1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CPLD開發(fā)板資料-第二章CPLD硬件系統(tǒng)介紹2.1系統(tǒng)總體介紹本課程設(shè)計(jì)所采用的CPLD硬件開發(fā)板分為六個(gè)功能模塊：LED發(fā)光二極管陣列、8*8LED陣列、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路、串口、數(shù)碼管以及指撥開關(guān)。這幾種功能模塊單獨(dú)使用或結(jié)合在一起使用可實(shí)現(xiàn)多種功能。其硬件實(shí)物圖如圖2-1所示。圖2-1CPLD開發(fā)板硬件實(shí)物圖2.2功能模塊介紹1、LED發(fā)光二極管陣列發(fā)光二極管陣列由紅、黃、綠三種不同顏色的發(fā)光二極管組成，可實(shí)現(xiàn)流水燈功能，結(jié)合數(shù)碼管可實(shí)現(xiàn)交通燈功能，其硬件實(shí)物圖如圖2-2所示：圖2-2發(fā)光二極管陣

2、列硬件實(shí)物圖發(fā)光二極管陣列的電路原理圖如圖2-3所示：圖2-3發(fā)光二極管陣列的電路原理圖由圖可知，發(fā)光二級管的陰極分別由四個(gè)I/O口控制，陽極分別由三個(gè)I/O口控制，通過240向不同的I/O送出相應(yīng)的高低電平就可以輪流點(diǎn)亮各個(gè)發(fā)光二級管。例如，如果想點(diǎn)亮YEL3，240要向IO17送低電平，IO21送高電平。2、8*8LED點(diǎn)陣8*8LED點(diǎn)陣實(shí)際上是由64個(gè)發(fā)光二級管組成，其實(shí)物圖如圖2-4所示。多塊LED點(diǎn)陣級聯(lián)可擴(kuò)展成更大的LED點(diǎn)陣陣列。8*8LED內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2-5所示：SKIPIF10圖2-48*8LED實(shí)物圖2-58*8LED點(diǎn)陣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖8*8LED點(diǎn)陣內(nèi)部，二極管的陰極由

3、8個(gè)列來進(jìn)行控制，二極管的陽極由8個(gè)行來進(jìn)行控制。8個(gè)行控制和8個(gè)列控制分別接到240的16個(gè)管腳上。由240給相應(yīng)行控制管腳和列控制管腳送高電平和低電平來點(diǎn)亮點(diǎn)陣中任何一個(gè)發(fā)光二極管。發(fā)光二極管實(shí)物的管腳并不是按照行和列順序排列的，其行控制和列控制與240管腳的連接見圖2-6，與圖2-6對應(yīng)的LED點(diǎn)陣實(shí)物管腳編號如圖2-7所示。SKIPIF10圖2-68*8LED點(diǎn)陣電路原理圖圖2-78*8LED點(diǎn)陣實(shí)物管腳編號由圖2-6可知，接電阻的管腳是列控制，0.2k的電阻是限流電阻，不接電阻的管腳是行控制。其行列對應(yīng)表格如下表：列8*8LED點(diǎn)陣實(shí)物管腳編號行8*8LED點(diǎn)陣實(shí)物管腳編號col81

4、row812col72row715col66row610col511row516col47row45col313row39col214row23col14row183、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度(即步進(jìn)角)。您可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的HYPERLINK/view/652289.htmt_blank目的；同時(shí)您可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)分三種：永磁式(PM)，反應(yīng)式(VR)和混合式(HB)永

5、磁式步進(jìn)一般為兩相，轉(zhuǎn)矩和體積較小，步進(jìn)角一般為7.5度或15度；反應(yīng)式步進(jìn)一般為三相，可實(shí)現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出，步進(jìn)角一般為1.5度，但噪聲和振動都很大。在歐美等發(fā)達(dá)國家80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。它又分為兩相和五相：兩相步進(jìn)角一般為1.8度而五相步進(jìn)角一般為0.72度。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。步進(jìn)電機(jī)的基本參數(shù)有：=1*GB3電機(jī)固有步距角：它表示控制系統(tǒng)每發(fā)一個(gè)步進(jìn)脈沖信號，電機(jī)所轉(zhuǎn)動的角度。通常步進(jìn)電機(jī)步距角的一般計(jì)算按下式計(jì)算。=360/(ZmK)式中步進(jìn)電機(jī)的步距角；Z轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m步進(jìn)電動機(jī)的相數(shù)；K控制系數(shù)，是拍數(shù)與相數(shù)的比例系數(shù)=2*GB3步進(jìn)電機(jī)的

6、相數(shù)：是指電機(jī)內(nèi)部的線圈組數(shù)，目前常用的有二相、三相、四相、五相步進(jìn)電機(jī)。電機(jī)相數(shù)不同，其步距角也不同。用戶主要靠選擇不同相數(shù)的步進(jìn)電機(jī)來滿足自己步距角的要求=3*GB3保持轉(zhuǎn)矩：是指步進(jìn)電機(jī)通電但沒有轉(zhuǎn)動時(shí)，定子鎖住轉(zhuǎn)子的力矩。圖2-8步進(jìn)電機(jī)28BYJ48實(shí)物圖本課程設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)電機(jī)28BYJ48型為四相八拍電機(jī)，電壓為DC5VDC12V。當(dāng)對步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個(gè)脈沖信號對應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定的角度(一個(gè)步距角)。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方

7、式下運(yùn)行，常見的通電方式有單(單相繞組通電)四拍(A-B-C-D-A)，雙(雙相繞組通電)四拍(AB-BC-CD-DA-AB-)，八拍(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。其實(shí)物圖如圖2-8所示。其電路原理圖如圖2-9所示。圖2-9步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路電路原理圖該步進(jìn)電機(jī)一共五根引出線，分別是紅、橙、黃、粉、藍(lán)。紅色線接P1口管腳2，是供電電源。剩下四個(gè)相腳依次為橙、黃、粉、藍(lán)分別接P1口的3、4、5、6管腳，這四個(gè)管腳與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動芯片ULN2003的輸出OT1-OT4相連。由240給IO50IO53送脈沖來控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動。該步進(jìn)電機(jī)的通電方式由如下各表給出：表2-1單四拍逆時(shí)針橙

8、A黃B粉C藍(lán)D順時(shí)針橙A黃B粉C藍(lán)D0 x0810000 x0100010 x0401000 x0200100 x0200100 x0401000 x0100010 x0810000 x0810000 x0100010 x0401000 x0200100 x0200100 x0401000 x0100010 x081000逆時(shí)針橙A黃B粉C藍(lán)D順時(shí)針橙A黃B粉C藍(lán)D0 x0C11000 x0910010 x0601100 x0300110 x0300110 x0601100 x0910010 x0C11000 x0C11000 x0910010 x0601100 x0300110 x03001

9、10 x0601100 x0910010 x0C1100表2-2雙四拍逆時(shí)針橙A黃B粉C藍(lán)D順時(shí)針橙A黃B粉C藍(lán)D0 x0810000 x0910010 x0c11000 x0100010 x0401000 x0300110 x0601100 x0200100 x0200100 x0601100 x0300110 x0401000 x0100010 x0c11000 x0910010 x081000表2-3八拍4、串口串口驅(qū)動電路原理圖如圖2-11所示圖2-11串口驅(qū)動電路的電路原理圖串口驅(qū)動電路采用max3232作為驅(qū)動芯片與串口接口相連，結(jié)合串口調(diào)試助手軟件實(shí)現(xiàn)開發(fā)板與PC進(jìn)行串口通信。串

10、口收發(fā)工作時(shí)可點(diǎn)亮兩個(gè)LED發(fā)光二極管進(jìn)行指示。5、8位共陽極數(shù)碼管開發(fā)板采用4位共陽SR410281MT02841B型數(shù)碼管，實(shí)物圖如圖2-12所示圖2-124位共陽SR410281MT02841B型數(shù)碼管由圖2-12可知，4位數(shù)碼管共12個(gè)管腳，其中8個(gè)管腳用于段選，4個(gè)管腳用于位選。位選和段選的管腳連接圖如圖2-13所示。圖2-13數(shù)碼管管腳連接兩個(gè)4位數(shù)碼管級聯(lián)成8位數(shù)碼管，兩個(gè)4位數(shù)碼管的8個(gè)段選分別共用8個(gè)管腳，CPLD通過選通8個(gè)位選管腳(向相應(yīng)的IO口送高電平)來點(diǎn)亮其中任何一位數(shù)碼管。4位共陽SR410281MT02841B型數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管腳對應(yīng)如圖2-14所示。SKIPIF10圖2-14共陽SR410281MT02841B型數(shù)碼管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與管腳對應(yīng)6、8路撥碼開關(guān)8路撥碼開關(guān)與其他功能模塊相搭配可實(shí)現(xiàn)多種功能。撥碼開關(guān)實(shí)物圖如圖2-15所示。其電路原理圖如圖2-16所示。