AT89C55和GAL16V8簡介

　　AT89C55是Atmel公司的低電壓、高性能8位單片機，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)，引腳兼容工業(yè)標準89C51和89C52芯 片。AT89C55有40個引腳，32個外部雙向I/O端口，同時內(nèi)含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數(shù)器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線， 片內(nèi)時鐘電路。AT89C55采用兩種軟件控制其進入省電睡眠模式的靜態(tài)邏輯工作閑置方式設計，可以用RAM、定時/計數(shù)器、串行口和外部中斷喚醒睡眠狀 態(tài)而繼續(xù)工作，在睡眠模式下，RAM被凍結，其他功能全部停止，直至下個外中斷觸發(fā)或硬件復位方可開始運行。特別是可反復擦寫的Flash存儲器可有效地 降低開發(fā)成本。

　　通用陣列邏輯GAL(Generic Array Logic)是美國Lattice公司研制的一種電可擦除的PLD器件，可以用來構成譯碼器、優(yōu)先級編碼器、多路開關、比較器、移位寄存器、計數(shù)器、總線 仲裁器等。采用GAL16V8器件對兩相和四相混和式步進電機進行控制，不僅簡化了系統(tǒng)的結構，降低了成本，而且編程靈活方便，提高了系統(tǒng)的可靠性，使系 統(tǒng)具有更強的適應性。

　　硬件設計

　　本設計選用GALl6V8為環(huán)形脈沖分配器，ULN2003(國產(chǎn)型號為5G1413)是七路達林頓驅動器陣列，是個集電極開路(OC)輸 出的反向器.最大驅動電流可以達到500mA。通常應用時是把負載步進電機的一端接到VDD(12V)上，另一端接到輸出引腳上，如16腳。為了防止程序 進入死循環(huán)，增加了外部的硬件看門狗定時器MAX813L，其內(nèi)部的看門狗定時器監(jiān)控UP/UC的工作。如果在1.6s內(nèi)未檢測到其工作，內(nèi)部的定時器將 使看門狗輸出WDO處于低電平狀態(tài)，WDO將保持低電平直到在WDI檢測到UP/UC的工作。將WR和WDO連接可使看門狗超時產(chǎn)生復位。采用兩片 ULN2003分別驅動X、Y方向的步進電機。具體硬件電路如圖1所示。

　　圖1 硬件驅動電路圖

　　軟件設計

　　步進電機的脈沖控制通常是由邏輯電路實現(xiàn)的。在計算機控制的系統(tǒng)中，也可以通過編制程序，由擴展I/O口輸出脈沖來決定電機的運行方式、方 向及轉速，但這種方式占用CPU的時間過多。GAL器件有多種型號，根據(jù)設計的需要，同時從經(jīng)濟的角度考慮，選用GALl6V8來實現(xiàn)四相混和式步進電機 進行控制。使用ABEL語言編程，源碼如下。

　　module motor

　　title

　　Operation of the simulator on devices with motor

　　DATA I/O Corp. 21 10 2002

　　FB1 device 'P16V8R';

　　D1,D2,D3,D4 pin 2,3,4,5;

　　F1,F2,F3,F4,F5,F6,F7,F8 pin 19,18,17,16,15,14,13,12;

　　equations

　　F8 = D1&D2&D3&D4;

　　F7 = D1&D2&D3&!D4;

　　F6 = D1&D2&!D3&D4;

　　F5 = D1&D2&!D3&!D4;

　　F4 = D1&!D2&D3&D4;

　　F3 = D1&!D2&D3&!D4;

　　F2 = D1&!D2&!D3&D4;

　　F1 = D1&!D2&!D3&!D4;

　　end motor。

　　設置軟件陷阱

　　當程序進入到非程序區(qū)，只要在非程序區(qū)設置攔截措施，使程序進入陷阱，然后強迫程序回到初始狀態(tài)。如對CPU的RST指令對應的字節(jié)碼為 0FFH，如果不用的程序存儲區(qū)預先寫入0FFH，則當程序因干擾而“飛”到該區(qū)域執(zhí)行代碼時，就相當于執(zhí)行1條RST指令，從 而達到系統(tǒng)復位的目的。程序流程如圖2所示。

　　圖2 軟件程序流程

　　匯編原碼如下

　　MOV120: MOV R3,#51H

　　MOV121: LCALL MOV124 ;12行前進程序1

　　DJNZ R3,MOV121

　　MOV P1,#0H ;電機失電

　　MOV R0,#100

　　RD08: LCALL DELY

　　DJNZ R0,RD08

　　MOV80: MOV R3,#13H

　　MOV 2CH,#7 ;8列前進程序1

　　MOV81: LCALL MOV84

　　DJNZ R3,MOV81

　　MOV P1,#0H ;電機失電

　　MOV R0,#10H

　　RD09: LCALL DELY;測量單孔程序

　　DJNZ R0,RD09

　　SETB ET0;開定時器0

　　LCALL COTP; 單孔測量程序

　　CLR ET0 ;關定時器0

　　LCALL QUIT

　　INC 2DH

　　LCALL D10MS;延時1ms

　　LCALL D10MS;延時1ms

　　MOV85: MOV R4,#0CH;8列前進程序2

　　MOV83: LCALL MOV86

　　DJNZ R4, MOV83

　　MOV P1,#0H

　　MOV R0,#10H

　　RD03: LCALL DELY

　　DJNZ R0,RD03

　　SETB ET0;開定時器0

　　LCALL COTP;單孔測量程序

　　CLR ET0 ;關定時器0

　　LCALL QUIT

　　INC 2DH

　　LCALL D10MS;延時1ms

　　LCALL D10MS

　　DJNZ 2CH,MOV85;測量,循環(huán)7次,

　　CJNE R7,#1,RD02 ;判斷測量是否完畢

　　POP 07H

　　SETB P3.3 ;P3.3=1 high voltage = 450V

　　LCALL BK080 ;測量行列完畢,返回初始位置程序

　　LCALL BK120

　　LCALL LOCKOFF

　　RD02: LCALL BK080;8列后退程序

　　MOV R0,#250

　　RD0A: LCALL DELY

　　LCALL DELY

　　DJNZ R0,RD0A

　　RD01: MOV R5,#0BH

　　MOV123: LCALL MOV125 ;12行前進程序2

　　DJNZ R5,MOV123

　　MOV P1,#0H;電機矢電

　　MOV A,R7

　　MOV 2DH,#0

　　INC 2EH

　　DJNZ R7,MOV80;循環(huán)行數(shù)次

　　結論

　　采用此設計的步進電機驅動系統(tǒng)具有運動平穩(wěn)、速度快、控制精度高等優(yōu)點，已應用于單光子分析計數(shù)儀的驅動系統(tǒng)。