運(yùn)動(dòng)控制系列芯片HCTL-1100的原理及應(yīng)用

作者：鄭州大學(xué)物理工程學(xué)院 呂英杰 摘要：hctl-1100是美國agilent公司生產(chǎn)的高性能通用運(yùn)動(dòng)控制系列芯片。利用它可以與主處理器、放大器、電機(jī)和增量式編碼器構(gòu)成一個(gè)完整的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。因此hctl-1100可廣泛應(yīng)用于打印機(jī)、醫(yī)療器械、原材料加工和各種自動(dòng)化控制領(lǐng)域。文中介紹了hctl-1100芯片的結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用。 關(guān)鍵詞：hctl-1100 運(yùn)動(dòng)控制 單片機(jī) 電機(jī) 增量式編碼器 1 hctl-1100的特性 hctl-1100是美國agilent公司生產(chǎn)的高性能通用運(yùn)動(dòng)控制系列芯片，它內(nèi)部集成了數(shù)字濾波器、換向器等可編程器件，因而可以使系統(tǒng)使用最少的元件來實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制，這樣不僅減輕了上位主機(jī)的控制負(fù)擔(dān)，同時(shí)還具有很大的靈活性。hctl-1100的主要特點(diǎn)如下： ●功耗低； ●具有pdip和plcc兩種封裝形式； ●可用來控制直流有刷、直流無刷和步進(jìn)電機(jī)； ●內(nèi)含可編程數(shù)字濾波器和換向器； ●具有8位并行和pwm（脈寬調(diào)制）電機(jī)額定值輸出端口； ●與ttl電平兼容； ●帶有協(xié)調(diào)多個(gè)hctl-1100的sync（同步）引腳； ●具有100khz～2mhz的工作頻率范圍； ●帶有編碼器輸入端口。 2 tctl-1100的引腳功能 tctl-1100具有40-pdip和44-plcc兩種封裝形式：圖1和圖2分別為這兩種封裝形式的腳排列圖。 hctl-1100運(yùn)動(dòng)控制芯片各主要引腳的功能說明如下： ●同步引腳（sync） 該引腳只在init/idle模式下有效?？捎脕硗絻蓚€(gè)或多個(gè)芯片。將多個(gè)芯片的sync端連在一起來接收上位機(jī)的命令可實(shí)現(xiàn)同步控制。 ●限位引腳（limit） 用于輸入緊急限位標(biāo)志，低電平有效。當(dāng)該腳有效時(shí)，器件將進(jìn)入init/idle模式，清除電機(jī)額定值并切斷電機(jī)電源，同時(shí)清除三個(gè)控制模式標(biāo)志。當(dāng)由init/idle模式重新進(jìn)入控制模式后，這些標(biāo)志可自動(dòng)恢復(fù)原值。不用時(shí)應(yīng)將該腳連到vdd，否則會(huì)引起觸發(fā)而使系統(tǒng)進(jìn)入錯(cuò)誤的緊急狀態(tài)。 ●停止引腳（stop） 該停止標(biāo)志僅適用于積分速率模式，低電平有效。有效時(shí)，系統(tǒng)將會(huì)減速直到停止，同時(shí)將保持零速度狀態(tài)直到該位變高和新的速度命令被接收為止。不用時(shí)也應(yīng)將該端連到vdd。 ●編碼器輸入引腳（cha，chb，index） 這三個(gè)引腳可用于接收增量式編碼器的ttl，電平輸出。共中通道a和b所接收的信號(hào)將被編碼成24位位置計(jì)數(shù)器信號(hào)并從換向器輸出。 ●電機(jī)額定值端口（mc0-mc7） 八位電機(jī)額定值端口由寄存器r08h組成，該寄存器的數(shù)據(jù)將直接傳到外部引腳mc0-mc7。其中mc7是最高有效位，r08h可讀可寫，寫入時(shí)通常為init/idle狀態(tài)。 ●脈寬調(diào)制（pwm）輸出端口（pluse，sign） pwm端口由pulse和sign引腳組成。該端口輸出的電機(jī)額定值為帶有正負(fù)極性的脈寬調(diào)制信號(hào)。 ●梯度式引腳（prof） 該引腳與內(nèi)部狀態(tài)寄存器的軟件標(biāo)志位4位連，也可由標(biāo)志寄存器（r00h）的位0表示。當(dāng)引腳和標(biāo)志位為高時(shí)，表明系統(tǒng)正處于梯度式移動(dòng)狀態(tài)。移動(dòng)結(jié)束后，控制器將對(duì)該標(biāo)志位清零。應(yīng)當(dāng)注意：標(biāo)志位清零的那一刻并不表明電機(jī)已停止工作。因此，它只是命令描述的完成而不是實(shí)際操作的完成。如果電機(jī)在移動(dòng)中發(fā)生延遲而能跟上命令所要求的物理移動(dòng)，則標(biāo)志位將在移動(dòng)完成前被清零。 ●初始化/空閑引腳（init）&nb