揭秘DSP电机控制串行通信系统电路设计_电动机控制电路图讲解

　　在电机控制系统中，客户端要通过上位机来设置电机的运行参数，而被控电机也要将各种运行状态信息实时地传给远程控制端客户，串行通信由于连线少，成本低，简单可靠，被广泛应用。本文利用SCI串行通讯接口实现DSP控制器与PC机的通信连接；电机控制系统中还必须有数码显示驱动电路，以便于现场控制人员及时了解电机当前的转速等信息，因此利用SPI同步串行口来实现DSP与外围设备之间的通信就很有必要。分析了数字信号处理芯片TMS320LF2407A DSP的串行外设接口SPI，及串行通信接口SCI模块。在电机控制实验系统中，给出了由这2个模块构成的串行通信应用实例。重点讲述了相关的串行通信接口电路硬件设计高。

　　串行通信接口模块的硬件电路设计

　　电机的运行参数，如转向、转速及位置信号等由主机制定，通过RS232串行通信传输到DSP，DSP再将运行结果返回给主机的电机控制系统中，以实现远程客户端和被控电机之间的通讯。由于上位机（PC）一般都带有RS232接口，所以我们利用上位机的串行口与下位机DSP的异步串行口SCI来进行RS232C通信和数据交换，实现计算机对工业现场被控对象的检测和控制。TMS32OLF24O7A的串行通信接口电路如图2所示。该电路采用了符合RS232标准的驱动芯片ADM2O2E进行串行通讯。ADM2O2E芯片功耗低，集成度高，+5 V供电，具有2个接收和发送通道。由于TMS320LF2407A采用+3．3 V供电，所以在ADM202E与TMS320LF2407A 之间必须加电平转换电路，本文采用了一个二极管（1N4oo7）和3个电阻进行电平转换。

　　图2 串行通信接口电路

　　该实验系统利用DSP的SCI串行通信接口电路实现了DSP控制器与上位机的通讯连接，整个接口电路简单，可靠性高。DSP控制器通过SCI串行通信接口电路，将控制系统的实时运行状态上传给上位机供存储和分析，而上位机则通过SCI串行通信接口电路将控制指令（例如起、停、正转、反转、运行速度等）发送给DSP控制器，以实现对电机控制系统的实时控制。本试验系统的串行通信速率可变，波特率默认值为l 9200，从l200，2400，4800，9 600，到l9 200可调。

　　SPI与MAX7219的硬件连接电路

　　MAX721 9的典型应用电路如图所示，它是由单片MAX7219驱动的8位LED显示器。通过寄存器设置让DSP 工作在主操作模式下，MAX7219作为从片。2407A DSP 的SPISIMO，SPISTE，SPICLK分别与MAX72l9的DIN，CLK，LOAD端相连，MAX7219的DISP_l~DISP一8接8个数码管的位选端，SEG—A~SEG—GP接7段显示器段驱动端及小数点驱动端。SPI通过SPICLK脚向整个通信网提供串行时钟，控制着系统的数据传输；通过SPISTE脚给MAX7219提供片选信号，低电平有效；通过SPISIMO 脚把数据输出到MAX7219的DIN脚上。电阻R 可改变LED的亮度，每段的驱动峰值电流约为R 中电流的100倍。R 的取值不能小于10 kl2。实际使用时，可先用一只可调电阻调节亮度，达要求后用一只相同阻值的固定电阻代替即可。在这里应注意，MAX7219的段电流正常工作范围为l0b40 mA，当段电流超过40 mA时，必须外加扩流电路。

　　这款趣味红外枪电路，发射电路装在玩具手枪或冲锋枪内，接收电路装在靶上。其电路简单、构思新颖、制作方便，可用于娱乐场所作打靶游戏或家庭电平玩具。根据现代枪械的特点和射击游戏的具体要求，对红外枪进行精心设计和试验，与已往的红外枪游戏电路相比，具有以下优点：（1）仿真性好，射击逼真。扣动板机时会产生“霹”的一声击发声，同时枪口IA光。若射中靶心，靶会产生数秒钟的闪光和音乐报靶声；（2）限定子弹的发数。通过发射电路微型DIP开关的断、合，限制允许击发射击次数；（3）抗干扰性能好。

　　采用频率译码技术，只允许接收发射电路发射的特定频率信号，其他的如日光、灯光等一律拒收。

　　1．发射电路

　　电路如图1所示。IC1-1、IC1-2组成正沿触发单稳态定时器，定时时间约0.5s（t=0.7xR3xC3）。当扣动板机S1时，IC1-1①脚输入高电平，③脚输出低电平，由于电容器C3两端的电压不能突变，所以电源经R3给C3充电。C3刚充电时IC1-2⑤、⑥脚为低电平，④脚输出为高电平，为0.5s后充电结束，ICl-2④脚翻转回低电平，完成一次击发控制过程。

图1 发射电路

　　单稳态定时器的作用有二：一是在扣动板机S1时，从IC1-1③脚取出负脉冲作IC3的允许射击计数信号：二是从ICl-2④脚取出正脉冲加至与非门IC2-1①脚。允许射击次数由微型集成开关S2（DIP-10）设定，例如每个射击者只有3发子弹，可将IC3的YO~Y3外接开关断开，Y4~Y9外接开关闭合。此时闭合电源开关S3自动复位电路R2、C2为IC3@脚加一清零脉冲，使Y0=1，（高电平），Y1~Y9=0（低电平）。在第1次扣动板机S1进行射击时，IC3（13）脚被负脉冲触发计数，其Y1=1，曲于外置开关是断开的，对外电路无作用。在R4下拉和IC1-3反相后，IC2-1⑦脚为1，而IC2-1⑦脚在0.5s暂稳态定时时间内也为1，根据与非门逻辑关系（Y=A-B），其③脚输出0，IC1-4（11）脚为1，由IC2-2、IC2-3组成的振荡器被选通，产生约970Hz（f=1/2.2xR6xC4）振荡信号，经VT2、VT3驱动红外发射管LED3向外发射射击信号；并经IC2—4反相驱动压电蜂鸣器BL1（HTD27-A）发出“噼”的一声；与此同时VT1导通，安装在枪口附近的红色发光管LED1、LED2闪亮一下。

　　同理，由于IC3的Y2、Y3外接开关也是断开的，因此在第2、3次扣动板机SI时，也会产生象第1次扣动板机时的射击效果。3枪过后，第4次扣动板机S1时，IC3的Y4=1，由于其外接开关是闭合的，所以IC1-3⑧、⑨脚经导通的二极管VD5获高电平，IC2-1②脚为0，虽然在0.5s定时时间内IC2—1①脚为1，但其③输出1，IC1-4（11）脚为0，LED1、LED2、LED3、BL1均不丁作，即此次射击无效。同理，由于IC3的Y4—y9外接开关也是闭合的，所以此后扣动板机射击仍无效。

　　2．接收电路

　　接收电路安装在靶上，如图2所示。

图 2 接收电路

　　IC4是译码器LM567，内含正交相位检波器、锁相环、放大器等。C5为输出滤波电容，C7为低通滤波电容．R13为输出上拉负载电阻，RP、C8确定接收译码频率（f=1/1.1xRPxC8）。红外接收管VT4接收到的光射击信号转换成电信号（ 970Hz），输入到C9、IC5②脚。IC5为双板型单时基电路，接成单稳态触发器，由于其③脚输出电流很大（可达200mA），故可直接为频闪发光管LED4~LED6和音乐三极管IC6（VT66A）供电。

　　若光枪发射的信号频率与RP、C8设置的接收译码频率相符时，IC4⑧脚跳变为低电平，IC5②脚被触发进入暂稳态，③脚输出商电平使LED4-LED6频闪发光，表示中靶。同时IC6输出音乐信号经VT5驱动扬声器（8Ω/0.5W）BL2发出响亮的音乐报靶声。声、光报靶时间由IC5暂稳态时间（t=1.1xR14xC10）决定。

　　3．安装与调试

　　发射和接收电路印刷板设计较简单，尺寸可按实际配用的玩具枪和靶决定。全部元件安装完毕并检查无误后．便可进行调试。接通电源，将红外枪对准靶心扣动板机，并调整RP使IC4⑧脚输出低电平。然后不断拉远射击距离，微调RP使射程最远即可，一般可达5m以上。