用PC的USB端口控制多步進(jìn)電機(jī)

　　此設(shè)計是基于USB-FIFO并行接口模塊DLP-USB245。此模塊提供8位雙向數(shù)據(jù)總線和控制信號(WR，，TXE)，可用于控制PC和采用USB協(xié)議的任何外電路之間的數(shù)據(jù)流。

　　采用此模塊不需要處理USB接口的麻煩復(fù)雜的事情。此單元與驅(qū)動器軟件一起通過任何高級語言能容易和快速控制模塊的功能，而不用過多地操心USB協(xié)議。

　　USB(通用串行總線)有很多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于總線應(yīng)用中。本文所示的4步進(jìn)電機(jī)用的USB基控制器就是一個應(yīng)用實例，此控制器是用便宜的現(xiàn)成元件構(gòu)建的。此電路不需要微控制器DSP。此電路用簡單的邏輯電路和應(yīng)用軟件來控制步進(jìn)電機(jī)的選擇、順時針或反時鐘運行和步大小(全步，半步或微步)。

　　此控制器電路(圖1)其他電路包括通用數(shù)字元件：8D觸發(fā)器(74LS273)、反相器(7416)、3-8譯碼器(74LS138)、達(dá)林頓陣列驅(qū)動器(ULN2003)。外部5V電源連接到USB-FIFO模塊的引腳3、10、11。

　　電路工作如下：當(dāng)PC沒有數(shù)據(jù)送到USB-FIFO時，USB-FIFO發(fā)送緩沖器是空的，而保持邏輯1。此使和到8D觸發(fā)器(IC2)的CLK為邏輯。所以IC2的輸出保持不受影響。然而，假若PC送1字節(jié)到USB-FIFO接收緩沖器，則拉到低態(tài)，自動指示數(shù)據(jù)的最低1個字節(jié)有效。

　　經(jīng)過短延遲后，量位和CLK到邏輯1，發(fā)送緩沖器的數(shù)據(jù)字節(jié)輸出(DO~D7)鎖存在IC2輸出。一旦數(shù)據(jù)傳輸完成而且假若發(fā)送緩沖器變空，則返回到邏輯1。這意味著無更多數(shù)據(jù)可用。依次置位到低態(tài)，可進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)輸。

　　鎖存數(shù)據(jù)的低4位(IC2的Q0~Q3)驅(qū)動其他4個74LS2738D觸發(fā)器(IC4~IC7)，而輸出Q4和Q5控制3-8譯碼器(IC3)。反相之后，譯碼器輸出(A’，B’，C’，D’)做為IC4~IC7的時鐘。達(dá)林頓陣列驅(qū)動器(IC8~IC7)升高IC4~IC7的輸出，用于驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)線圈。因此，寫1個正確的數(shù)據(jù)字節(jié)到IC1，PC可以選擇4個步進(jìn)電機(jī)中的一個電機(jī)并供電給所希望的線圖。

　　例如，PC送OXOA到USB-FIFO，則選擇步進(jìn)電機(jī)1，在圖形L1L2L3L4=1010下激勵其線圖。為了使步進(jìn)電機(jī)前進(jìn)一步，PC送OXO9做為下1個字節(jié);反之，為了反向運行步進(jìn)電機(jī)，PC送OXO6。

　　表1列出步進(jìn)電機(jī)控制(全步)字節(jié)數(shù)值。采用適當(dāng)?shù)淖兓梢允闺姍C(jī)工作在半步和微步狀態(tài)。寫字節(jié)的速率，即連續(xù)數(shù)據(jù)寫之間的時間控制步進(jìn)電機(jī)的速度。

　　表1步進(jìn)電機(jī)控制字節(jié)值

　　除電流升高器和USB-FIFO變換器外，電路中的其他元件可以在1個CPLD/FPGA中實現(xiàn)。電機(jī)控制軟件可以用C，VB或圖像程序(如LabWIEW)進(jìn)行開發(fā)。假若用IC1提供的VCP(VirtualCOMPort)驅(qū)動器軟件(可免費下載)，應(yīng)用程序?qū)⒁昒SB步進(jìn)電機(jī)控制器模塊做為另1個COM端口。但是，忽略設(shè)置波特率的命令，以最快的速率發(fā)送數(shù)據(jù)，而不管應(yīng)用波特率設(shè)置。也可以用Windows提供的D2XXDirectDrivers，這樣可以直接控制每個操作，如FIFO寫等。