專利名稱：環形分配器的電路實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電路實驗裝置，特別是涉及到一種環形分配器的電路實驗裝置。
背景技術：
目前在步進電機控制領域，環形分配器是個重要環節，它可以通過軟件來實現，也可以通過數字電路來實現。在硬件方面環形分配器主要是由觸發器、計數器和組合電路組成，數字電子技術課程開設了觸發器實驗、計數器實驗和組合電路實驗，為了提高學生的綜合設計能力，我們采用案例教學，結合實際的項目讓學生設計環形分配器電路。環形分配器的設計方法有很多種，通常是由觸發器芯片和組合電路芯片組成，或是由計數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備很多種類的門電路才能滿足不同的設計要求。比如，在申請號為CN200920027215. 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環形分配器電路。為此我們發明了一種新的環形分配器的電路實驗裝置，解決了以上問題。
發明內容
本發明的目的是提供一種環形分配器的電路實驗裝置，其電路結構簡單，思路清晰并且容易理解，用FLASH存儲器芯片實現組合電路的功能。
本發明的目的可通過如下技術措施來實現環形分配器的電路實驗裝置，其包括觸發器，該觸發器提供步進電機所需的脈沖序列，其特征在于，該環形分配器的電路實驗裝置還包括FLASH存儲器和工作方式設定電路，該工作方式設定電路連接于所述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器和所述工作方式設定電路，存儲所述工作方式設定電路選定的所述工作方式以及所述觸發器的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關系。本發明的目的還可通過如下技術措施來實現
所述環形分配器的電路實驗裝置還包括節拍初始化電路，該節拍初始化電路連接于所述觸發器的置位端和復位端，以進行節拍初始化設定。優選的是，所述節拍初始化設定由步進電機的相數和拍數決定。優選的是，所述節拍初始化電路包括第一撥碼開關和電阻排，該第一撥碼開關連接于所述觸發器的置位端和復位端，以進行所述節拍初始化設定，所述電阻排連接于所述第一撥碼開關，以穩定所述第一撥碼開關的信號。
優選的是，所述環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器的所述輸出信號，指示所述環形分配器的電路實驗裝置的運行狀態。優選的是，所述工作方式設定電路包括第二撥碼開關、第一電阻和第二電阻，該第二撥碼開關連接于所述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，所述第一電阻和所述第二電阻穩定所述第二撥碼開關的信號。優選的是，所述觸發器為多個D觸發器。優選的是，所述多個D觸發器的數量由步進電機的相數確定。優選的是，所述FLASH存儲器的地址信號連接于所述觸發器的所述輸出信號和所述工作方式設定電路，所述FLASH存儲器的數據信號連接于所述觸發器的所述輸入信號。優選的是，所述工作方式包括步進電機的步進拍數和步進方向。技術人員不難看出，上述各優選方案的任意組合所構成的方案都是本發明的一部分。本發明中的環形分配器的電路實驗裝置，其采用觸發器芯片和FLASH存儲器芯片來設計環形分配器，電路結構簡單，思路清晰并且容易理解，用FLASH存儲器芯片實現組合電路的功能，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。
圖I為本發明的環形分配器的電路實驗裝置的一優選實施例的結構 圖2為本發明的環形分配器的電路實驗裝置的一優選實施例的電路圖。
具體實施例方式為使本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，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為本發明的環形分配器的電路實驗裝置的一優選實施例的結構圖。該環形分配器的電路實驗裝置由觸發器10、節拍初始化電路11、運行指示電路12、FLASH存儲器13和工作方式設定電路14組成。觸發器10提供步進電機所需的脈沖序列。節拍初始化電路11連接于觸發器10的置位端和復位端，以對該環形分配器的電路實驗裝置進行節拍初始化設定，該設定是由步進電機的相數和拍數來決定的。運行指示電路12連接于該觸發器10，指示環形分配器的電路實驗裝置的運行狀態。在一實施例中，運行指示電路12連接于該觸發器10的輸出信號。FLASH存儲器13連接于該觸發器10和工作方式設定電路14，存儲工作方式設定電路14選定的工作方式以及觸發器10的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關系。工作方式設定電路14連接于FLASH存儲器13，以選定步進電機的工作方式，例如步進拍數和步進方向。在一實施例中，觸發器10的輸出信號連接FLASH存儲器13的地址信號，工作方式設定電路14連接FLASH存儲器13的地址信號，FLASH存儲器13的數據信號連接觸發器10的輸入信號，在這里，用FLASH存儲器13實現環形分配器的電路實驗裝置的組合電路的功能。圖2為本發明的環形分配器的電路實驗裝置的一優選實施例的電路圖。眾所周 知，步進電機的轉動是靠不停地改變各相通電繞組的通電順序來實現的，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就是由環形分配器和功率驅動電路組成的，環形分配器尤為重要。
環形分配器的基本構成是觸發器，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器。每個觸發器發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。觸發器工作的同步信號就是控制步進電機在某個坐標軸的位移信號，向觸發器每發一個同步信號，步進電機就前進一步，對于環形分配器來說就是運行了一拍。觸發器的復位信號和置位信號用于環形分配器的節拍初始化，是由步進電機的相數和拍數來決定的。在本實施例中，是以三相步進電機為例，所以要用到3個觸發器，在本實施例中，采用D觸發器，D觸發器采用的芯片是74LS74，每個74LS74芯片包含兩個D觸發器，所以我們選用兩個芯片Ul和U2。Ul芯片用到兩個觸發器，其中Ul的2腳是I號觸發器的輸入端，Ul的5腳是I號觸發器的輸出端 ，Ul的3腳是I號觸發器的脈沖輸入信號，Ul的I腳是I號觸發器的復位信號，Ul的4腳是I號觸發器的置位信號；U1的12腳是2號觸發器的輸入端，Ul的9腳是2號觸發器的輸出端，Ul的11腳是2號觸發器的脈沖輸入信號，Ul的13腳是2號觸發器的復位信號，Ul的10腳是2號觸發器的置位信號；U2芯片只用到一個觸發器。三個觸發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。節拍初始化電路由撥碼開關SI和電阻排RPl組成，SI的六個引腳連接三個D觸發器的置位端和復位端，步進電機運行前首先設置撥碼開關SI的數值，撥碼開關SI的數值是由步進電機的相數和拍數來決定的，電阻排RPl在這里是下拉電阻，使撥碼開關SI的信號穩定可靠。工作方式設定電路由撥碼開關S2、電阻Rl和電阻R2組成，撥碼開關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S2的信號穩定可靠。工作方式設定電路用于選定三相步進電機的步進拍數和步進方向。存儲器U3是FLASH存儲器其型號是28F256。三個D觸發器的輸入信號分別與存儲器U3的數據信號13腳、14腳和15腳連接，三個D觸發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，三個指示燈構成運行指示電路。如圖2所示，D觸發器的輸入端是D端，它的信號取自觸發器本身，觸發器的輸出和輸入經過一定的外電路連接在一起，構成一個環形分配電路，3個D觸發器的輸出端分別是
Qa Qa Qs Qs Qc 5c，3個D觸發器輸入端分別是，D觸發器輸入端和輸出端的關
系由步進電機的相數和拍數來決定的。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。根據這些工作模式我們總結出觸發器輸入端和輸出端的關系如下
1.對于三相單三拍正轉通電步進順序J4 Cf ，應有
Dji = Qc. 二 Qa> A = Qb
2.對于三相單三拍反轉通電步進順序J4 C — 5 4 J ,應有
= Qs^B == Qa
3.對于三相雙三拍正轉通電步進順序4SC 4,應有
Da = Qc, Ds = Qa, Dc = Qs
4.對于三相雙三拍反轉通電步進順序44 25 ,應有Ai= = Qc> Dc = Qa
5.對于二相TK拍正轉通電步進順序』A召B—^ BC —> C —5 CA —> ^4 ,應有
Da = QsJih=Qc,Dc =Qa
.對于三相六拍反轉通電步進順序JC4C ^CB,應有
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器輸入端和輸出端的關系是一樣的，由于環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，既要滿足正轉要求還要滿足反轉要求。那么對三個觸發器的輸入端來說，上述關系都是相或的關系。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成4種不同的工作方式，工作方式設定電路里可以設定mO和《[的值。令 表示三相單三拍正轉選擇信號或三相雙三拍正轉選擇信號；(I)
表示三相單三拍反轉選擇信號或三相雙三拍反轉選擇信號；(2)
叫兩0表不三相六拍正轉選擇信號；(3)
. !.5 表不三相六拍反轉選擇信號；(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，我們首先分析一下公式(5)到(7)。I.等號左邊的4 是D觸發器的三個輸入信號，分別對應FLASH存儲器的數據信號DO、Dl以及D2 (參考圖2)。2.等號右邊的O1 Qs &是0觸發器的三個輸出信號，分別對應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. 來自工作方式設定電路，分別對應FLASH存儲器的地址信號A4和A3 (參考圖2)。4.根據上面的分析我們列出真值表的數據如表I所示。5.將真值表的數據寫入存儲器即可。
權利要求
1.環形分配器的電路實驗裝置，其包括觸發器，該觸發器提供步進電機所需的脈沖序列，其特征在于，該環形分配器的電路實驗裝置還包括FLASH存儲器和工作方式設定電路，該工作方式設定電路連接于所述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器和所述工作方式設定電路，存儲所述工作方式設定電路選定的所述工作方式以及所述觸發器的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關系。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于，所述環形分配器的電路實驗裝置還包括節拍初始化電路，該節拍初始化電路連接于所述觸發器的置位端和復位端，以進行節拍初始化設定。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述節拍初始化設定由步進電機的相數和拍數決定。
4.根據權利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述節拍初始化電路包括第一撥碼開關和電阻排，該第一撥碼開關連接于所述觸發器的置位端和復位端，以進行所述節拍初始化設定，所述電阻排連接于所述第一撥碼開關，以穩定所述第一撥碼開關的信號。
5.根據權利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述環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器的所述輸出信號，指示所述環形分配器的電路實驗裝置的運行狀態。
6.根據權利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述工作方式設定電路包括第二撥碼開關、第一電阻和第二電阻，該第二撥碼開關連接于所述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，所述第一電阻和所述第二電阻穩定所述第二撥碼開關的信號。
7.根據權利要求I或2所述的裝置，其特征在于，所述觸發器為多個D觸發器。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述多個D觸發器的數量由步進電機的相數確定。
9.根據權利要求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器的所述輸出信號和所述工作方式設定電路，所述FLASH存儲器的數據信號連接于所述觸發器的所述輸入信號。
10.根據權利要求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和步進方向。
全文摘要
本發明提供一種環形分配器的電路實驗裝置，其包括觸發器，該觸發器提供步進電機所需的脈沖序列，該環形分配器的電路實驗裝置還包括FLASH存儲器和工作方式設定電路，該工作方式設定電路連接于FLASH存儲器，以選定步進電機的工作方式，FLASH存儲器連接于觸發器和工作方式設定電路，存儲所述工作方式設定電路選定的所述工作方式以及所述觸發器的輸入信號和輸出信號這三者之間的邏輯關系。本發明的環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環形分配器電路的問題，電路結構簡單，思路清晰并且容易理解，用FLASH芯片實現組合電路的功能，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。
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 優先權日2012年3月5日
發明者田文杰 申請人:北京聯合大學