DC 馬達控制器

本論文所使用的DC 馬達控制器，是由 Parallax 公司生產的 HB-25 馬達控 制器[53]。HB-25 馬達控制器結合了簡易伺服控制的 H-bridge，這不只是連結到 PCB(Printed Circuit Board)的邏輯操作和高電流的馬達驅動晶片；HB-25 還包含 了一個有效的熱流設計，就是此控制器已完成透過機器散熱器和利用風扇吸引 空氣覆蓋在 H-bridge 上。此外，使用一個熱流結合代理器去轉換熱量，並從馬 達驅動晶片到散熱器上，結合成一個有良好熱流特性且不需其他硬體來散熱的 高電流馬達控制器。其特性說明如下：(1) 可控制一個直流馬達為一個連續旋轉 伺服器；(2) 與所有的 Parallax 微控制器相容；(3) 當接收到無效的脈波時，內 建自動斷電器啟動；(4) 具有保險絲開關及額定電流保護。餘下規格如表 5-1 所 示：

表5-1 HB-25 規格 5-11(a))或連結控制兩個 HB-25(圖 5-12(a))。

錯誤重設 自動

指示器 正確電源供應(green)，錯誤(red) 保險絲 Mini ATC Standard

降溫器 風扇

重量 2.5oz (71 grams) 尺寸 1.6"x1.6"x1.9"

底座: 2ea 6-32 screws on .800" centers 內容物 25A 保險絲

上表中所提到的 HB-25 操作模式，分為單一及雙重(Single/Dual)馬達控 制，從單一輸出/輸入埠即可決定控制一個或兩個HB-25，其操作模式圖分別表 示於圖5-10 與 5-11 中，而表 5-2 為 HB-25 的接腳說明。

(a) 連接圖

(b) PWM 脈波圖

圖5-10 操作模式一：(a) 連接圖；(b) PWM 脈波圖[53]

(a) 連接圖

(b) PWM 脈波圖

圖5-11 操作模式二：(a) 連接圖；(b) PWM 脈波圖[53]

表5-2 HB-25 接腳說明 圍為0.8ms~1.5ms~2.2ms，而負脈波範圍只要大於 5.25ms 即可。在轉速上，1.5ms 的轉速最小，到 0.8ms 轉速為正向最大，相反的 2.2ms 轉速則為反向最大。其 8051 單晶片 MPC82G516AF(含有 44 隻腳 PQFP 包裝)，且有相關的電路對應到 該IC 的功能，並將所有的 I/O 連接到個別的輸出埠上(如圖 5-12 所示)，因此，

使用者可以透過I/O 埠與自行設計的電路連接。在初始值上，IC 82G516 的電路 都為 Low，所以當使用者接到外部電路並不會受到影響。目前所預設的振盪器

為 24Mhz，並且附上一個 22.1184Mhz 的振盪器方便給使用者切換使用 (J10：

24MHz；J11： 22.1184MHz ) 。其特色如下：

z 笙泉專利的 OCD(On-Chip-Debug)技術。

z MCU 內建即時除錯功能。

z 獨立的雙接腳串列介面，不佔用系統的接腳。

z 直接相容於 Keil 的 8051 IDE 除錯模擬介面。

z 使用 USB 連接電腦於系統上。

z 包含所有 MPC82G516 功能的應用電路。

在MPC 82G516 學習板上，本論文主要使用 IC 82G516，將其功能透過撰 寫程式Keil C 語言實現。此外，在本論文中的 IC 82G516 為連接各個裝置的核 心，其功能為：(1) 控制步進馬達；(2) 接收 FPGA 的距離訊號；(3) 控制機器 手臂；(4) 輸出 PWM 訊號給馬達控制器。

圖5-12 MPC82G516AF 周邊電路以及外部連接電路[54]

本論文中所採用的腳位如表5-3 所示，並透過程式修改接腳為本論文所需

要的腳位，而非使用手冊中的初始值，這些腳位與其他裝置的連接圖將會在5.4

開汲極(Open-Drain)的雙向 輸入/輸 出(I/O)埠

P3.0 5

在本論文中，IC 82G516 為所有裝置的開關，一切均從 IC 82G516 開始。

當IC 82G516 開始執行後，步進馬達會開始轉動，FPGA 並運作 CCD 擷取影像 與計算距離，當接收完所需資訊後，IC 82G516 輸出訊號控制機器手臂夾取物 品，也會輸出PWM 脈波訊號給馬達控制器，讓移動機器人開始移動。