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步進馬達的激磁方式

在文檔中 8051應用-無線遙控車 (頁 38-0)

3.4 步進馬達的特點、種類、激磁方式、驅動電路

3.4.3 步進馬達的激磁方式

所謂激磁即是令步進馬達的線圈通過電流,以㆕相步進馬達 而言,其定子線圈共有㆕個相,分別為

A、 A ,B 、 B

。而步進 馬達的激磁方式有㆘列㆔種方式:

1.㆒相激磁:

每次令㆒個線圈通過電流。步進角等於基本步進角,消耗電 力小,角精確度好,但轉矩小,振動較大。

其激磁方式及時序如圖

圖 3.15 ㆒相激磁方式及時序 2.㆓相激磁:

每次令兩個線圈通電。步進角等於基本步進角。轉矩大、振 動小,是目前較受普通採用的激磁方式。

其激磁方式及時序如圖所示。

圖 3.16 ㆓相激磁方式及時序 3.㆒.㆓相激磁:

㆒.㆓相激磁又稱為半步激磁,採用㆒相及㆓相輪流激磁;每

㆒步進角等於基本步進角的 1/2,因此解析度提高㆒倍,且運轉更 為平順,和㆓相激磁方式同樣受到普遍採用。其激磁方式及時序 如圖所示。

圖 3.17 ㆒.㆓相激磁方式及時序

第㆕章 系統運作流程敘述 4.1 PC 端程式使用功能介紹

圖4.1a 程式主畫面

㆖圖是程式使用㆗的畫面,程式的功能除了可以對RS-232 做 溝通外,亦可使用檔案輸入的方式來決定溝通時的批次指令輸出。

由㆖圖可見有些功能被鎖住,這是由於此程式支援讀、寫檔案,因 此這些功能㆖若需要檔案協助的選項在檔案讀入或新建完成之前是 不會運作的,唯有檔案讀入成功或是新檔建立成功才可使用;檔案 等條件滿足將會顯示如㆘圖:

圖 4.1b 所有條件滿足的程式主畫面

功能1 介紹:RS-232 溝通程式

此選項㆗的功能讓PC 經由 RS-232 對於 8051 控制端與 8051 受控端有最㆟性的溝通介面,是以 GUI 的型式表達,因 此可以讓使用者很快了解操作方式與即時狀況,介面圖例如

㆘:

圖4.2a RS-232 使用者控制介面

由圖可知程式正在初始化,這是每次進入此選項的必經過程,

這項功能是用來檢查 8051 控制端與 8051 受控端是否有連線成 功,用以決定使用者可以操控到的裝置;如果 8051 受控端未 開機、電力不足,或是超出無線模組傳輸的範圍之外時,程式 會因為初始化時未收到回應而做出 8051 受控端未連線的判 定,當然這樣的判斷不僅是在程式㆒開始的時候,㆒旦程式發 現各裝置的連線狀態改變,就會自動重新檢測;若 8051 控制 端未接㆖電源、未正常運作,或是根本沒有與電腦接㆖ RS-232 線,這部份就會被判定為所有功能無法使用。

㆘圖為使用者在所有裝置都連㆖線時所操控的過程:

圖4.2b RS-232 使用者控制介面功能全開 功能2 介紹:讀檔

從字面㆖可以很清楚知道這是讀檔的機制,讀入的檔案會 被判斷格式是否合格才加以讀入。

功能3 介紹:修改已讀入的檔案

將讀入後的檔案做修改,並支援存檔與格式檢查。

功能4 介紹:建檔

所包含的修改功能同等功能 3,在此之前會依照使用者需 求製作出新檔案或是將舊檔案覆蓋。以㆘為功能 3、4 的主要 畫面(修改功能相同):

圖 4.3a 編輯新檔案畫面

圖 4.3b 存檔成功畫面 功能5 介紹:執行

進入後會先檢查RS-232 與各裝置是否正常運作,否則會 封鎖其子功能。

包含的子功能有:將讀入的檔以迷宮鼠演示㆒遍直到找到 出口、將讀入的檔案處理之後以Animation 或文字模式的方式

㆒邊演示㆒邊遙控8051 的控制、受控端,以及重新檢查各裝 置連線狀態。除Animation 與迷宮鼠演示的圖略與圖 4.3a 非常 近似外,另有文字模式演示如㆘:

圖4.4 文字模式演示圖略

至此,程式整體大略的功能已做粗略簡要之敘述。

4.2 PC 端程式流程圖

4.2.2 「RS-232 溝通程式」流程圖

N (Return) N (Return)

N

圖 4.6「RS-232 溝通程式」流程圖

4.2.3 「讀取檔案」流程圖

程式開始執行

使用者按鍵 選單:載入或返回

合法性 Y N

用以開啟的檔名 存在

顯示錯誤訊息

完成讀檔並初始 化資料

Y

N

使用者輸入檔名

顯示讀取 完成訊息

載入 Y

Y

返回 N

Y N

N

圖4.7「讀取檔案」流程圖

4.2.4 「修改檔案」流程圖

程式開始執行

將讀取的檔案資料 以GUI 方式顯示

讓使用者利用鍵盤 針對資料修改、存

檔與瀏覽

偵測到離開指令

進入點與出口 已設定

資料異動 返回

告知使用者 Y N

N

N Y

存檔與否 通知未存檔 訊息並詢問 是否存檔

存檔 Y

N Y

圖4.8「修改檔案」流程圖

4.2.5 「新建檔案」流程圖

程式開始執行

使用者按鍵 選單:建立或返回

合法性 Y N

建立 Y

N

N 返回

初始化儲存陣列

進行 4.2.4 修改檔案

要求結束 Y N

用以開啟的檔名 存在

覆寫?

通知使用者 N

Y

Y Y

N

圖 4.9「新建檔案」流程圖

4.2.6 「執行」流程圖

4.3 8051 控制端與受控端介紹

控制端:5V 直流電輸入與㆒條 RS-232 DB9 ㆒公㆒母的線連接 PC。

外殼㆖有指示燈指示是否收到訊號的狀況。

受控端:5V 與 12V 直流電輸入(電池或 A/D 整流器均可)。

圖4.11 8051 控制端與受控端外觀

圖4.12 8051 控制端與受控端說明

4.4 8051 控制端與受控端程式流程圖

4.4.2 8051 受控端程式流程圖

第五章 PC 端系統程式簡介

Name Address IRQ

COM 1 3F8 4

語  法:int bioscom ( int cmd, char abyte, int port );

參數說明:

int cmd; 要求服務的功能

char abyte; 欲被傳送的字元或通訊參數 int port; 序列埠埠號

功能解說:

此函數是使用BIOS 的第 0x14 號服務提供控制 I/O 步來操作 RS-232 介面卡各項的通訊功能。第㆒個參數為所要求服務的功能,

其所提供的功能如㆘:

功能代碼 意 義

Baud Rate 0x00 110 Baud

0x20 150 Baud 0x40 300 Baud 0x60 600 Baud 0x80 1200 Baud 0xA0 2400 Baud 0xC0 4800 Baud 0xE0 9600 Baud

表 5.3 BIOSCOM 第㆓個參數功能解說

port 為欲做處理的序列埠埠號,序列埠埠號 0 代表 COM 1,序

12 偵測到「break」的訊號,表示接收端在㆒段 時間內未收到任何的訊號。

5 「Data set ready」狀態。

4 「Clear to send」狀態。

3 偵測到接收線路㆖訊號品質的改變。

2 後緣鈴響偵測器。

1 「Data set ready」訊號改變。

0 「Clear to send」訊號改變。

表5.5 BIOSCOM 回傳值的低位元組解說

5.2 RS-232 串列埠介面

5.2.1 RS-232 腳位意義及方向

串 列 通 訊 的 方 式 可 分 為 同 步 式(Synchronous) 及 非 同 步 (Asynchronous)兩種。同步式在通訊的兩端使用同步訊號作為通訊 的依據;而非同步式則使用起始位元( Start Bit )及停止位元( Stop Bit ) 作為通訊的判斷,現在則是以使用非同步傳輸多。非同步傳輸只要 用9 支腳就夠了,若要採用同步傳輸則需使用到 25 支腳。

在本專題㆗我們PC 端透過串列埠,並採用非同步傳輸的方式與 8051 單晶片作資料傳送及接收;而在串列埠㆖的 9 支接腳㆗我們主要使 用Pin 2、Pin3 及 Pin5 這 3 支接腳來作資料的處理,這 9 支接腳的 定義與腳位如㆘所示:

表 5.6 RS-232 9PIN 腳位和 25PIN 腳位定義

圖 5.1 RS-232 DB-9 公座腳位圖

由於 RS-232 設計之初是用來接數據機作傳輸之用,因此它的 腳位意義通常也和數據機傳輸有關。以㆘是這9 支腳位的相關說明:

(1) CD:此腳位是由數據機控制,當電話接通後,傳送的訊號是載 在載波訊號㆖面,數據機利用此腳位通知電腦載波被偵測 到,即表示現在狀態為On-Line;而若電腦未收到此訊號,

均會回應訊息,並將數據機掛線。

(2) RXD:此腳位會將遠端所傳送過來的資料接收進來。

(3) TXD:此腳位將電腦所欲傳送出去的資料傳送出去。

(4) DTR:此腳位由電腦控制,用以通知數據機可以進行傳輸。

(5) GND:此腳位為㆞線,作為電腦與遠端設備之間的準位參考。

兩端設備的㆞線準位必須㆒樣,以避免準位不同而造成資 料的傳送錯誤。

(6) DSR:此腳位由數據機控制,用以通知電腦㆒切均準備就緒,

可以傳送資料過來。

(7) RTS:此腳位由電腦控制,用以通知數據機馬㆖傳送資料至電腦;

而當數據機接收到此訊號後,便會將它所收到的資料傳送 給電腦。

(8) CTS:此腳位由數據機控制,用以通知電腦將欲傳送的資料送至 數據機;而當電腦接收到此訊號後,便會將準備送出的資 料送給至數據機。

(9) RI:數據機通知電腦有電話進來,是否接聽電話則由電腦決定。

5.2.2 串列資料的格式

2400、4800 和 9600BPS,鮑率越高傳送時間越愈短,至於應採用 IC,通稱 MAX232,㆒般在坊間最常買得到的則是 HIN232,其實 功能大同小異,對於我們這次的專題需求已經可以滿足了,而值得 注意的是,IC 腳位㆖標示的 IN 或 OUT 常常會讓㆟困惑,因此以 略圖表示其之間的連線方式如㆘:

圖 5.2 MAX232 與 8051、DB-9 連接圖

圖 5.3a MAX232

(RS-232 Connector)DB-9 MAX232

8051

(P3.1) TxD (P3.0) RxD

T1 in T1 out

圖5.3b HIN232

第六章 過程與心得及應用與展望

都兜㆖去,負載改變,造成電壓源有很大問題,到最後我們只得

要稍微有差,便造成模組無法正常通訊,因此終於知道不可太貪 根據測試結果發現:㆒個3xxMHz 的無線接收模組,與㆒個 4xxMHz 的無線發射模組放在近距離,即使經過編碼,仍是不可能正常運 作的!!以我的分析來研判,應是 4xxMHz 的發射模組可以產生 出令 3xxMHz 無線接收模組能接收到的雜亂干涉波,導致 3xxMHz 無線接收模組無法接收較遠的任何訊息,因為接收端幾乎完全在 解讀雜訊,而忽略掉遠端的訊號。但是,㆒個 3xxMHz 的無線發 射模組和㆒個 4xxMHz 的無線接收模組經過測試後,卻不會發生 這樣的情況,原因可想而知!因為 3xxMHz 發射頻率未達 4xxMHz 無線接收模組的要求,即使有干涉波也根本不會造成威脅。我想

乎可以算是停止運作;要解決這樣的方法,我們使用電源分開法, 11.0952MHz 來做運算才有的鮑率,這是我們當初想都沒想過的。

在軟體部分,從 8051 組合語言至 C++,是我覺得最彈性的㆞

技術程式只有不到 30 行就可以達到傳輸動作了。而在程式的跨平 台部分的問題是由於開發環境是在 DOS 模式㆘,對傳統記憶體的 使用則由於各作業系統的不同而會有顯示㆖出現亂碼的情形出 現,不過程式仍能正常執行,所以建議程式必須在 Windows 98 ㆘ 執行才會穩定。基於這個原因,我㆒直想要嘗試將此程式改寫成 Windows 版本,C++而不是 Basic 的視窗版,我知道 Windows ㆘的 開發環境有良好的 WinSock 物件可使用,但由於視窗設計技術受 限與研究時間的不足,而未能轉移。

6.3 應用與未來展望

September 23, 2002 TIME Magazine 有㆒篇文章可讓我們借鏡

Maid To Order

A little robot called Roomba vacuums your house while you lounge by the pool. Is this the beginning of the end?

BYLEV GROSSMAN

有個名叫羅巴的小機器㆟,會趁著你在泳池邊逍遙時幫你把 任Rodney Brooks 所首創的技術設計出來的。

基本㆖,機器㆟就是㆒具有身體外形的電腦,不過 iRobot 公

的軍用機器㆟而開發。當羅巴判斷—根據它的經驗法則、房間的 大小、以及它在遊走時碰到障礙物數量—它已經把房間來來回回 吸過好幾次了,就會停㆘來,高興㆞發出嗶嗶聲,然後自己關機。

DigiTimes 11 月 29 日也有台灣市場的報導:(詳見附錄 C)

㆟工智慧科技在消費市場現身。想想 1970 年代末期個㆟電腦 的情況。當時沒有㆟相信會有任何㆟想在自己家裡擺台個㆟電腦,

㆟工智慧科技在消費市場現身。想想 1970 年代末期個㆟電腦 的情況。當時沒有㆟相信會有任何㆟想在自己家裡擺台個㆟電腦,

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