xiàn)環(huán)形分配器的電路實驗裝置的組合電路的功能。圖2為本發(fā)明的環(huán)形分配器的電路實驗裝置的一優(yōu)選實施例的電路圖。眾所周 知，步進電機的轉(zhuǎn)動是靠不停地改變各相通電繞組的通電順序來實現(xiàn)的，若想讓某相繞組通電，就要給某相繞組提供一組序列脈沖，因此步進電機有幾相，就要為其提供幾相脈沖序列。步進電機最基本的控制系統(tǒng)就是由環(huán)形分配器和功率驅(qū)動電路組成的，環(huán)形分配器尤為重要。
環(huán)形分配器的基本構(gòu)成是觸發(fā)器，步進電機有幾相就需要幾相序列脈沖，因此步進電機有幾相就需要幾個觸發(fā)器。每個觸發(fā)器發(fā)出的脈沖就是一個脈沖序列，用來控制步進電機某相繞組的通、斷電。觸發(fā)器工作的同步信號就是控制步進電機在某個坐標(biāo)軸的位移信號，向觸發(fā)器每發(fā)一個同步信號，步進電機就前進一步，對于環(huán)形分配器來說就是運行了一拍。觸發(fā)器的復(fù)位信號和置位信號用于環(huán)形分配器的節(jié)拍初始化，是由步進電機的相數(shù)和拍數(shù)來決定的。在本實施例中，是以三相步進電機為例，所以要用到3個觸發(fā)器，在本實施例中，采用D觸發(fā)器，D觸發(fā)器采用的芯片是74LS74，每個74LS74芯片包含兩個D觸發(fā)器，所以我們選用兩個芯片Ul和U2。Ul芯片用到兩個觸發(fā)器，其中Ul的2腳是I號觸發(fā)器的輸入端，Ul的5腳是I號觸發(fā)器的輸出端 ，Ul的3腳是I號觸發(fā)器的脈沖輸入信號，Ul的I腳是I號觸發(fā)器的復(fù)位信號，Ul的4腳是I號觸發(fā)器的置位信號；U1的12腳是2號觸發(fā)器的輸入端，Ul的9腳是2號觸發(fā)器的輸出端，Ul的11腳是2號觸發(fā)器的脈沖輸入信號，Ul的13腳是2號觸發(fā)器的復(fù)位信號，Ul的10腳是2號觸發(fā)器的置位信號；U2芯片只用到一個觸發(fā)器。三個觸發(fā)器的脈沖輸入信號連接在一起形成步進脈沖信號，受外部控制。節(jié)拍初始化電路由撥碼開關(guān)SI和電阻排RPl組成，SI的六個引腳連接三個D觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端，步進電機運行前首先設(shè)置撥碼開關(guān)SI的數(shù)值，撥碼開關(guān)SI的數(shù)值是由步進電機的相數(shù)和拍數(shù)來決定的，電阻排RPl在這里是下拉電阻，使撥碼開關(guān)SI的信號穩(wěn)定可靠。工作方式設(shè)定電路由撥碼開關(guān)S2、電阻Rl和電阻R2組成，撥碼開關(guān)S2的兩個引腳分別與存儲器U3的地址信號8腳和9腳連接，并選定步進電機的工作方式，電阻Rl和電阻R2在這里是上拉電阻，使撥碼開關(guān)S2的信號穩(wěn)定可靠。工作方式設(shè)定電路用于選定三相步進電機的步進拍數(shù)和步進方向。存儲器U3是FLASH存儲器其型號是28F256。三個D觸發(fā)器的輸入信號分別與存儲器U3的數(shù)據(jù)信號13腳、14腳和15腳連接，三個D觸發(fā)器的輸出信號分別與存儲器U3的地址信號10腳、11腳和12腳連接，三個D觸發(fā)器的輸出信號還分別與指示燈D1、指示燈D2以及指示燈D3連接，三個指示燈構(gòu)成運行指示電路。如圖2所示，D觸發(fā)器的輸入端是D端，它的信號取自觸發(fā)器本身，觸發(fā)器的輸出和輸入經(jīng)過一定的外電路連接在一起，構(gòu)成一個環(huán)形分配電路，3個D觸發(fā)器的輸出端分別是
Qa Qa Qs Qs Qc 5c，3個D觸發(fā)器輸入端分別是，D觸發(fā)器輸入端和輸出端的關(guān)
系由步進電機的相數(shù)和拍數(shù)來決定的。三相步進電機有三相單三拍工作模式、三相雙三拍工作模式以及三相六拍工作模式。根據(jù)這些工作模式我們總結(jié)出觸發(fā)器輸入端和輸出端的關(guān)系如下
1.對于三相單三拍正轉(zhuǎn)通電步進順序J4 Cf ，應(yīng)有
Dji = Qc. 二 Qa> A = Qb
2.對于三相單三拍反轉(zhuǎn)通電步進順序J4 C — 5 4 J ,應(yīng)有
= Qs^B == Qa
3.對于三相雙三拍正轉(zhuǎn)通電步進順序4SC 4,應(yīng)有
Da = Qc, Ds = Qa, Dc = Qs
4.對于三相雙三拍反轉(zhuǎn)通電步進順序44 25 ,應(yīng)有Ai= = Qc> Dc = Qa
5.對于二相TK拍正轉(zhuǎn)通電步進順序』A召B—^ BC —> C —5 CA —> ^4 ,應(yīng)有
Da = QsJih=Qc,Dc =Qa
.對于三相六拍反轉(zhuǎn)通電步進順序JC4C ^CB,應(yīng)有
Da — Q.C’，Di — Qa; Dc — Qm
從以上可以看出，三相單三拍和三相雙三拍的觸發(fā)器輸入端和輸出端的關(guān)系是一樣的，由于環(huán)形分配器既可以工作在三相單三拍方式，也可以工作在三相雙三拍方式，也可以工作三相六拍方式，并且無論是哪種工作方式，既要滿足正轉(zhuǎn)要求還要滿足反轉(zhuǎn)要求。那么對三個觸發(fā)器的輸入端來說，上述關(guān)系都是相或的關(guān)系。為了識別通電方式或方向，我們引
入兩個選擇信號，它們的不同組合可以構(gòu)成4種不同的工作方式，工作方式設(shè)定電路里可以設(shè)定mO和《[的值。令 表示三相單三拍正轉(zhuǎn)選擇信號或三相雙三拍正轉(zhuǎn)選擇信號；(I)
表示三相單三拍反轉(zhuǎn)選擇信號或三相雙三拍反轉(zhuǎn)選擇信號；(2)
叫兩0表不三相六拍正轉(zhuǎn)選擇信號；(3)
. !.5 表不三相六拍反轉(zhuǎn)選擇信號；(4)
則有
Da - M1Mn A Qc + M1Mn AQb + M1M0 /\QB + MlMfs f\Qc(5)
D名=^1M0 Agjl+ mxmQ A Qc + m々0 A Qc + Ot1Ot0 a Qa(6)
Dc = ^m0 A Qb + !#% A Qa +MlMfi A Qa +MlMn A Qs(7)
上面公式(5)到(7)可以用圖2中的FLASH存儲器來實現(xiàn)，我們首先分析一下公式(5)到(7)。I.等號左邊的4 是D觸發(fā)器的三個輸入信號，分別對應(yīng)FLASH存儲器的數(shù)據(jù)信號DO、Dl以及D2 (參考圖2)。2.等號右邊的O1 Qs &是0觸發(fā)器的三個輸出信號，分別對應(yīng)FLASH存儲器的地址信號AO、Al以及A2 (參考圖2)。3.等號右邊的W1和. 來自工作方式設(shè)定電路，分別對應(yīng)FLASH存儲器的地址信號A4和A3 (參考圖2)。4.根據(jù)上面的分析我們列出真值表的數(shù)據(jù)如表I所示。5.將真值表的數(shù)據(jù)寫入存儲器即可。
權(quán)利要求
1.環(huán)形分配器的電路實驗裝置，其包括觸發(fā)器，該觸發(fā)器提供步進電機所需的脈沖序列，其特征在于，該環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括FLASH存儲器和工作方式設(shè)定電路，該工作方式設(shè)定電路連接于所述FLASH存儲器，以選定步進電機的工作方式，所述FLASH存儲器連接于所述觸發(fā)器和所述工作方式設(shè)定電路，存儲所述工作方式設(shè)定電路選定的所述工作方式以及所述觸發(fā)器的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關(guān)系。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括節(jié)拍初始化電路，該節(jié)拍初始化電路連接于所述觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端，以進行節(jié)拍初始化設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述節(jié)拍初始化設(shè)定由步進電機的相數(shù)和拍數(shù)決定。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述節(jié)拍初始化電路包括第一撥碼開關(guān)和電阻排，該第一撥碼開關(guān)連接于所述觸發(fā)器的置位端和復(fù)位端，以進行所述節(jié)拍初始化設(shè)定，所述電阻排連接于所述第一撥碼開關(guān)，以穩(wěn)定所述第一撥碼開關(guān)的信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括運行指示電路，所述運行指示電路連接于所述觸發(fā)器的所述輸出信號，指示所述環(huán)形分配器的電路實驗裝置的運行狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述工作方式設(shè)定電路包括第二撥碼開關(guān)、第一電阻和第二電阻，該第二撥碼開關(guān)連接于所述FLASH存儲器，以選定步進電機的所述工作方式，所述第一電阻和所述第二電阻分別連接于所述第二撥碼開關(guān)，所述第一電阻和所述第二電阻穩(wěn)定所述第二撥碼開關(guān)的信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述觸發(fā)器為多個D觸發(fā)器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述多個D觸發(fā)器的數(shù)量由步進電機的相數(shù)確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述FLASH存儲器的地址信號連接于所述觸發(fā)器的所述輸出信號和所述工作方式設(shè)定電路，所述FLASH存儲器的數(shù)據(jù)信號連接于所述觸發(fā)器的所述輸入信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述工作方式包括步進電機的步進拍數(shù)和步進方向。
全文摘要
本發(fā)明提供一種環(huán)形分配器的電路實驗裝置，其包括觸發(fā)器，該觸發(fā)器提供步進電機所需的脈沖序列，該環(huán)形分配器的電路實驗裝置還包括FLASH存儲器和工作方式設(shè)定電路，該工作方式設(shè)定電路連接于FLASH存儲器，以選定步進電機的工作方式，F(xiàn)LASH存儲器連接于觸發(fā)器和工作方式設(shè)定電路，存儲所述工作方式設(shè)定電路選定的所述工作方式以及所述觸發(fā)器的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關(guān)系。本發(fā)明的環(huán)形分配器的電路實驗裝置避免了需要采用多個不同的門電路來實現(xiàn)環(huán)形分配器電路的問題，電路結(jié)構(gòu)簡單，思路清晰并且容易理解，用FLASH芯片實現(xiàn)組合電路的功能，對于不同功能的組合電路，只需改寫FLASH芯片的代碼即可實現(xiàn)。
文檔編號G09B23/18GK102629428SQ20121005477
公開日2012年8月8日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者田文杰 申請人:北京聯(lián)合大學(xué)