引言 在醫學檢驗中經常用到微孔板作為測量載體，為提高測量的定位準確度和運行的平穩性，需要進行Y方向及X方向順序運動，采用步進電機進行驅動是很好的選擇。 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，引腳兼容工業標準89C51和89C52芯 片。AT89C55有40個引腳，32個外部雙向I/O端口，同時內含2個外中斷口，2個16位可編程定時計數器，2個全雙工串行通信口，2個讀寫口線， 片內時鐘電路。AT89C55采用兩種軟件控制其進入省電睡眠模式的靜態邏輯工作閑置方式設計，可以用RAM、定時/計數器、串行口和外部中斷喚醒睡眠狀 態而繼續工作，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、優先級編碼器、多路開關、比較器、移位寄存器、計數器、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，不僅簡化了系統的結構，降低了成本，而且編程靈活方便，提高了系統的可靠性，使系 統具有更強的適應性。 硬件設計 本設計選用GALl6V8為環形脈沖分配器，ULN2003（國產型號為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，增加了外部的硬件看門狗定時器MAX813L，其內部的看門狗定時器監控UP/UC的工作。如果在1.6s內未檢測到其工作，內部的定時器將 使看門狗輸出WDO處于低電平狀態，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。 軟件設計 步進電機的脈沖控制通常是由邏輯電路實現的。在計算機控制的系統中，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，根據設計的需要，同時從經濟的角度考慮，選用GALl6V8來實現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，只要在非程序區設置攔截措施，使程序進入陷阱，然后強迫程序回到初始狀態。如對CPU的RST指令對應的字節碼為 0FFH，如果不用的程序存儲區預先寫入0FFH，則當程序因干擾而“飛”到該區域執行代碼時，就相當于執行1條RST指令，從 而達到系統復位的目的。程序流程如圖2所示。 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；循環行數次 結論 采用此設計的步進電機驅動系統具有運動平穩、速度快、控制精度高等優點，已應用于單光子分析計數儀的驅動系統。