数字逻辑课设报告--三相六拍步进电机控制器(2)

环形分配器电路图如图5所示

图5 环形分配器电路图

用74LS191可逆计数器和与非门电路用置数法连接成6进制计数器，QB、QC接与非门接到置数端（LOAD），在MAX/MIN端接一个开关S1，控制加减法计数。当MAX/MIN接低电平时，实现加法计数，步进电机正转；当MAX/MIN接高电平时，实现减法计数，步进电机反转。由74LS191输出的逻辑信号为QA、QB、QC，经74LS138和与非门译码后输出A、B、C的六拍工作状态。三相六拍步进电机正转顺序：A-AB-B-BC-C-CA-A，其逻辑表示为A=000，AB=001，B=010，BC=011，C=101，CA=101。根据逻辑表示用与非门输出A、B、C的相（设A的相为X,B的相为Y,C的相为Z，X(A,B,C,)=(Y0ˊY1ˊY5ˊ) ˊ，Y(A,B,C,)=(Y1ˊY2ˊY3ˊ) ˊ，Z(A,B,C,)=(Y3ˊY4ˊY5ˊ) ˊ），接到驱动电路，控制三相六拍步进电机的转动。 4、单步运行电路

单步运行触发的原理跟连续运行触发的通电方式相同。如图6，在时钟脉冲电路的输出端设置一个单刀双掷开关S2，用来实现连续运行以及单步运行的控制。图中此时为连续运行方式，当S2开关切换至与按钮开关J1相连时，为单步运行方式电路。单步运行电路的设计思想是：利用J1按钮来控制高、低电平的切换。当按钮按下时，输出为高电平，当松开按钮时，变为低电平。按下或松开按钮J1即可实现脉冲信号的产生，脉冲信号的频率由按下按钮的频率决定。当S2打到与J1相连，J1处于低电平状态时，三相六拍步进电机实现停车功能。单步运行电路图如图6所示。

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图6 单步运行电路图

5、驱动电路

驱动电路是主电路和控制电路之间，用来对控制电路的信号进行放大的中间电路。驱动电路的基本任务，就是将信息电子电路传来的信号按照其控制目标的要求，转换为加在电力电子器件控制端和公共端之间，可以使其开通或关断的信号。

本设计用功率放大电路作为驱动电路，功率放大电路是放大电路的末级（即输出级）输出一定的功率，以驱动负载，能够向负载提供足够信号功率的放大电路。功率放大电路图如图7所示。

图7 甲乙互补功率放大电路

功放工作电压为Vcc=15V，饱和管压降为|Uces|=3V,电机负载为R=8欧。则电机最大不失真电压为：Uom=Vcc-|Uces|=12V,电流为I=Uom÷R=(Vcc-|Uces|)÷R= 1.5A ，功率为P=U×I=12×1.5=18W.

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四、性能的测试

1、直流稳压电源的测试

将直流稳压电源输出端接万用表，如图8所示。观测其输出值，由图9知输出直流为5.024V，理论值为5V，满足设计要求。

图8 直流稳压电源的测试电路图

图9 万用表测试结果图

2、时钟脉冲电路

将时钟脉冲电路输出端接示波器，如图10所示。观测其输出波形，由图11知脉冲周期T=2ms，f=500Hz，理论值： T=1.995ms，f=501.2Hz，满足设计要求。

理论值 T=(R1+2×R2)×C1×ln2=1.995ms f=1÷T=501.2Hz

实验值 由图10得T=2ms f=1÷T=1÷0.002=500Hz

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图10 脉冲源产生的测试电路图

图11 示波器测试结果图

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3、连续运行电路测试

如图12，将开关S2置换到连续运行状态 ,用逻辑分析仪测试信号输出端的关系。

图12 连续运行的测试电路图

图13 逻辑分析仪测试正转结果图

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