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1、运动控制系列芯片HCTL摘要：HCTL-1100是美国Agilent公司消费的高性能通用运动控制系列芯片。利用它可以与主处理器、放大器、电机和增量式编码器构成一个完好的运动控制系统。因此HCTL-1100可广泛应用于打印机、医疗器械、原材料加工和各种自动化控制领域。文中介绍了HCTL-1100芯片的构造、原理及应用。 关键词：HCTL-1100 运动控制 单片机 电机 增量式编码器 1、HCTL-1100的特性 HCTL-1100是美国Agilent公司消费的高性能通用运动控制系列芯片，它内部集成了数字滤波器、换向器等可编程器件，因此可以使系统使用最少的元件来实现运行控制，这样不仅减轻了上位主
2、机的控制负担，同时还具有很大的灵敏性。HCTL-1100的主要特点如下： 功耗低； 具有PDIP和PLCC两种封装形式； 可用来控制直流有刷、直流无刷和步进电机； 内含可编程数字滤波器和换向器； 具有8位并行和PWM脉宽调制电机额定值输出端口； 与TTL电平兼容； 带有协调多个HCTL-1100的SYNC同步引脚； 具有100kHz2MHz的工作频率范围； 带有编码器输入端口。 2、TCTL-1100的引脚功能 TCTL-1100具有40-PDIP和44-PLCC两种封装形式：图1和图2分别为这两种封装形式的脚排列图。 HCTL-1100运动控制芯片各主要引脚的功能讲明如下： 同步引脚SYNC
3、 该引脚只在INIT/IDLE形式下有效。可用来同步两个或者多个芯片。将多个芯片的SYNC端连在一起来接收上位机的命令可实现同步控制。 限位引脚LIMIT 用于输入紧急限位标志，低电平有效。当该脚有效时，器件将进入INIT/IDLE形式，去除电机额定值并切断电机电源，同时去除三个控制形式标志。当由INIT/IDLE形式重新进入控制形式后，这些标志可自动恢复原值。不用时应将该脚连到VDD，否那么会引起触发而使系统进入错误的紧急状态。 停顿引脚STOP 该停顿标志仅适用于积分速率形式，低电平有效。有效时，系统将会减速直到停顿，同时将保持零速度状态直到该位变高和新的速度命令被接收为止。不用时也应将该
4、端连到VDD。 编码器输入引脚CHA，CHB，INDEX 这三个引脚可用于接收增量式编码器的TTL，电平输出。共中通道A和B所接收的信号将被编码成24位位置计数器信号并从换向器输出。 电机额定值端口MC0-MC7 八位电机额定值端口由存放器R08H组成，该存放器的数据将直接传到外部引脚MC0-MC7。其中MC7是最高有效位，R08H可读可写，写入时通常为INIT/IDLE状态。 脉宽调制PWM输出端口PLUSE，SIGN PWM端口由PULSE和SIGN引脚组成。该端口输出的电机额定值为带有正负极性的脉宽调制信号。 梯度式引脚PROF 该引脚与内部状态存放器的软件标志位4位连，也可由标志存放器
5、R00H的位0表示。当引脚和标志位为高时，说明系统正处于梯度式挪动状态。挪动完毕后，控制器将对该标志位清零。应当留意：标志位清零的那一刻并不说明电机已停顿工作。因此，它只是命令描绘的完成而不是实际操纵的完成。假如电机在挪动中发生延迟而能跟上命令所要求的物理挪动，那么标志位将在挪动完成前被清零。 初始化/空闲引脚INIT 该引脚的状态用于说明HCTL-1100正处于初始化/空闲状态，它应与内部状态存放器的位5相连，也可由标志存放器R00H的位1表示。 换向器引脚PHAPHD 这些引脚用于驱动无刷或者步进电机。使用时可以对这四个引脚进展编程，以用于驱动多相电机的每个线圈。 3、工作原理 HCTL-
6、1100可通过8位双向地址数据复用端口与主机相连，以接收运动控制命令并控制电机带动目的系统运动，同时从增量式编码器的积分输出端接收位置或者速度反应信息。将该信息与预置的额定值进展比拟，并将矫正后的值输出给控制电机便可以带动目的系统的运动。图3为其运动控制原理框图，图4所示为HCTL-1100的内部构造框图。 4、HCTL-1100的存放器 HCTL-1100的工作经过由内部的64个八位存放器控制。其中35个存放器用于进展初始化或者命令字的写入等操纵。剩余的29个作为临时存放器，但这些存放器不能直接使用。可用的35个存放器可分为一般控制、输出、滤波器和换向器四类。一般控制存放器又包括标志存放器R
7、00H、可编程计数器R05H、状态存放器R07H、采样定时存放器R0FH、读实际位置和预置实际位置存放器等。而输出存放器包括制止极性转换，8位电机额定值和脉宽调制额定值输出那么包括电机额定值存放器R08H和脉宽调制额定值存放器R09H两种。 5、工作流程 HCTL-1100有三种设置途径和四种控制形式可供用户选择。三种途径包括复位、初始化/空岁和排列对齐。四种控制形式分别为：位置控制、比例速率控制、梯形速度控制和积分速度控制。 图5给出了怎样用命令来设置途径和切换控制形式的流程图。 6、详细应用 用HCTL-1100与主机以8051为例接口时，可通过8051的I/O端口P1.0P2.3来控制HCTL-1100的读/写、输出使能、片选、地址锁存和复位等控制引脚。其局部软件程序如下： RD1100：SETB P2.0 ；设置读/写状态为读 MOV P，1B ；锁存地址 CLR P2.3 ；锁存地址 CLR P2.3 ；发地址锁存信号脉冲 SETB P2.3 MOV P1,#0FFH CLR P2.2 ；发片选信号脉冲 SETB P2.2 NOP ；延时4s，为1MHz的HCTL-1100提供足够的时间 CLR P2.1 ；设置输出势能引脚为效 MOV A，P0 ；从1100获取数据 SETB P2.1 ；使输出势能无效 RET 0