集成电路总结范文

专用步进电机集成驱动模块DRV8811由需求分析可知，设计两相步进电机驱动电路，采用恒流驱动方式，相驱动电流0.4～3A，且可调节。目前常用的专用集成步进电机驱动芯片TA8435由于其峰值电流只能达到2.5A，故不能满足相应的设计需求。在本文中，采用了德州仪器（TI）的高性能专用集成步进电机驱动芯片DRV8811设计步进电机的驱动电路。该芯片可以十分方便的为扫描器、打印机及其他一些自动化设备的运动执行单元—步进电机提供集成驱动方案，并且设计电路及其简单易行。

DRV8811步进电机专用集成驱动芯片，内部集成了两路H桥驱动电路，适用于两相步进电机的驱动，支持8V～38V输入电压，最宽温度范围为－60°～150°，输出电流峰值可达6A，完全满足设计的需求。DRV8811步进电路驱动电路设计在详细设计驱动电路之前，需要首先了解DRV8811的内部结构图，在此基础上才能完善设计。

电流检测—恒流斩波参数选择设计DRV8811的内部恒流斩波PWM模块中，采样电阻的输入经过了一个8倍的放大器。故参与比较的电压为采样电压的8倍。设步进电机定子绕组上的电流为CHOPI，ISENA和ISENB引脚外接的电阻阻值均为ISENR。第8引脚VREF外接电压为REFV，则当斩波电路实现恒流输出时，应用如下关系式。RCA和RCB两个引脚外接的电阻和电容决定了恒流斩波电路的PWM的脉冲周期，设该引脚外接的并联的电阻值为R，电容值为C，则PWM恒流斩波的周期为因此可以通过合理设置电阻R，电容C的值来设置PWM恒流斩波的周期。细分电路设计DRV8811集成步进电机驱动芯片可以十分方便的用来配置步进电机的细分方式。与细分方式相关的引脚为USM0，USM1——12，13。本设计中采用拨码开关硬件配置细分方式。

方向控制设计DRV8811有一个步进电机运行方向控制引脚DIR—3，该引脚电平状态不一样时对应的步进电机的旋转方向相反。根据需求分析可知，在设计时步进电机的运行方向可调，故本设计使用了一个切换开关来对步进电机的旋转方向进行切换。初始默认状态为顺时针旋转。同时增加了方向指示灯。步进电机启停切换及状态显示电路设计DRV8811有一个步进电机启停控制引脚RESETn—17，该引脚为低电平时，复位DRV8811，步进电机停止旋转；该引脚为高电平时，启动DRV8811，步进电机开始旋转。在电机运行时，用LED状态灯显示其运行状态。

脉冲信号输入电路DRV8811有一个步进电机电脉冲输入引脚Step—19，该引脚接控制器的脉冲输出。本设计中，需要调节主控制器的输出脉冲频率从100Hz～1000Hz可调，因此设计了4个输入按钮，分别用于输入脉冲频率的个位、十位、百位和千位。控制器的检测信号为s1—s4，按钮没有动作时，输入信号通过上来电阻被拉到高电平，当按钮有动作时，检测到输入变为低电平，从而对应相应的动作。每次按钮动作，对应的位加1，程序设计最高显示至1000。DRV8811主电路设计步进电机驱动器芯片DRV8811的电路设计中RCA和RCB的外接并联电阻和电容值的乘积为恒流斩波电路的PWM输出脉冲频率。可调电阻R即用来设定步进电机定子绕组上的电流，从而达到了设计需求中的电流可调的要求，另一个作用是作为电流检测电路的采样电阻，用来实现步进电机定子绕组的恒流。驱动总电路设计结合以上分析，控制采用AT89S52。

二、总结与展望

总结本文所做的主要研究工作和取得的成果总结如下：（1）在阐述了步进电机的概况基础上，结合课题的需求，提出了开发某型扫描器的步进电机的驱动电路的项目设计目标；（2）根据需求分析，完成了采用专用集成步进电机驱动芯片来完成步进电机驱动电路的设计，采用专用集成步进电机驱动芯片设计步进电机驱动电路更简单易行。

三、展望

集成电路总结范文

关键词：虚拟仪器；主机监控系统；数据采集；自动测试系统

中图分类号：TN919?34；TP277文献标识码：A文章编号：1004?373X（2014）22?0135?03

Designofautomatictestsystemofacertainshipenginemonitoringsystembasedonvirtualinstrumenttechnology

RONGJie1，WUJie?chang1，ZHANGChao?jie1，LIUHai?song2

（1.CollegeofPowerandEngineering，NavalUniversityofEngineering，Wuhan430033，China；

2.NavalMilitaryRepresentativeOfficeStationedinWenzhou，Wenzhou325000，China）

Abstract：Fortheactualsituationonlackofcorrespondingmaintenancetestequipmentsandfaultmaintenancedifficultyofmainenginemonitoringsystem，aautomatedtestequipmentforPCIbusanddataacquisitioncardbasedonLabVIEWwasdesigned，whichusesPCI?3361toexecutetheoutputsignalacquisitionandvectorcontrol，employstherelayandtheexternalinterfacecircuittorealizeautomaticselectionofthetestcell，andutilizesLabVIEWapplicationprogramtoconductsfaultdetection，identificationandlocation.Theexperimentalresultsshowthatthetestequipmentisreliableandhasperfectapplicability.

keywords：virtualinstrument；enginemonitoringsystem；dataacquisition；automatictestsystem

船舶主机监控系统是舰艇动力系统的重要组成部分，主要由控制系统、监测报警系统、安全系统构成[1]。它需要采集并处理柴油机转速、供油齿杆的位置、启动及控制空气压力等信号，因此监控系统直接关系到整个动力系统能否正常工作。在智能化、无人机舱[2]的发展趋势下，改善、提高主机监控系统性能的同时，也大大增加了系统的复杂性[3]，使得其故障检测、维修难度增大。因此，展开自动测试系统研究成为必然。

1自动测试系统的功能要求及设计思路

某主机监控系统主要用于自动化遥控主柴油机，实现主柴油机工作过程的自动控制（盘车、启动、加减速、停车、反转）、主要参数的监测报警和重要参数的安全保护。电路模块是其主要监控组件，系统全部由模块化结构的电路模块组成，通过接线插头实现模块间、模块与外部装置的信号传递。在系统的运行过程中，需要完成柴油机各信号装置、驾驶室的信号采集，经处理后产生相应的控制信号并实现主柴油机的自动控制功能及监测和保护，同时使主柴油机避开临界转速。

通过对被测电路模块的分析，全面掌握了其工作原理、结构组成、信号特征、使用规则和维护方式。在主机监控系统自动测试系统的设计中，采用了LabVIEW软件和PCI总线技术进行系统设计，该系统的功能如下：

（1）测试系统本身自检能力：通过系统自检，完成对系统内部的仪器设备、输入和输出通道的自检及初始化；

（2）测试信号生成和分析处理功能：测试系统能够模拟生成柴油机各信号装置的信号，对主机监控系统的电路模块施加相应的激励信号并对采集的信号进行分析处理；

（3）功能测试功能：在模拟信号状态下对各硬件系统进行初始化和检测，完成其主柴油机的启动及正车和倒车的转换，测试模块功能的好坏；

（4）监测报警及故障诊断功能：测试系统具有信号处理、故障分析、故障定位能力，能对测试模块进行故障定位；

（5）测试记录查询打印功能：该监控系统电路模块种类和数量都对数据分析的结果能够显示及记录。

现代的测试工作远非人工测试所能胜任，必须实现测试系统的自动，即在测试系统中对主机监控系统电路模块和测试仪器端分别实现自动控制。综合考虑某舰主机监控系统的测试需求及自动测试系统的可靠性、成本和软件开发等因素，参照已有测试系统的结构[4?7]，采用如图1所示的测试系统总体框图。

图1测试系统总体结构

如图1所示由计算机控制测试软件对主机监控系统测试端施加激励信号并实现自动控制，对响应信号进行快速、准确地捕捉和测量并完成处理、显示和存储。

2系统硬件设计

2.1数据采集卡的选型及激励信号生成

数据采集是指从传感器和其他待测设备等模拟和数字被测单元中自动采集非电量或电量信号，送到上位机中进行分析、处理[4]。而数据采集卡，即实现数据采集（DAQ）功能的计算机扩展卡，目前大部分的是通过USB，PCI，VXI，ISA等总线接入计算机。在本测试测试系统数据采集卡选型中，基于PCI总线的产品在灵活性、易用性和性价比等方面有很大的优势而选择PCI总线型数据采集卡。其插卡式的硬件可以直接插入计算机的PCI插槽，可充分利用计算机资源来实现数据采集及处理、故障诊断和过程控制等功能。结合某主机监控系统对测试通道的需求同时为了保证测试系统的精度和可靠性，数据采集卡采用泛华恒兴基于PCI总线的高精度多功能数据采集卡――PSPCI?3361。该板卡主要由MFIO模块、ADC模块、DAC模块、DIO模块、FPGA控制模块及PCI桥芯片模块，可实现如下功能：ADC、DAC、数字IO、MFIO及计数器，能够满足测试系统的要求。主机监控系统在工作过程中涉及到的信号有转速、油压、齿杆位移及其他开关量等信号。在实际维修测试中，出于对主机安全考虑一般都是在停机状态下测试，而在模块测试中却需要主机正常工作的信号，因此激励信号的生成是否准确对测试系统正常测试显得尤为重要。在对某主机监控系统的电路模块进行测试时，通过采用转速、压力及开关量等传感器来模拟主机监控系统的工作信号，严格校准模拟信号与实际工作信号幅值及频率。而对于常用的正弦、脉冲等激励信号，LabVIEW语言都有这些信号的库函数[5]。本文调用动态链接库中的模块WaveformBufferGeneration.vi子VI来实现信号生成。将模块所需要的激励信号连接到被测电路模块相应的端口，同时将测试端连接到数据采集卡的模拟量输入端。

2.2信号接口及转接电路

测试系统的硬件结构主要功能是完成对激励信号源的自动接入、测试信号的采集、测试端口的自动选择等[5]。根据该型主机监控系统的结构特点，设计测试系统硬件主要由电源、接线板、数字采集卡、信号调理电路板和工控机等组成。根据被测电路模块的特点，该系统主要实现对45针接插件插板的检测，同时预留了相应的扩展电路，使其具有可扩展性。该系统的单一模块测试结构如图2所示。

图2单一模块测试结构图

为了保证测试系统的精度和可靠性，数据采集卡采用泛华恒兴基于PCI总线的高精度多功能数据采集卡――PSPCI?3361。该板卡主要由MFIO模块、ADC模块、DAC模块、DIO模块、FPGA控制模块及PCI桥芯片模块，可实现如下功能：ADC、DAC、数字IO、MFIO及计数器。同时选用GPS?3303C型直流电源，能够提供0～27V的直流电压，用于给电路模块提供+5V的电源，并能提供继电器工作的+27V电压。针对信号接入中存在的信号变换及多路复用的问题，参考现有成熟的技术选用了MAX14778芯片进行信号的控制，如图3所示。组建好测试系统后，可实现单一模块的自动测试，也可以依据主机监控系统的功能对模块进行联合功能测试。同时根据引进模块的接口特征和测试端输出信号的特点添加相应的信号调理电路和模拟滤波电路，将输出的信号调整到数据采集卡最大允许的输入电压范围。另外，根据测试需要，待测电路模块接口系统还添加了一些特殊的外部辅助电路，用来模拟负载电阻和负载电容等。

3测试程序设计

自动测试系统软件与硬件有机结合，构成功能完整的测试系统。本测试系统在WindowsXP操作系统环境下运行，基于LabVIEW8.6进行软件编程，LabVIEW是美国国家仪器公司（NationalInstrumentsCorp，NI公司）推出的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，被视为标准的数据采集和仪器控制软件。该平台不仅提供了对虚拟仪器的支持，还具有各种测试、通信、控制和数值分析能力，具有控制能力强大、库函数丰富、实时性强、编程容易等优点[6]。

图3多路选择开关结构图

根据某舰主机监控系统的测试需求和PCI平台的硬件特性，设计了功能完善的测试程序，并且操作界面直观，浅显易懂，维护操作人员能够快速理解使用。为使软件具有较好的维护性和扩展性，采用模块化设计思想，测试系统软件框图如图4所示。

图4测试系统软件结构框图

启动系统后，测试系统先进行自检，对系统内部的仪器设备、输入和输出通道初始化。无故障以后显示主程序界面，用户可根据测试需要进行相应的测试操作。

4维修测试实验及结论

该测试系统采用了当前测试领域应用较为广泛的PCI总线技术和虚拟仪器技术，提高了自动测试系统的模块化、快速化和自动化水平，同时系统采用基于LabVIEW软件的数据处理程序，能够自动对被检测模块施加激励信号和采集响应，并能对采集的数据进行分析处理，以及显示和记录被测模块的测模块的工作情况，从而实现了对被测模块的测试及故障定位。实践证明，本文讨论的这套主机监控系统测试系统能够很好地满足实际工作的需要，且工作性能可靠，抗干扰能力强。在舰船实际应用结果表明：在维修过程中对监控系统电路模块的故障诊断迅速而准确，适用性良好，满足实装要求。

参考文献

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[2]王晶.船舶机舱集中监控系统的设计与研究[D].大连：大连海事大学，2008.

[3]张超杰.主机遥控系统自动测试技术研究[D].武汉：海军工程大学，2008.

[4]龙华伟，顾永刚.LabVIEW8.2.1与DAQ数据采集[M].北京：清华大学出版社，2008.

[5]王磊，陶梅.精通LabVIEW8.0[M].北京：电子工业出版社，2007.

[6]刘思久，汪秀丰，董景.基于虚拟仪器方式的PCB功能测试[J].电测与仪表，2004，41（4）：39?43.

[7]蔡宗平，田祥鹏.基于CPCI总线的导弹自动测试系统设计[J].计算机测量与控制，2007，15（9）：1196?1198.

[8]李宏超，夏静.基于虚拟仪器及数据采集卡的转动惯量测试系统设计[J].电子设计工程，2012，20（24）：111?117.

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[11]王大虎，张且且，孙一帆.基于LabVIEW的电路板自动测试系统设计[J].工业控制计算机，2013，26（8）：42?44.

集成电路总结范文篇3

关键字OC门；负载电阻R；线与

中图分类号O59文献标识码A文章编号1674-6708（2013）93-0130-02

0引言

在逻辑电路设计中，经常要实现将若干个门电路的输出结果“线与”到一条总线上作为下级门电路的驱动，而普通TTL门电路的输出级采用了推拉式输出电路，无论输出为何，输出阻抗都很低，直接并联输出，会导致输出逻辑混乱或者电路过大烧坏器件，即无法“线与”，而OC门可以实现并接，工作时候连接负载电阻。同时，作为“线与”后下级电路的驱动，必须为下级提供足够的电压，这部分补充的电压就由集电极的负载电阻RL分压提供。

1OC门简介

OC门（OpenCollectorGate）—集电极开路与非门，与普通TTL门电路比较，它的输出级的输出端的集电极开路，无法形成阻抗小的回路，工作时候连接上合适的负载电阻RL可以实现线与，如图1（a）所示，通过调节电源Ec和负载电阻RL的值可以改变输出端的高电平和驱动的负载电流。图1（b）为OC门逻辑符号。

2OC门应用

2.1“线与”功能

将OC门输出连接在一起，通过负载电阻RL接外电源EC，就可实现“线与”，所谓“线与”即将OC门输出“AND”到一条总线，负载电阻RL和外电源EC数值选择合适就可以做到保证输出的电平符合要求且三极管负载电流又不至于过大。OC门的“线与”电路如图2（a）所示。可以选择74LS03芯片，一个芯片可以提供二输入的四个与非门，共有n个OC门“线与”到一条总线上。

（a）OC门电路结构（b）OC门符号

图1OC门电路

对于单个OC门，输入A、B为低电平时，内部输出管截止，通过负载电阻RL的电流为输出端内部管的截止电流，输出端Y的电压应该是外电源EC减去截止电流在负载电阻RL上的电压降，此时输出端Y的电压应该满足是高电平；当输入A、B为高电平时候，OC门内部输出管饱和，通过电阻RL的电流是内部管的饱和电流，电压EC减去内部饱和电流在RL上的电压降，此时输出端Y的电压应该满足是低电平。

对于多个OC门线与的结果即是将所有结果求与，总线上的输出

此时，在输入信号作用，只要一个OC门输出为低电平，总线上输出就为低电平，只有所有OC门输出高电平，总线输出才为高电平。总线输出低电平时，电阻上RL上的电压降取决于总线上的饱和电流和电阻值乘积，若总线输出高电平，电阻RL上的电压降取决于总线上的截止电流和电阻值乘积。

（a）OC门线与（b）OC门驱动下级电路

图2OC门“线与”驱动下级电路

2.2OC门驱动功能

OC可以实现逻辑电平转换，从而驱动数码管，继电器，MOS门电路等工作，驱动下级电路示意如图2（b）所示。驱动电路有m个输入端，输出有N个电平。

为了使输出电压驱动下级电路正常工作，就要考虑到RL的分压作用，为了输出高电平，同时加大输出引脚的驱动能力，降低功耗和芯片的灌电流能力考虑，RL的阻值应该足够大，然而为了确保有足够的驱动电流，RL的阻值又应该足够小。

RL的取值必选限定在一定范围内。

3RL取值范围

3.1RLmax的确定

当总线上的总输出为高电平VOH，流过每个OC门的输出端的截止电流IOHC，流入每个负载门的输入端的高电平输入电流为IIH，流过RL的电流则为

（1）

为了OC输出保证高电平，（2）

结合公式1和公式2可得，

3.2RLmin的确定

当线与输出低电平时VOL，至少有一个OC门输出低电平，导通的OC门的饱和电流为IOLC，这时，输入负载门输入低电平电流IIL和流过RL的电流一起灌入导通OC门，假设有h个负载输入端灌入IIL，

综合最大值和最小值的计算公式，可得R取值范围：，而RL的大小会影响输出波形的边沿时间，工作速度较高时候，尽可能让取值靠近最小值。

4结论

OC门工作时候，不管是为了保证高电平还是驱动负载门正常工作，都必须在集电极开路出接上带外电源的负载电阻RL。负载电阻RL阻值必须不高于负载门电路阻抗，才能保证输出高电平；同时RL阻值不能太小，否则管子会饱和而失去意义，一般会在两个极值中间确定RL，如果门电路工作速度较快，则RL会偏向极小值。

参考文献

[1]梁廷贵.OC门和OD门上拉电阻阻值计算技巧[J].唐山学院学报，2007，3.

[2]杨蕴玠.集成OC门上拉电阻的分析计算.[J].乐山师范学院学报，2004，12.

[3]王鹏.拉电阻在数字电路中的应用[J].河南机电高等专科学校学报，2009，5.