專利名稱：差額比較器和直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字集成電路，涉及到硬件邏輯電路計(jì)算器以及直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。
在數(shù)字電路中，比較器只比較兩個(gè)數(shù)的大小，要想知道差額就必須借用計(jì)算器，使用減法程序來實(shí)現(xiàn)，大家知道，計(jì)算器是由單片機(jī)制成，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能強(qiáng)大，如果只用來做減法，有點(diǎn)大材小用，也不方便。
擁有人造肌肉是機(jī)器人制造者的夢想，為此大家想出了多種方法來實(shí)現(xiàn)它的功能，但由于各種缺陷，都不夠理想。在中國專利申請?zhí)?00410069382X《人造肌肉和仿真機(jī)器人》和中國專利申請?zhí)?00520002353.1《多極動(dòng)子數(shù)控直線步進(jìn)電機(jī)》中提供的直線步進(jìn)電機(jī)，它們主要有以下缺點(diǎn)它的控制電路龐雜，給制造和使用帶來很多不便、高成本、實(shí)用性差。
本發(fā)明的目的是提供一種差額比較器，它由硬件數(shù)字邏輯電路組成，其結(jié)構(gòu)簡單，能計(jì)算出兩個(gè)數(shù)之間的差額。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是利用差額比較器控制器直線步進(jìn)電機(jī)的通用集成電路，它可以大幅減少電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中的器件，縮小控制電路板所占用的空間，加強(qiáng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的自我感知能力，提高電機(jī)的綜合性能。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的差額比較器由多個(gè)計(jì)算單元組成，每一個(gè)計(jì)算單元，設(shè)置兩個(gè)二進(jìn)制輸入端，A端和B端，A端連接異或門(1)的一個(gè)輸入端，異或門(1)的另一個(gè)輸入端連接借位輸入端(11)(或連接相鄰的低位計(jì)算單元的借位輸出端)，異或門(1)的輸出端，連接異或門(3)的一個(gè)輸入端，在異或門(1)的輸出端和另一個(gè)輸入端，連接與門(2)的兩個(gè)輸入端，與門(2)的輸出端連接或門(5)的一個(gè)輸入端，異或門(3)的另一個(gè)輸入端連接B端，輸出端連接或門(6)的一個(gè)輸入端，在B端和異或門(3)的輸出端，連接與門(4)的兩個(gè)輸入端，與門(4)的輸出端連接或門(5)的一個(gè)輸入端，或門(5)的另一個(gè)輸入端，連接與門(2)的輸出端，或門(5)的輸出端連接借位信號輸出端(13)(或連接高位計(jì)算單元的借位輸入端)，借位信號輸出端(13)也是A小于B時(shí)的信號輸出端、也是輸出反向信號和加一信號的輸出端，在差額比較器的最高計(jì)算單元，借位信號輸出端(13)用于聯(lián)接數(shù)字反向控制端(12)，異或門(3)的輸出端連接異或門(6)的一個(gè)輸入端，異或門(6)的另一個(gè)輸入端，連接使數(shù)字反向的控制端(12)，輸出端連接異或門(7)的一個(gè)輸入端，異或門(7)的另一個(gè)輸入端連接進(jìn)位輸入端(17)或叫加一輸入端(17)(或連接相鄰的低級計(jì)算單元的進(jìn)位輸出端)，異或門(7)的輸出端連接寄存器(9)，與門(8)的兩個(gè)輸入端，與異或門(7)的兩個(gè)輸入端并連，輸出端連接進(jìn)位信號輸出端(14)(或連接相鄰的高位計(jì)算單元的進(jìn)位輸入端)，寄存器(9)的控制端連接時(shí)鐘控制輸出使能(16)，輸出端連接單元計(jì)算結(jié)果輸出端(10)，在各計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果輸出端，連接多輸入異或門的輸入端，異或門的輸出端，連接差額比較器的全同輸出端(15)。
直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路，是由時(shí)鐘、分頻器、計(jì)數(shù)器、比較器、觸發(fā)器、門電路、摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器、移位寄存器、鎖存器、開關(guān)電路等組成，具有預(yù)置數(shù)功能計(jì)數(shù)器(a3)的脈沖輸入端連接分頻器(a7)，控制端(0)通過觸發(fā)器(a1)和或門(a2)，連接計(jì)數(shù)器(a3)和計(jì)數(shù)器(a10)的運(yùn)行/暫?？刂贫?，或門(a2)的另一個(gè)輸入端連接或門(a4)的輸出端，或門(a4)的一個(gè)輸入端連接一個(gè)反向器，計(jì)數(shù)器(a3)的置數(shù)輸入端連接輸入端(18)和與門開關(guān)(O1)的輸出端，計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，分為三路，第一路，連接計(jì)數(shù)器(a10)的脈沖輸入端；第二路，連接的與門(a5)的一個(gè)輸入端，與門(a5)的另一個(gè)輸入端連接一個(gè)反向器的輸出端，和移位寄存器(f1)的串行信號輸入控制端，與門(a5)的輸出端，連接移位寄存器(f1)的串行信號輸入端，移位寄存器(f1)的脈沖輸入端連接與門(a6)的輸出端，與門(a6)的一個(gè)輸入端連接反向器，另一個(gè)輸入端連接分頻器(a7)，移位寄存器(f1)的方向控制端連接反向器(a8)、與門(D0)和計(jì)數(shù)器(a10)的方向控制端；第三路，連接與門(B1)的一個(gè)輸入端；計(jì)數(shù)器(a10)的輸出端連接比較器(a9)，比較器(a9)的另一個(gè)輸入端連接信息輸入端(19)，和與門開關(guān)(O2)的輸出端，比較器(a9)的大于輸出端連接異或門(D3)一個(gè)輸入端，異或門(D3)輸出端連接異或門(D2)的一個(gè)輸入端，異或門(D2)的另一個(gè)輸入端連接方向控制端(23)，異或門(D2)的輸出端連接異或門(D1)的一個(gè)輸入端，異或門(D1)另一個(gè)輸入端連接比較器(e2)的全同輸出端，異或門(D1)的輸出端連接與門(D0)的一個(gè)輸入端，比較器(a9)的全同輸出端與比較器(D8)的全同輸出端相聯(lián)，并與觸發(fā)器(B0)輸入端連接，與其連接的還有與門(D4)、或門(D5)、異或門(D6)每個(gè)的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器(B0)的輸出端，分為五路，第一路，連接與門開關(guān)(O1)控制端前面的反相器；第二路，連接與門(B1)的一個(gè)輸入端，與門(B1)的另一個(gè)輸入端，連接計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，與門(B1)的輸出端連接與門(B2)的一個(gè)輸入端，與門(B2)的另一個(gè)輸入端連接時(shí)鐘(B3)，與門(B2)的輸出端連接移位寄存器(f1)的脈沖輸入端；第三路，通過一個(gè)反向器，連接移位寄存器(f1)的串行信號控制端，和與門(a5)的一個(gè)輸入端，與門(a5)的另一個(gè)輸入端連接，計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，與門(a5)的輸出端連接移位寄存器(f1)的串行信號輸入端；第四路，通過反向器連接與門(a6)的一個(gè)輸入端，與門(a6)的另一個(gè)輸入端連接分頻器(a7)，輸出端連接移位寄存器(f1)的移位脈沖輸入端；第五路，連接與門(B4)的一個(gè)輸入端，與門(B4)的另一個(gè)輸入端連接差額比較器(c2)的全同輸出端，差額比較器(c2)的全同輸出端，還通過反向器連接計(jì)數(shù)器(e12)的復(fù)位清零控制端，差額比較器(c2)的兩個(gè)輸入端，分別連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)和計(jì)數(shù)器(a10)的輸出端，摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)連接模擬信號輸入端(20)，與門(B4)的輸出端連接觸發(fā)器(c0)，觸發(fā)器(c0)的輸出端，分為四路，第一路，連接與門開關(guān)(O2)控制端前面的反相器；第二路，通過反向器連接或門(a4)的一個(gè)輸入端；第三路，連接與門(c3)的一個(gè)輸入端，與門(c3)的另一個(gè)輸入端，連接計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，它的輸出端連接鎖存器(f2)的控制端，和開關(guān)電路(f3)的控制端；第四路，連接與門(D0)的一個(gè)輸入端；第五路，連接比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)和計(jì)數(shù)器(e12)的電源控制端，單程/往返控制端(21)連接觸發(fā)器(D7)，觸發(fā)器(D7)的Q端連接異或門(D6)，異或門(D6)的另一個(gè)輸入端連接比較器(a9)和(B8)的全同輸出端，異或門(D6)的輸出端，連接或門(D5)的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器(D7)Q的反向輸出端，連接或門(D5)的另一個(gè)輸入端，或門(D5)的輸出端連接或門(a4)的一個(gè)輸入端，或門(a4)的另一個(gè)輸入端，連接一個(gè)反向器，或門(a4)的輸出端，連接或門(a2)的一個(gè)輸入端，或門(a2)的輸出端，連接計(jì)數(shù)器(a3)和計(jì)數(shù)器(a10)的運(yùn)行/暫?？刂贫?，觸發(fā)器(D7)Q的反向輸出端，還連接與門(D4)的一個(gè)輸入端，與門(D4)的另一個(gè)輸入端連接比較器(a9)和(B8)的全同輸出端，與門(D4)的輸出端，連接觸發(fā)器(D9)的輸入端，觸發(fā)器(D9)的輸出端連接異或門(D3)的一個(gè)輸入端，比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)每個(gè)的一個(gè)輸入端，連接差額比較器(c2)的差額輸出端，另一個(gè)輸入端連接與門開關(guān)(O1)的輸入端W，其中比較器(e2)的一個(gè)輸入端，是通過反相器與與門開關(guān)(O1)的輸入端W，比較器(e2)的全同輸出端，連接輸出端Y和異或門(D1)的另一個(gè)輸入端連接的；比較器(e3)的全同輸出端連接輸出端T；比較器(e4)的全同輸出端連接輸出端H；比較器(e5)的全同輸出端連接輸出端R；輸入端h連接觸發(fā)器(e10)和異或門(e11)的輸入端，觸發(fā)器(e10)的輸出端，連接異或門(e11)的另一個(gè)輸入端，異或門(e11)的輸出端，連接與門(e7)和(e9)；輸入端t連接或門(e1)，或門(e1)的輸出端，連接或門(e8)的一個(gè)輸入端，或門(e8)的輸出端連接與門(e9)的一個(gè)輸入端，與門(e9)的輸出端，還連接與門(e0)的一個(gè)輸入端，與門(e0)的另一個(gè)輸入端連接時(shí)鐘(B3)，與門(e0)的輸出端連接計(jì)數(shù)器(e12)的脈沖輸入端；輸入端r連接或門(e1)的另一個(gè)輸入端，和或門(e6)的一個(gè)輸入端，或門(e6)的輸出端連接與門(e7)的一個(gè)輸入端，與門(e7)的輸出端連接與門(e6)的另一個(gè)輸入端，還連接計(jì)數(shù)器(e12)的計(jì)數(shù)方向控制端，計(jì)數(shù)器(e12)的輸出端連接，電壓控制信號輸出端。
直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的外部輔助設(shè)備包括直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的外部連接設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線(27)、驅(qū)動(dòng)器(29)、磁控開關(guān)(31)，其中，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線(27)連接直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的驅(qū)動(dòng)信號輸出端(25)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(29)并連在驅(qū)動(dòng)總線(27)上，在電機(jī)線圈(30)的表面，設(shè)置磁控開關(guān)(31)，磁控開關(guān)(31)連接在數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(28)的輸出端，與各驅(qū)動(dòng)器(29)的電源之間。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(28)的輸入端連接電壓控制信號輸出端(24)。驅(qū)動(dòng)器(29)是由開關(guān)三極管組成，按順序分單雙數(shù)通過磁控開關(guān)(31)與正負(fù)電源線連接，兩個(gè)開關(guān)三極管的輸出端連接線圈(30)上的一個(gè)電極(34)。(如1和2連接一個(gè)，3和4連接一個(gè)。)在電機(jī)線圈(30)的一端設(shè)置距離探測器，探測器的輸出端連接直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的模擬信號輸入端(20)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是差額比較器的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，它可以像比較器一樣使用方便，它除了可以計(jì)算出差額外，還可以通過與比較器或多輸入與門的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的窗口比較器，和邏輯控制器，用于溫度、氣味、距離、電壓以及步進(jìn)電機(jī)的調(diào)頻，也可以用在聲、光、波的探測領(lǐng)域。
直線步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)集成電路的優(yōu)點(diǎn)是通過與輔助電路的結(jié)合，把復(fù)雜的電路簡單化，適用于各種直線步進(jìn)電機(jī)，集成和化簡后的驅(qū)動(dòng)電路減少了電子器件，和電路板的面積，既節(jié)省了所占空間，又降低了成本。使用霍爾效應(yīng)器件，可以增加感知電機(jī)位置的準(zhǔn)確性，便于控制和消除誤動(dòng)。通過上述的改造，使其更接近了肌肉的物理性能。
以下結(jié)合附圖
對差額比較器和直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路以及外設(shè)的細(xì)節(jié)作具體的描述。
圖一是差額比較器的電路圖。
首先，把二進(jìn)位的兩個(gè)數(shù)分別送到輸入端A和B，A端連接異或門(1)的一個(gè)輸入端，在異或門(1)的輸出端和輸入端，連接與門(2)的兩個(gè)輸入端，使用與門(2)的目的是，在異或門(3)輸出正的情況下，判斷是否是借位信號輸入端是正，也就是判斷低位是否在此借到了位，如果與門(2)輸出正，說明沒借到位，把該信號送入或門(5)的一個(gè)輸入端，準(zhǔn)備向下一個(gè)計(jì)算單元繼續(xù)借位，如果與門(2)輸出零，借位信號到此為止。異或門(1)把一個(gè)輸入信號和借位信號的計(jì)算結(jié)果，送入異或門(3)的一個(gè)輸入端，把它與另一個(gè)輸入端B端的數(shù)字作減法運(yùn)算，在異或門(3)的輸出端和輸入端B，連接與門(4)的兩個(gè)輸入端，使用與門(4)的目的是，當(dāng)異或門(3)輸出正的情況下判斷輸入端B是否是正，如果是正說明被減數(shù)小于減數(shù)，需要借位，與門(4)的輸出端連接或門(5)的一個(gè)輸入端，或門(5)的另一個(gè)輸入端連接與門(2)輸出端，或門(5)把借位信息送到下一個(gè)計(jì)算單元或連接借位信號輸出端(13)，借位信號輸出端(13)也是A小于B時(shí)的信號輸出端。異或門(3)把計(jì)算結(jié)果輸出到異或門(6)的一個(gè)輸入端，異或門(6)的另一個(gè)輸入端連接數(shù)字反向控制端(12)，當(dāng)差額比較器的高位端不再極連時(shí)，借位信號輸出端(13)與反向控制端(12)相連，在差額比較器輸入的兩個(gè)數(shù)A小于B時(shí)，借位信號輸出端(13)輸出正，通過反向控制端(12)使異或門(6)成為反向器，使計(jì)算結(jié)果反響。異或門(6)的輸出端連接異或門(7)的一個(gè)輸入端，異或門(7)的另一個(gè)輸入端連接進(jìn)位輸入端(17)或叫加一輸入端(17)，設(shè)置異或門(7)的目的是為了低位加一和低位加一后，可能出現(xiàn)的進(jìn)位，能輸入到計(jì)算結(jié)果中而設(shè)置，當(dāng)差額比較器的低位端不再極連時(shí)，反向控制端(12)與加一輸入端(17)相連，用于加一信號的輸入。異或門(7)的輸出端連接寄存器(9)的控制端，寄存器(9)的輸出端連接計(jì)算結(jié)果輸出端(10)，寄存器(9)的控制端，作為時(shí)鐘控制輸出使能(16)，與門(8)的兩個(gè)輸入端與異或門(7)的兩個(gè)輸出端并連，當(dāng)兩端都是正時(shí)，與門(8)輸出進(jìn)位信號，它連接在下一個(gè)計(jì)算單元的進(jìn)位輸入端，或連接進(jìn)位輸入端(14)。在各計(jì)算單元的輸出端(10)，連接多輸入異或門的輸入端，異或門的輸出端，連接差額比較器的全同輸出端(15)。
差額比較器能夠提供兩個(gè)二進(jìn)位數(shù)的差額和全同和小于信號，它最大的特點(diǎn)就是無論在那一端輸入被減數(shù)，都能準(zhǔn)確的計(jì)算出兩個(gè)數(shù)的差額，還能告送你誰大，使該電路的使用者，能在兩個(gè)變化的數(shù)字之間，選擇多個(gè)控制點(diǎn)，進(jìn)行邏輯控制。它的結(jié)構(gòu)要比微控制器簡單的多，也不需要學(xué)習(xí)編程語言，只需要與簡單的多輸入與門或全同比較器進(jìn)行連接，就可以作為控制器使用，非常方便。
差額比較器的使用差額比較器可以作為控制器，連接各種探測器，用于控制溫度、距離、氣味和電壓以及步進(jìn)電機(jī)的調(diào)頻，也可以用于光、聲波的探測。
如下面將向大家介紹的，在直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通用集成電路中，利用差額比較器和距離探測器，組成的阻力與電壓關(guān)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。也可以將控制系統(tǒng)的輸出端加反向器連接頻率輸入端，組成阻力與頻率關(guān)系的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通用集成電路的，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)控制電路e部分，再作詳細(xì)的介紹。
圖2是直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通用集成電路的原理圖。
圖3是直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的外部電路連接圖。
圖4是直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的外部電路中的開關(guān)電路的內(nèi)部電路圖。
圖5是直線步進(jìn)電機(jī)的拋試圖。
在本集成電路中，根據(jù)電路中各部分的功能和啟動(dòng)的時(shí)間的不同，可以分成六個(gè)部分一、電機(jī)數(shù)據(jù)輸入電路a部分計(jì)數(shù)器(a3)是一個(gè)具有預(yù)置數(shù)功能的到計(jì)數(shù)器，(O1)、(O2)是與門開關(guān)。與門開關(guān)(O1)、(O2)的一個(gè)輸入端延伸至片外，用焊接或跳線的方法輸入二進(jìn)制數(shù)的電機(jī)動(dòng)子信息，另一個(gè)輸入端連在一起，成為控制端，通過反向器，控制信息向輸入端(18)、(19)傳遞，與門開關(guān)(O1)輸入的電機(jī)動(dòng)子信息是電機(jī)動(dòng)子中(參見圖5)每一節(jié)永磁體(32)的長度，所覆蓋線圈(30)中通電線圈(33)上面的電極(34)的個(gè)數(shù)。與門開關(guān)(O2)輸入的脈沖的次數(shù)是電機(jī)動(dòng)子中，永磁體(32)的節(jié)數(shù)。與門開關(guān)(O1)的輸出端連接計(jì)數(shù)器(a3)的置數(shù)輸入端(18)，與門開關(guān)(02)的輸出端與輸入端(19)連接。
當(dāng)電路通電初期，計(jì)數(shù)器(a3)以預(yù)置數(shù)為周期，循環(huán)計(jì)數(shù)，它的復(fù)位脈沖輸出端，在每一個(gè)循環(huán)周期輸出一個(gè)正脈沖，把這個(gè)脈沖送入計(jì)數(shù)器(a10)的脈沖輸入端，當(dāng)計(jì)數(shù)器(a10)記錄的脈沖數(shù)與比較器(a9)的另一個(gè)輸入端(19)輸入的數(shù)字電機(jī)動(dòng)子信息相等時(shí)，比較器(a9)的全同輸出端輸出一個(gè)正脈沖，這個(gè)脈沖信號用于啟動(dòng)下一步的電路。上述的設(shè)計(jì)，組成了一個(gè)頻率控制系統(tǒng)，或叫數(shù)字信號發(fā)生器。
控制端(0)連接觸發(fā)器(a1)，通過或門(a2)控制計(jì)數(shù)器(a2)和計(jì)數(shù)器(a10)的運(yùn)行/暫停，當(dāng)觸發(fā)器(a0)置位后，上述的循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)以分頻器(a7)提供的脈沖頻率開始運(yùn)行。計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，除了連接計(jì)數(shù)器(a10)以外，還連接與門(a5)的一個(gè)輸入端，利用在與門(a5)的另一個(gè)輸入端連接的反相器，通過與門(a5)，以與門(a6)提供的分頻器(a7)的頻率、反向器(a8)提供的移位方向，向移位寄存器(f1)的串行信號輸入端，輸入電機(jī)動(dòng)子信息。輸入信息的結(jié)果是使移位寄存器(f1)的并行輸出端，以電機(jī)動(dòng)子中(參見圖四)每一節(jié)永磁體(30)的長度，覆蓋線圈(31)中通電線圈(32)上面的電極(33)的個(gè)數(shù)間隔的出現(xiàn)正信號，當(dāng)脈沖的數(shù)量達(dá)到輸入端(19)輸入的電機(jī)動(dòng)子極數(shù)后，比較器(a9)的全同輸出端輸出正，使觸發(fā)器(B0)置位，觸發(fā)器(B0)置位后，在該電路的電源起之前，不再復(fù)位。
二、驅(qū)動(dòng)信號輸入電路B部分觸發(fā)器(B0)置位后，它在電路中起到的作用有五個(gè)1、通過反向器關(guān)閉與門開關(guān)(O2)，使輸入端(19)不再有信號輸入；2、通過反向器關(guān)閉與門(a5)，不再向移位寄存器(f1)的串行信號輸入端輸入串行信息；3、通過反向器關(guān)閉與門(a6)，使移位寄存器(f1)不在使用二分頻器(a7)提供的輸入脈沖頻率；4、連接與門(B1)的一個(gè)輸入端，使計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位信號輸出端，輸出的脈沖信號，通過與門(B1)的另一個(gè)輸入端送到與門(B2)，與門(B2)連接時(shí)鐘(B3)，使移位寄存器(f1)在計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，輸入的正脈沖時(shí)間內(nèi)，得到兩個(gè)時(shí)鐘移位脈沖。[以上3、4、兩項(xiàng)達(dá)到的目的是為了使直線步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行的平穩(wěn)流暢，線圈上的電極越密越好，為了充分利用線圈電極，設(shè)計(jì)了圖3、圖4中提供的開關(guān)電路(29)與本集成電路配套使用，在開關(guān)電路(29)中，控制信號的輸入端分單雙數(shù)把正負(fù)電源連接到線圈電極(34)上(圖5)，這就要求a、動(dòng)子中永磁體(32)的長度，所覆蓋的線圈(30)中通電線圈(33)上面的電極(34)的個(gè)數(shù)是單數(shù)；b、與其相應(yīng)的移位寄存器(f1)的并行輸出端輸出的正信號間隔，也是單數(shù)；c、為了保持奇數(shù)和偶數(shù)在開關(guān)電路(29)中(圖4)，與正負(fù)電源的連接關(guān)系不變，移位寄存器(f1)每次要移動(dòng)兩位。]；5、連接與門(B4)的一個(gè)輸入端，使觸發(fā)器(c0)處在等待差額比較器(c2)的全同信號輸出的狀態(tài)。這時(shí)循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)仍在運(yùn)行，它仍然以輸入端(18)輸入的信息為脈沖頻率，向計(jì)數(shù)器(a10)輸入脈沖，計(jì)數(shù)器(a10)繼續(xù)計(jì)數(shù)，比較器(a9)的輸入端為零，對計(jì)數(shù)器(a10)不再有限制，計(jì)數(shù)的結(jié)果源源不斷地送入差額比較器(c2)。
三、尋位電路c部分尋位電路，是使驅(qū)動(dòng)信號與電機(jī)動(dòng)子位置相同的電路部分。差額比較器(c2)，計(jì)算來自計(jì)數(shù)器(a10)和摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)之間的差，當(dāng)兩個(gè)數(shù)全等時(shí)，全同輸出端輸出正，通過與門(B4)使觸發(fā)器(c0)置位，(觸發(fā)器(c0)置位后，在該電路的電源不關(guān)閉后從起之前，不再復(fù)位)，觸發(fā)器(c0)置位后，在電路中產(chǎn)生以下五個(gè)結(jié)果第一，使與門開關(guān)(O1)控制端前面連接的反響器輸出變成零，與門開關(guān)(O1)關(guān)閉，輸入端(18)的輸入信號為零；第二，通過反向器使或門(a4)的一個(gè)輸入端變?yōu)榱?，這時(shí)或門(a4)的另一個(gè)輸入端輸入的變化信號可以從輸出端輸出。也可以說，該部分電路處在，當(dāng)或門(a4)的另一個(gè)輸入端為零時(shí)，循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)停止運(yùn)行的狀態(tài)；第三，連接與門(c3)的一個(gè)輸入端，在與門(c3)另一個(gè)輸入端的反向器的作用下，在移位脈沖結(jié)束時(shí)，把移位寄存器(f1)中的電機(jī)動(dòng)子位置信息寫入鎖存器(f2)，并通過開關(guān)電路(f3)送到電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號輸出端(25)，當(dāng)下一個(gè)移位脈沖到來時(shí)，開關(guān)電路(f3)關(guān)閉，鎖存器(f2)向輸出端(25)輸出驅(qū)動(dòng)信號；第四，連接與門(D0)的一個(gè)輸入端，使與門(D0)另一個(gè)輸入端輸入的電機(jī)運(yùn)行方向信號，有效的輸入到計(jì)數(shù)器(a10)和移位寄存器(f1)的方向控制端；第五，為比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)和計(jì)數(shù)器(e1)提供驅(qū)動(dòng)電源。到此為止，本電路的預(yù)備工作結(jié)束，電路和電機(jī)開始進(jìn)入工作狀態(tài)。
四、驅(qū)動(dòng)電路D部分首先向控制端(0)發(fā)出一個(gè)脈沖，使觸發(fā)器(a0)復(fù)位，在向信息輸入端(18)輸入驅(qū)動(dòng)脈沖頻率信息[它決定電機(jī)的運(yùn)行速度]，再向信息輸入端(19)輸入電機(jī)運(yùn)行的目標(biāo)位信息[電機(jī)運(yùn)行到此會(huì)停止或反向]，當(dāng)需要電機(jī)在兩點(diǎn)之間往返運(yùn)行時(shí)，還要向比較器(D8)的信息輸入端(22)輸入另一個(gè)目標(biāo)位的信息。信息輸入完后，向控制端(0)發(fā)出一個(gè)脈沖，使觸發(fā)器(a0)置位，在比較器(a9)小于輸出端輸出的方向信號的控制下，通過異或門(D3)、(D2)、(D1)、(D0)控制電機(jī)的運(yùn)行方向，如果需要讓電機(jī)先反向運(yùn)動(dòng)，就向，方向控制端(23)輸入一個(gè)正信號，通過異或門(D2)實(shí)現(xiàn)方向的選擇。
當(dāng)電機(jī)需要單程運(yùn)行時(shí)，在單程/往返控制端(21)輸入一個(gè)正脈沖，使觸發(fā)器(D7)置位，輸出端Q輸出正，它連接在異或門(D6)的一個(gè)輸入端，異或門(D6)的另一個(gè)輸入端，連接比較器(a9)和比較器(D8)的全同輸出端，異或門(D6)的輸出端連接或門(D5)、再通過或門(a4)和反相器連接與門(a3)，用于控制循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行和停止。也就是當(dāng)觸發(fā)器(D7)置位后，Q端出正時(shí)，比較器(a9)的全同輸出端輸出零時(shí)，循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)啟動(dòng)，當(dāng)?shù)谋容^器(a9)全同輸出端也輸出正時(shí)，循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)停止，完成單程運(yùn)行的任務(wù)。其中，或門(D5)在這里的作用是在保證異或門(D6)輸出的性質(zhì)不變的同時(shí)，也可以保證電機(jī)在往返運(yùn)行時(shí)，循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)始終不停的工作。
當(dāng)電機(jī)需要往返運(yùn)行時(shí)，觸發(fā)器(D7)處在復(fù)位狀態(tài)Q的反響輸出端輸出正，它與或門(D5)、與門(D4)的一個(gè)輸入端相連，與門(D4)的另一個(gè)輸入端連接比較器(a9)、比較器(D8)的全同輸出端，當(dāng)全同輸出端輸出正脈沖時(shí)，通過與門(D4)觸發(fā)觸發(fā)器(D9)，使電機(jī)運(yùn)行反向，到下一個(gè)脈沖到來再次反轉(zhuǎn)。在Q的反響輸出端輸出正的過程中，或門(D5)始終保持輸出正，使循環(huán)計(jì)數(shù)系統(tǒng)始終不停的工作。
以下介紹三個(gè)決定電機(jī)運(yùn)行方向的異或門1、異或門(D3)連接比較器(a9)的小于信號輸入端，用于電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的默認(rèn)方向；2、異或門(D2)連接方向控制端(22)，用于外部選擇電機(jī)運(yùn)行方向；3、異或門(D1)連接比較器(e2)的全同輸出端，用于電機(jī)遇到的阻力太大時(shí)，控制電機(jī)反方向運(yùn)動(dòng)。以上三個(gè)異或門與觸發(fā)器(D9)的輸出端串聯(lián)在一起，每一級輸入的信息，都會(huì)使電機(jī)的運(yùn)行方向發(fā)生變化。與門(D0)在這里的作用是，在觸發(fā)器(c0)置位前，驅(qū)動(dòng)電路D部分全部無效。
五、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)控制電路e部分觸發(fā)器(c0)置位后，比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)和計(jì)數(shù)器(e1)進(jìn)入工作狀態(tài)，差額比較器(c2)把計(jì)數(shù)器(a10)輸出的數(shù)字與，摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)的輸出數(shù)字進(jìn)行比較，并計(jì)算它們的差。摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)是把距離探測器(35)(參見圖6)探測到的模擬信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號。[這一步的目的是計(jì)算出電機(jī)動(dòng)子位置與通電線圈錯(cuò)位的距離。在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓不變的情況下，電機(jī)遇到的阻力越大，它們兩個(gè)的差越大。]四個(gè)比較器都和與門開關(guān)(01)的輸入端連接，但連接方法各有不同，比較器(e3)、(e4)、(e5)以逐次除二的方式連接，如，比較器(e3)向高位錯(cuò)一位連接與門開關(guān)(O1)的輸入端(M)(近似于除二)；比較器(e4)的輸入端向高位錯(cuò)兩位與與門開關(guān)(O1)的輸入端(M)連接；比較器(e5)的輸入端向高位錯(cuò)三位與與門開關(guān)(O1)的輸入端(M)連接。比較器(e2)的連接方法與比較器(e5)的連接方法相似，只是輸入的信號要先經(jīng)過反向器。這一步要達(dá)到的結(jié)果是當(dāng)差額比較器計(jì)算出的結(jié)果，大于輸入端(M)的75％時(shí)，比較器(e2)的大于輸出端，輸出正。
觸發(fā)器(c0)置位后，計(jì)數(shù)器(e1)還沒有開始計(jì)數(shù)，其輸出端為零，比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)進(jìn)入工作狀態(tài)后，通過以上對比較器與輸入端(M)之間的連接，在e部分的四個(gè)比較器與計(jì)數(shù)器(e1)之間，會(huì)出現(xiàn)下列幾種狀態(tài)，對計(jì)數(shù)器實(shí)施控制1、當(dāng)差額比較器(c2)計(jì)算出的差額，等于輸入端(M)一半的一半(25％)時(shí)，比較器(e4)的全同輸出端(H)輸出正脈沖，它與輸入端(h)相連，使觸發(fā)器(e10)置位，異或門(e11)的兩個(gè)輸入端都為正，輸出端為零，其它器件沒有動(dòng)作，當(dāng)脈沖過去后，觸發(fā)器(e10)不在復(fù)位，異或門(e11)的一端為零，另一端在觸發(fā)器(e10)的作用下為正，所以異或門(e11)輸出正。這一部分電路的效果是，比較器(e4)的全同輸出端輸出的第一個(gè)正脈沖，觸發(fā)了觸發(fā)器(e10)，使異或門(e11)成為了反向器，使比較器(e4)的全同輸出端輸出的下一個(gè)正脈沖到來時(shí)，異或門(e11)輸出一個(gè)反脈沖。異或門(e11)的輸出端連接與門(e7)和(e9)的一個(gè)輸入端。
2、由于尋位電路c部分運(yùn)行過后，電機(jī)動(dòng)子遇到的阻力是零，電機(jī)動(dòng)子的位置與通電線圈之間沒有錯(cuò)位，計(jì)數(shù)器(e1)沒有開始計(jì)數(shù)，輸出端為零，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓也是零，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，電機(jī)動(dòng)子的位置與通電線圈之間發(fā)生錯(cuò)位，隨著通電線圈的位移，電機(jī)動(dòng)子的位置與通電線圈之間的錯(cuò)位加大，當(dāng)差額比較器(c2)計(jì)算的差額達(dá)到25％時(shí)，使觸發(fā)器(e10)置位，并使與門(e9)的一個(gè)輸入端為正，當(dāng)差額比較器(c2)計(jì)算出的差額，等于輸入端(M)的一半時(shí)，比較器(e3)的全同輸出端(T)輸出正脈沖，(T)連接(t)，通過或門(e8)和與門(e9)打開與門(e0)，把時(shí)鐘脈沖信號通過與門(e0)送入計(jì)數(shù)器(e1)的脈沖輸入端，計(jì)數(shù)器開始正向計(jì)數(shù)，輸出端(24)輸出的數(shù)字送入片外的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓隨之提高，電壓提升后，電機(jī)動(dòng)子位置與通電線圈錯(cuò)位的距離減小，當(dāng)這個(gè)差額降到25％時(shí)，比較器(e4)的全同輸出端(H)輸出正脈沖，(H)與(h)相連，使異或門(e11)的兩個(gè)輸入端都為正，輸出為零，與門(e9)、(e0)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器(e1)停止計(jì)數(shù)。
在電機(jī)運(yùn)行的過程中，遇到阻力后也是如此，只要差額比較器(c2)計(jì)算的差額不在25％的點(diǎn)上，異或門(e11)的輸出端，就輸出正，當(dāng)差額達(dá)到50％時(shí)，通過計(jì)數(shù)器(e1)給電機(jī)增壓。
上述電路利用差額比較器(c2)、比較器(e4)、比較器(e3)、觸發(fā)器(e10)、異或門(e11)、或門(e8)和與門(e9)、(e0)，形成了一個(gè)數(shù)字回滯窗口比較器。不僅如此，在上述器件的基礎(chǔ)上、在兩個(gè)被比較數(shù)的差額范圍內(nèi)，每添加一個(gè)比較器或一個(gè)多輸入與門，就可以開一個(gè)數(shù)字窗口。其中，比較器(e4)、比較器(e3)也可以使用多輸入與門代替。
3、在電機(jī)運(yùn)行的過程中，當(dāng)遇到的阻力越來越小時(shí)，差額比較器(c2)計(jì)算出的差額，從輸入端(M)的25％回到25％的一半時(shí)，比較器(e5)的全同輸出端(R)輸出一個(gè)正脈沖[輸出端(R)與輸入端(r)連接]，這時(shí)與門(e7)和(e9)的一個(gè)輸入端為正，比較器(e5)的全同輸出端(R)輸出的正脈沖通過或門(e6)和與門(e7)使計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)反向；比較器(e5)的全同輸出端(R)輸出的正脈沖通過或門(e7)和與門(e9)、(e0)使計(jì)數(shù)器(e1)遞減計(jì)數(shù)，輸出端(24)輸出的數(shù)字送入集成電路外面的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，用于降低電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓，電壓降低后，電機(jī)動(dòng)子位置與通電線圈錯(cuò)位的距離增加，當(dāng)這個(gè)差額增到25％時(shí)，比較器(e3)的全同輸出端輸出正脈沖，異或門(e11)的兩個(gè)輸入端都為正，輸出為零，與門(e9)、(e0)關(guān)閉，計(jì)數(shù)器(e1)停止計(jì)數(shù)。
4、在特殊情況下，當(dāng)電機(jī)動(dòng)子的位置與通電線圈之間發(fā)生的錯(cuò)位，達(dá)到75％時(shí)，比較器(e2)的大于輸出端(Y)輸出一個(gè)正脈沖，送入異或門(D1)的一個(gè)輸入端，通過異或門(D1)和與門(D0)，改變計(jì)數(shù)器(a10)和移位寄存器(f1)的運(yùn)行方向，設(shè)置此功能為保護(hù)電機(jī)以及相關(guān)設(shè)備。也可以使用比較器(e2)的大于輸出端(Y)，設(shè)置為報(bào)警，或其它功能。
5、當(dāng)電機(jī)動(dòng)子的位置與通電線圈不發(fā)生錯(cuò)位時(shí)，差額比較器(c2)的全同輸出端輸出一個(gè)正脈沖時(shí)，通過反向器和計(jì)數(shù)器(e1)的計(jì)數(shù)清零控制端，使計(jì)數(shù)器(e1)清零，電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓降為零，此時(shí)電機(jī)不耗電，本集成電路處于對電機(jī)動(dòng)子的監(jiān)視狀態(tài)，一旦外界動(dòng)力使電機(jī)的動(dòng)子與通電線圈發(fā)生錯(cuò)位，電機(jī)就會(huì)被喚醒。
六、驅(qū)動(dòng)信號生成電路f部分移位寄存器(f1)的并行輸出端，分別連接鎖存器(f2)和開關(guān)電路(f3)的信號輸入端，它們的輸出端也并聯(lián)在一起，形成集成電路輸出端(25)。當(dāng)觸發(fā)器(c0)置位后、在比較器(a1)的全同輸出端為零時(shí)，與門(c3)輸出正，把移位寄存器(f1)并行輸出端的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(或叫電機(jī)動(dòng)子位置信息)，寫入鎖存器(f2)，并打開開關(guān)電路(f3)把電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號送到輸出端(25)，當(dāng)比較器(a1)的全同輸出端，輸出正時(shí)，在反向器的作用下與門(c3)關(guān)閉，這時(shí)所存器輸出，開關(guān)電路(f3)關(guān)閉。也就是，在移位寄存器(f1)的移位脈沖到來時(shí)，由鎖存器(f2)向外輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號，在移位寄存器(f1)的移位脈沖結(jié)束時(shí)，由開關(guān)電路(f3)向外輸出電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號。
在本集成電路中，與計(jì)數(shù)器(a10)輸出端連接的輸出端(25)用于連接顯示器，顯示電機(jī)動(dòng)子所在的位置。
總結(jié)在直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路中，尋位電路c部分和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)控制電路e部分，是使用差額比較器作為控制起來實(shí)現(xiàn)的，是使電機(jī)具有感知功能的一部分，使用差額比較器、計(jì)數(shù)器、A/D轉(zhuǎn)換器和距離探測器(35)，根據(jù)電機(jī)遇到阻力的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓的一部分。設(shè)計(jì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電壓自動(dòng)控制電路主要有兩個(gè)目的1、節(jié)電，這對于使用時(shí)用電池作電源的電機(jī)非常重要，它能做到把電壓控制到維持正常運(yùn)行的最低點(diǎn)；2、能做到控制電機(jī)的工作力度，使電機(jī)在工作時(shí)對遇到的阻力很敏感，就像人們的觸覺，這對直線步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用在仿真機(jī)器人方面非常重要。使用差額比較器控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電壓，只是用差額比較器作控制器的使用方法之一，還可以用其控制其它器件。如在調(diào)壓信號輸出端(24)，連接一個(gè)簡單的邏輯計(jì)算單元后，連接輸入端(18)，就可以自動(dòng)控制電機(jī)運(yùn)行的頻率，實(shí)現(xiàn)根據(jù)阻力的大小調(diào)整電機(jī)運(yùn)行的速度；利用電機(jī)動(dòng)子的位置與通電線圈之間發(fā)生的錯(cuò)位，可以在克服外力的情況下，隨意把電機(jī)動(dòng)子控制在某一個(gè)范圍之內(nèi)，如同在單片機(jī)控制下的到擺；使用上述差額比較器控制電壓的方法也可以用于控制其它的外圍器件，比如方向。通過上述對差額比較器的實(shí)踐，可以證明差額比較器結(jié)構(gòu)簡單，功能強(qiáng)大，它可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的大部分主要功能，完全可以滿足對一般家用電器、遙控玩具、以及機(jī)器人的控制。
圖3是直線步進(jìn)電機(jī)通用驅(qū)動(dòng)集成電路，與外部電機(jī)連接的輔助電路。
圖4是開關(guān)電路(27)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
G表示直線步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)通用集成電路。它的輸出端(25)連接電機(jī)的驅(qū)動(dòng)總線，數(shù)/摸轉(zhuǎn)換器(28)的輸入端，連接集成電路G的調(diào)壓信號輸出端(24)，轉(zhuǎn)變后的電壓送入開關(guān)電路(29)，在開關(guān)電路(29)內(nèi)部的電源電極，與數(shù)/摸轉(zhuǎn)換器(28)提供的電源之間連接干簧管(31)。干簧管在這里起的作用是，使離電機(jī)動(dòng)子比較進(jìn)的開關(guān)電路的電源處在打開狀態(tài)，為電機(jī)線圈提供電源，離動(dòng)子遠(yuǎn)的開關(guān)電路電源處在關(guān)閉狀態(tài)。使用干簧管開關(guān)達(dá)到的效果可以減少集成電路中移位寄存器(f1)、鎖存器(f2)和開關(guān)電路(f3)輸出端的位數(shù)，使其用較少的輸出端，控制比其大數(shù)被的電機(jī)線圈電極，只需要移位寄存器(f1)循環(huán)移位即可。移位寄存器(f1)的位數(shù)，必須大于電機(jī)動(dòng)子(32)的總長度。開關(guān)電路(29)的兩端都設(shè)有干簧管開關(guān)，是為了使電機(jī)從一個(gè)開關(guān)電路的位置，過渡到另一個(gè)開關(guān)電路時(shí)電源不會(huì)中斷。
圖六是直線步進(jìn)電機(jī)通用驅(qū)動(dòng)集成電路、和外部電機(jī)連接的輔助電路、以及電機(jī)的整體電路圖。
其中，距離探測器(35)用于測量電機(jī)動(dòng)子的位置，輸出端連接集成電路的模擬信號輸入端(20)。輸出端(21)連接顯示器，用于顯示電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.差額比較器，包括多個(gè)計(jì)算單元，每個(gè)計(jì)算單元由與門、或門、異或門和或非門組成，其特征是每一個(gè)計(jì)算單元，設(shè)置兩個(gè)二進(jìn)制輸入端，A端和B端，A端連接異或門(1)的一個(gè)輸入端，異或門(1)的另一個(gè)輸入端連接借位輸入端(11)(或連接相鄰的低位計(jì)算單元的借位輸出端)，異或門(1)的輸出端，連接異或門(3)的一個(gè)輸入端，在異或門(1)的輸出端和另一個(gè)輸入端，連接與門(2)的兩個(gè)輸入端，與門(2)的輸出端連接或門(5)的一個(gè)輸入端，異或門(3)的另一個(gè)輸入端連接B端，輸出端連接或門(6)的一個(gè)輸入端，在B端和異或門(3)的輸出端，連接與門(4)的兩個(gè)輸入端，與門(4)的輸出端連接或門(5)的一個(gè)輸入端，或門(5)的另一個(gè)輸入端，連接與門(2)的輸出端，或門(5)的輸出端連接借位信號輸出端(13)(或連接高位計(jì)算單元的借位輸入端)，借位信號輸出端(13)也是A小于B時(shí)的信號輸出端、也是輸出反向信號和加一信號的輸出端，在差額比較器的最高計(jì)算單元，借位信號輸出端(13)用于聯(lián)接數(shù)字反向控制端(12)，異或門(3)的輸出端連接異或門(6)的一個(gè)輸入端，異或門(6)的另一個(gè)輸入端，連接使數(shù)字反向的控制端(12)，輸出端連接異或門(7)的一個(gè)輸入端，異或門(7)的另一個(gè)輸入端連接進(jìn)位輸入端(17)或叫加一輸入端(17)(或連接相鄰的低級計(jì)算單元的進(jìn)位輸出端)，異或門(7)的輸出端連接寄存器(9)，與門(8)的兩個(gè)輸入端，與異或門(7)的兩個(gè)輸入端并連，輸出端連接進(jìn)位信號輸出端(14)(或連接相鄰的高位計(jì)算單元的進(jìn)位輸入端)，寄存器(9)的控制端，連接時(shí)鐘控制輸出使能(16)，輸出端連接單元計(jì)算結(jié)果輸出端(10)，在各計(jì)算單元的計(jì)算結(jié)果輸出端，連接多輸入異或門的輸入端，異或門的輸出端，連接差額比較器的全同輸出端(15)。
2.直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路，它包括時(shí)鐘、分頻器、計(jì)數(shù)器、比較器、觸發(fā)器、門電路、摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器、移位寄存器、鎖存器、開關(guān)電路和差額比較器，其特征是具有預(yù)置數(shù)功能計(jì)數(shù)器(a3)的脈沖輸入端連接分頻器(a7)，控制端(0)通過觸發(fā)器(a1)和或門(a2)，連接計(jì)數(shù)器(a3)和計(jì)數(shù)器(a10)的運(yùn)行/暫?？刂贫耍蜷T(a2)的另一個(gè)輸入端連接或門(a4)的輸出端，或門(a4)的一個(gè)輸入端連接一個(gè)反向器，計(jì)數(shù)器(a3)的置數(shù)輸入端連接輸入端(18)和與門開關(guān)(O1)的輸出端，計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，分為三路，第一路，連接計(jì)數(shù)器(a10)的脈沖輸入端；第二路，連接的與門(a5)的一個(gè)輸入端，與門(a5)的另一個(gè)輸入端連接一個(gè)反向器的輸出端，和移位寄存器(f1)的串行信號輸入控制端，與門(a5)的輸出端，連接移位寄存器(f1)的串行信號輸入端，移位寄存器(f1)的脈沖輸入端連接與門(a6)的輸出端，與門(a6)的一個(gè)輸入端連接反向器，另一個(gè)輸入端連接分頻器(a7)，移位寄存器(f1)的方向控制端連接反向器(a8)、與門(D0)和計(jì)數(shù)器(a10)的方向控制端；第三路，連接與門(B1)的一個(gè)輸入端；計(jì)數(shù)器(a10)的輸出端連接比較器(a9)，比較器(a9)的另一個(gè)輸入端連接信息輸入端(19)，和與門開關(guān)(O2)的輸出端，比較器(a9)的大于輸出端連接異或門(D3)一個(gè)輸入端，異或門(D3)輸出端連接異或門(D2)的一個(gè)輸入端，異或門(D2)的另一個(gè)輸入端連接方向控制端(23)，異或門(D2)的輸出端連接異或門(D1)的一個(gè)輸入端，異或門(D1)另一個(gè)輸入端連接比較器(e2)的全同輸出端，異或門(D1)的輸出端連接與門(D0)的一個(gè)輸入端，比較器(a9)的全同輸出端與比較器(D8)的全同輸出端相聯(lián)，并與觸發(fā)器(B0)輸入端連接，與其連接的還有與門(D4)、或門(D5)、異或門(D6)每個(gè)的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器(B0)的輸出端，分為五路，第一路，連接與門開關(guān)(O1)控制端前面的反相器；第二路，連接與門(B1)的一個(gè)輸入端，與門(B1)的另一個(gè)輸入端，連接計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，與門(B1)的輸出端連接與門(B2)的一個(gè)輸入端，與門(B2)的另一個(gè)輸入端連接時(shí)鐘(B3)，與門(B2)的輸出端連接移位寄存器(f1)的脈沖輸入端；第三路，通過一個(gè)反向器，連接移位寄存器(f1)的串行信號控制端，和與門(a5)的一個(gè)輸入端，與門(a5)的另一個(gè)輸入端連接，計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，與門(a5)的輸出端連接移位寄存器(f1)的串行信號輸入端；第四路，通過反向器連接與門(a6)的一個(gè)輸入端，與門(a6)的另一個(gè)輸入端連接分頻器(a7)，輸出端連接移位寄存器(f1)的移位脈沖輸入端；第五路，連接與門(B4)的一個(gè)輸入端，與門(B4)的另一個(gè)輸入端連接差額比較器(c2)的全同輸出端，差額比較器(c2)的全同輸出端，還通過反向器連接計(jì)數(shù)器(e12)的復(fù)位清零控制端，差額比較器(c2)的兩個(gè)輸入端，分別連接模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)和計(jì)數(shù)器(a10)的輸出端，摸/數(shù)轉(zhuǎn)換器(c1)連接模擬信號輸入端(20)，與門(B4)的輸出端連接觸發(fā)器(c0)，觸發(fā)器(c0)的輸出端，分為四路，第一路，連接與門開關(guān)(O2)控制端前面的反相器；第二路，通過反向器連接或門(a4)的一個(gè)輸入端；第三路，連接與門(c3)的一個(gè)輸入端，與門(c3)的另一個(gè)輸入端，連接計(jì)數(shù)器(a3)的復(fù)位脈沖輸出端，它的輸出端連接鎖存器(f2)的控制端，和開關(guān)電路(f3)的控制端；第四路，連接與門(D0)的一個(gè)輸入端；第五路，連接比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)和計(jì)數(shù)器(e12)的電源控制端，單程/往返控制端(21)連接觸發(fā)器(D7)，觸發(fā)器(D7)的Q端連接異或門(D6)，異或門(D6)的另一個(gè)輸入端連接比較器(a9)和(B8)的全同輸出端，異或門(D6)的輸出端，連接或門(D5)的一個(gè)輸入端，觸發(fā)器(D7)Q的反向輸出端，連接或門(D5)的另一個(gè)輸入端，或門(D5)的輸出端連接或門(a4)的一個(gè)輸入端，或門(a4)的另一個(gè)輸入端，連接一個(gè)反向器，或門(a4)的輸出端，連接或門(a2)的一個(gè)輸入端，或門(a2)的輸出端，連接計(jì)數(shù)器(a3)和計(jì)數(shù)器(a10)的運(yùn)行/暫?？刂贫?，觸發(fā)器(D7)Q的反向輸出端，還連接與門(D4)的一個(gè)輸入端，與門(D4)的另一個(gè)輸入端連接比較器(a9)和(B8)的全同輸出端，與門(D4)的輸出端，連接觸發(fā)器(D9)的輸入端，觸發(fā)器(D9)的輸出端連接異或門(D3)的一個(gè)輸入端，比較器(e2)、(e3)、(e4)、(e5)每個(gè)的一個(gè)輸入端，連接差額比較器(c2)的差額輸出端，另一個(gè)輸入端連接與門開關(guān)(O1)的輸入端W，其中比較器(e2)的一個(gè)輸入端，是通過反相器與與門開關(guān)(O1)的輸入端W，(e2)的全同輸出端，連接輸出端Y和異或門(D1)的另一個(gè)輸入端連接的；(e3)的全同輸出端連接輸出端T；(e4)的全同輸出端連接輸出端H；(e5)的全同輸出端連接輸出端R；輸入端h連接觸發(fā)器(e10)和異或門(e11)的輸入端，觸發(fā)器(e10)的輸出端，連接異或門(e11)的另一個(gè)輸入端，異或門(e11)的輸出端，連接與門(e7)和(e9)；輸入端t連接或門(e1)，或門(e1)的輸出端，連接或門(e8)的一個(gè)輸入端，或門(e8)的輸出端連接與門(e9)的一個(gè)輸入端，與門(e9)的輸出端，還連接與門(e0)的一個(gè)輸入端，與門(e0)的另一個(gè)輸入端連接時(shí)鐘(B3)，與門(e0)的輸出端連接計(jì)數(shù)器(e12)的脈沖輸入端；輸入端r連接或門(e1)的另一個(gè)輸入端，和或門(e6)的一個(gè)輸入端，或門(e6)的輸出端連接與門(e7)的一個(gè)輸入端，與門(e7)的輸出端連接與門(e6)的另一個(gè)輸入端，還連接計(jì)數(shù)器(e12)的計(jì)數(shù)方向控制端，計(jì)數(shù)器(e12)的輸出端連接，電壓控制信號輸出端(24)。
3.根據(jù)權(quán)利要2所述的直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路，其特征是直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的外部連接設(shè)備包括驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線(27)、驅(qū)動(dòng)器(29)、磁控開關(guān)(31)，其中，驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線(27)連接直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的驅(qū)動(dòng)信號輸出端(25)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)器(29)并連在驅(qū)動(dòng)總線(27)上，在電機(jī)線圈(30)的表面，設(shè)置磁控開關(guān)(31)，磁控開關(guān)(31)連接在數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(28)的輸出端，與各驅(qū)動(dòng)器(29)的電源之間。數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(28)的輸入端連接電壓控制信號輸出端(24)。
4.根據(jù)權(quán)利要2、3所述的直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路，其特征是驅(qū)動(dòng)器(29)是由開關(guān)三極管組成，按順序分單雙數(shù)通過磁控開關(guān)(31)與正負(fù)電源線連接，兩個(gè)開關(guān)三極管的輸出端連接線圈(30)上的一個(gè)電極(34)。(如1和2連接一個(gè)，3和4連接一個(gè)。)
5.根據(jù)權(quán)利要2、3所述的直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路及外設(shè)，其特征是在電機(jī)線圈(30)的一端設(shè)置距離探測器，探測器的輸出端連接直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路的模擬信號輸入端(20)。
全文摘要
差額比較器和直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路。在數(shù)字電路中，比較器只比較兩個(gè)數(shù)的大小，要想知道差額就必須借用計(jì)算器，用減法程序來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明是使用數(shù)字邏輯電路設(shè)計(jì)的，不需要軟件程序，也不用分減數(shù)和被減數(shù)，只要在輸入端輸入兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)，在輸出端，就可以得到差額，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用方便，可以通過與比較器或多輸入與門的連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字的窗口比較器，和邏輯控制器，用于溫度、氣味、距離和電壓以及步進(jìn)電機(jī)的調(diào)頻，也可以用于光、聲波的探測。本發(fā)明中的直線步進(jìn)電機(jī)通用集成電路，就是使用它的一個(gè)實(shí)例。
文檔編號H02P8/14GK1670688SQ20051006952
公開日2005年9月21日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者張金銘 申請人:張金銘