K7M-DR10UE個CK時鐘周期時,解碼器打開橋式驅動電路,電流從VMA流經電機的線圈后經RNFA后與地構成回路,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RNFB上的電壓大于比較器正端的電壓時,比較器使橋式驅動電路關閉,電機線圈上的電流開始衰減,RNFB上的電壓也相應減小;當電壓值小于比較器正向電壓時,橋式驅動電路又重新導通,如此循環,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,在OSC作用下,電流鋸齒波紋是非常小的,可以近似認為輸出電流是直流。在第2個時鐘周期開始時,輸出電流控制電路輸出電壓Ua達到第2階段,比較器正向電壓也相應為第2階段的電壓,因此,流經步進電機線圈的電流從第1階段也升至第二階段2,電流波形如圖IA第2部分,第3時鐘周期,第4時鐘周期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一個時鐘周期內,流經線圈A和線圈B的電流共同作用下,步進電機運轉一個細分步。 ADS7843是一個內置12位模數轉換、低導通電阻模擬開關的串行接口芯片。K7M-DR10UE供電電壓2.7~5 V,K7M-DR10UE參考電壓VREF為1 V~+VCC,K7M-DR10UE轉換電壓的輸入范圍為0~ VREF,高轉換速率為125 kHz。ADS7843的引腳配置如圖3所示。表1為引腳功能說明,圖4為典型應用。
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ADS7843之所以能實現對觸摸屏的控制,K7M-DR10UE是因為其內部結構很容易實現電極電壓的切換,并能進行快速A/D轉換。K7M-DR10UE圖5所示為其內部結構,A2~A0和SER/為控制寄存器中的控制位,用來進行開關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,另一種采取差動模式,參考電壓來自驅動電極。這兩種模式分別如圖6(a)、(b)所示。K7M-DR10UE采用圖6(b)的差動模式可以消除開關導通壓降帶來的影響。表2和表3為兩種參考電壓輸入模式所對應的內部開關狀況。
ADS7843的控制字如表4所列,K7M-DR10UE其中S為數據傳輸起始標志位,該位必為"1"。A2~A0進行通道選擇(見表2和3)。
K7M-DR10UE
MODE用來選擇A/D轉換的精度,"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轉換之間掉電,且中斷允許;
K7M-DR10UE
"01"同"00",只是不允許中斷;
步進電動機是純粹的數字控制電動機,它將電脈沖信號轉變為角位移,即給一個脈沖,步進電機就轉一個角度,因此非常合適單片機控制,在非超載的情況下,電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數,而不受負載變化的影響,電機則轉過一個步距角,同時步進電機只有周期性的無累積誤差,精度高。
"10"保留;
K7M-DR10UE
"11"禁止省電模式。
為了完成一次電極電壓切換和A/D轉換,需要先通過串口往ADS7843發送控制字,轉換完成后再通過串口讀出電壓轉換值。標準的一次轉換需要24個時鐘周期,如圖7所示。由于串口支持雙向同時進行傳送,并且在一次讀數與下一次發控制字之間可以重疊,所以轉換速率可以提高到每次16個時鐘周期,如圖8所示。如果條件允許,CPU可以產生15個CLK的話(比如FPGAs和ASICs),轉換速率還可以提高到每次15個時鐘周期,如圖9所示。
ADS7843轉換結果為二進制格式。需要說明的是,在進行公式計算時,參考電壓在兩種輸入模式中是不一樣的。而且,如果選取8位的轉換精度,1LSB=VREF/256,一次轉換完成時間可以提前4個時鐘周期,此時串口時鐘速率也可以提高一倍。
結束語
在許多嵌入式系統中,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,對觸摸屏的支持通過SPI2借助ADS7843也很容易完成。圖4是單片機與TA8435相連控制步進電機的原理圖,引腳M1和M2決定電機的轉動方式:M1=0、M2=0,電機按整步方式運轉;M1=1、M2=0,電機按半步方式運轉;M1=0、M2=1,電機按1/4細分方式運轉;M1=1、M2=1,電機按1/8步細分方式運轉,CW/CWW控制電機轉動方向,CK1、CK2時鐘輸入的大頻率不能超過5KHz,控制時鐘的頻率,即可控制電機轉動速率。REFIN為高電平時,NFA和NFB的輸出電壓為0.8V,REFIN為低電平時,NFA和NFB輸出電壓為0.5V,這2個引腳控制步進電機輸入電流,電流大小與NF端外接電阻關系式為:IO=Vref/Rnf。圖4中,設REFIN=1,選用步進電機額定電流為0.4A,R1,R2選用1.6歐姆、2W的大功率電阻,O、C兩線不接。步進電機按二相雙極性使用,四相按二相使用時可以提高步進電機的輸出轉矩,D1-D4快恢復二極管用來泄放繞組電流。