基于L6219的脉宽调制细分技术的实现
刘德新 范再明
深圳信息职业技术学院电子通信技术系
摘 要：本文简要介绍了L6219的功能、电路设计和实现方法，重点介绍利用细分技术实现脉宽调制的新方法，并用单片机实现。此技术已经应用在自动注射泵中，取得了良好的效果。
ABSTRACT：This paper simply introduced L6219 function, circuit designed and completion methods, especially introduced a new method of subdivision technology to finish PWM, and apply with MCU. This technology has used at auto-syringe, and attained a very good effectiveness.
关键字：L6219，脉宽调制，细分，PCA
Key Word: L6219, PWM, Subdivision, PCA
概述
脉宽调制（PWM）目前在许多较为高档的单片机和DSP（数字信号处理）芯片中都已经出现，特别是在16位和32位的单片机中，例如：ARM芯片，AVR芯片等，几乎都有PWM，并且随着PWM技术的发展，其应用领域也越来越广阔。PWM的主要应用领域是较为高档的家用电器、机电、变频等领域，随着PWM的发展，PWM的应用将具有更为广阔的应用前景。
1 L6219的介绍及电路设计
1.1 L6219的性能介绍
L6219是一个有两极的集成电路，它能控制和驱动具有两极步进电机的绕组，还可以双向控制两个直流电机。L6219可以非常方便地与微处理器连接成控制步进电机的系统，其电压范围可以从10V~46V，输出的电流可达到750mA，峰值电流高达1A。因为内部具有保护二极管及PWM电流控制，所以在可靠性和稳定性方面提供了保障。
1.2 L6219电路的具体实现：
图1 用L6219与单片机的电路图
1.3 L6219的电路说明
L6219是一个24脚的芯片，功能说明如下：
1.3.1 PCA（Programmable Counter Array）的简介
P89V51RD内部含有一个PCA模块，输出复用P1口的P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7。PCA有上升下降沿捕捉、定时、高速输出、看门狗、PWM输出5个工作模式，可通过编程控制P1.3——P1.7工作于任意模式。这里只对8位PWM输出模式做详细介绍，其他工作模式可参考相关资料。
1.3.2 PWM相关寄存器的介绍
PCA有一些相关的控制寄存器：计数模式寄存器(CMOD)、计数控制寄存器（CCON）PCA定时器（CH、CL）、工作模式寄存器（CCAPMn，其中n对应为：0、1、2、3、4）可对这些寄存器编程来控制PWM的输出。
CMOD：计数模式寄存器
|
CIDL |
WDTE |
—— |
—— |
—— |
CPS1 |
CPS0 |
ECF |
CCON：计数控制寄存器
|
CF |
CR |
—— |
CCF4 |
CCF3 |
CCF2 |
CCF1 |
CCF0 |
CCAPMn：工作模式寄存器
|
—— |
ECOMn |
CAPPn |
CAPNn |
MATn |
TOGn |
PWMn |
ECCFn |
2细分技术
一般步进马达的当前位置是由磁场合成决定的，所以常用的方法是采用如图(b)，是利用电压驱动时和线圈个数的关系，直接驱动它们，此时合成的最小角度都是固定的。这里采用的细分是电流细分，电流引起的磁场的合成就决定马达的角度。所以用电流合成图来代替磁场合成图，如图(a)电流矢量合成图，用控制电压的方式代替电流，在电压稳定后，线圈的电流和电压成正比，所以，用电流细分电路稳定，但是马达的速度也不能太高。
Ib
y Ia
A
A
B B
Ia Ib
x
(a) (c)
图2-1 矢量合成图
Ib
y
A
Ia A
x
Vp B B
(b) (d)
图2-2 矢量合成图
3细分技术的实现
单片机实现时将0~360℃作细分，一个步距角度是1.8℃，首先根据矢量合成图建立相应的向量表，程序再根据向量表运行控制马达的旋转，可以是步距的1、2、4、8、16、……2n的倍数。
程序的具体实现如下：
#define PWM0enable(); CCAPM0|=0x42; //配置P1.3引脚为PWM输出
#define PWM1enable(); CCAPM1|=0x42; //配置P1.4引脚为PWM输出
#define PWM2enable(); CCAPM2|=0x42; //配置P1.5引脚为PWM输出
#define PWM3enable(); CCAPM3|=0x42; //配置P1.6引脚为PWM输出
#define PWM4enable(); CCAPM4|=0x42; //配置P1.7引脚为PWM输出
#define PWM0disable(); CCAPM0&=0xBD; //停止P1.3引脚输出PWM
#define PWM1disable(); CCAPM1&=0xBD; //停止P1.4引脚输出PWM
#define PWM2disable(); CCAPM2&=0xBD; //停止P1.5引脚输出PWM
#define PWM3disable(); CCAPM3&=0xBD; //停止P1.6引脚输出PWM
#define PWM4disable(); CCAPM4&=0xBD; //停止P1.7引脚输出PWM
#define MotorIdel 0x00 //电机空闲模式
#define MotorPowerOn 0x01 //电机上电
#define MotorNormalState 0x02 //电机正常运转
#define MotorPowerOff 0x03 //电机掉电
//定义细分表结构
typedef struct tagSubdivideTable{
unsigned char mQuardrant; //象限0-3
unsigned char mA_PWM; //A相输出的PWM
unsigned char mB_PWM; //B相输出的PWM
}SubdivideTable;
typedef struct tagWorkInformation{
unsigned int SubdivideTableID; //细分表ID
unsigned char MotorDirect; //马达旋转方向
unsigned char SubdivideNumber; //细分倍数,这里的细分倍数就是访问细分表 //的步长，如果选用128倍细分，那么//SubdivideNumber=1,选用64倍细分，//SubdivideNumber=2
unsigned int MotorSteps; //马达旋转总的步距，一个步距角1.8度
unsigned char WorkState; //马达工作状态
unsigned char MaxStep; //马达一个脉冲走过的最大步距，对应细分表//的间隔取值是：1、2、4、8、16...2的倍数
}WorkInformation;
sbit PhaseA = P1^4;
sbit PhaseB = P1^5;
#define Quardrant0 1 //+iA,+iB 第一象限
#define Quardrant1 2 //-iA,+iB 第二象限
#define Quardrant2 3 //-iA,-iB 第三象限
#define Quardrant3 4 //+iA,-iB 第四象限
WorkInformation MotorWorking;
//细分表
//0-360度的细分，128倍细分表,iA=255*cos(a),iB=255*sin(a)
SubdivideTable code MotorSubdividedTab[]={
//第一象限， +iA, +iB
Quardrant3, 255, 0,
Quardrant0, 255, 3,
Quardrant0, 255, 6,
Quardrant0, 255, 9,
Quardrant0, 255, 13,
Quardrant0, 255, 16,
Quardrant0, 254, 19,
Quardrant0, 254, 22,
Quardrant0, 254, 25,
Quardrant0, 253, 28,
Quardrant0, 253, 31,
Quardrant0, 253, 34,
Quardrant0, 252, 37,
Quardrant0, 252, 41,
Quardrant0, 251, 44,
Quardrant0, 251, 47,
Quardrant0, 250, 50,
Quardrant0, 249, 53,
Quardrant0, 249, 56,
Quardrant0, 248, 59,
Quardrant0, 247, 62,
Quardrant0, 247, 65,
Quardrant0, 246, 68,
Quardrant0, 245, 71,
Quardrant0, 244, 74,
Quardrant0, 243, 77,
Quardrant0, 242, 80,
Quardrant0, 241, 83,
Quardrant0, 240, 86,
Quardrant0, 239, 89,
Quardrant0, 238, 92,
Quardrant0, 237, 95,
Quardrant0, 236, 98,
Quardrant0, 234, 100,
Quardrant0, 233, 103,
Quardrant0, 232, 106,
Quardrant0, 231, 109,
Quardrant0, 229, 112,
Quardrant0, 228, 115,
Quardrant0, 226, 117,
Quardrant0, 225, 120,
Quardrant0, 223, 123,
Quardrant0, 222, 126,
Quardrant0, 220, 128,
Quardrant0, 219, 131,
Quardrant0, 217, 134,
Quardrant0, 215, 136,
Quardrant0, 214, 139,
Quardrant0, 212, 142,
Quardrant0, 210, 144,
Quardrant0, 208, 147,
Quardrant0, 207, 149,
Quardrant0, 205, 152,
Quardrant0, 203, 154,
Quardrant0, 201, 157,
Quardrant0, 199, 159,
Quardrant0, 197, 162,
Quardrant0, 195, 164,
Quardrant0, 193, 167,
Quardrant0, 191, 169,
Quardrant0, 189, 171,
Quardrant0, 187, 174,
Quardrant0, 185, 176,
Quardrant0, 183, 178,
Quardrant0, 180, 180,
Quardrant0, 178, 183,
Quardrant0, 176, 185,
Quardrant0, 174, 187,
Quardrant0, 171, 189,
Quardrant0, 169, 191,
Quardrant0, 167, 193,
Quardrant0, 164, 195,
Quardrant0, 162, 197,
Quardrant0, 159, 199,
Quardrant0, 157, 201,
Quardrant0, 154, 203,
Quardrant0, 152, 205,
Quardrant0, 149, 207,
Quardrant0, 147, 208,
Quardrant0, 144, 210,
Quardrant0, 142, 212,
Quardrant0, 139, 214,
Quardrant0, 136, 215,
Quardrant0, 134, 217,
Quardrant0, 131, 219,
Quardrant0, 128, 220,
Quardrant0, 126, 222,
Quardrant0, 123, 223,
Quardrant0, 120, 225,
Quardrant0, 117, 226,
Quardrant0, 115, 228,
Quardrant0, 112, 229,
Quardrant0, 109, 231,
Quardrant0, 106, 232,
Quardrant0, 103, 233,
Quardrant0, 100, 234,
Quardrant0, 98, 236,
Quardrant0, 95, 237,
Quardrant0, 92, 238,
Quardrant0, 89, 239,
Quardrant0, 86, 240,
Quardrant0, 83, 241,
Quardrant0, 80, 242,
Quardrant0, 77, 243,
Quardrant0, 74, 244,
Quardrant0, 71, 245,
Quardrant0, 68, 246,
Quardrant0, 65, 247,
Quardrant0, 62, 247,
Quardrant0, 59, 248,
Quardrant0, 56, 249,
Quardrant0, 53, 249,
Quardrant0, 50, 250,
Quardrant0, 47, 251,
Quardrant0, 44, 251,
Quardrant0, 41, 252,
Quardrant0, 37, 252,
Quardrant0, 34, 253,
Quardrant0, 31, 253,
Quardrant0, 28, 253,
Quardrant0, 25, 254,
Quardrant0, 22, 254,
Quardrant0, 19, 254,
Quardrant0, 16, 255,
Quardrant0, 13, 255,
Quardrant0, 9, 255,
Quardrant0, 6, 255,
Quardrant0, 3, 255,
//第二象限 -iA, +iB
Quardrant0, 0, 255,
Quardrant1, 3, 255,
Quardrant1, 6, 255,
Quardrant1, 9, 255,
Quardrant1, 13, 255,
Quardrant1, 16, 255,
Quardrant1, 19, 254,
Quardrant1, 22, 254,
Quardrant1, 25, 254,
Quardrant1, 28, 253,
Quardrant1, 31, 253,
Quardrant1, 34, 253,
Quardrant1, 37, 252,
Quardrant1, 41, 252,
Quardrant1, 44, 251,
Quardrant1, 47, 251,
Quardrant1, 50, 250,
Quardrant1, 53, 249,
Quardrant1, 56, 249,
Quardrant1, 59, 248,
Quardrant1, 62, 247,
Quardrant1, 65, 247,
Quardrant1, 68, 246,
Quardrant1, 71, 245,
Quardrant1, 74, 244,
Quardrant1, 77, 243,
Quardrant1, 80, 242,
Quardrant1, 83, 241,
&n
