HCTL-1100是美国Agilent公司生产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整的运动控制系统。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芯片的结构、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1HCTL-1100的特性HCTL-1100是美国Agilent公司生产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,因而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机的控制负担,同时还具有很大的灵活性。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100kHz～2MHz的工作频率范围;●带有编码器输入端口。2TCTL-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说明如下：●同步引脚（SYNC）该引脚只在INIT/IDLE模式下有效。可用来同步两个或多个芯片。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模式,清除电机额定值并切断电机电源,同时清除三个控制模式标志。当由INIT/IDLE模式重新进入控制模式后,这些标志可自动恢复原值。不用时应将该脚连到VDD,否则会引起触发而使系统进入错误的紧急状态。●停止引脚（STOP）该停止标志仅适用于积分速率模式,低电平有效。有效时,系统将会减速直到停止,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寄存器R08H组成,该寄存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）该引脚与内部状态寄存器的软件标志位4位连,也可由标志寄存器（R00H）的位0表示。当引脚和标志位为高时,表明系统正处于梯度式移动状态。移动结束后,控制器将对该标志位清零。应当注意：标志位清零的那一刻并不表明电机已停止工作。因此,它只是命令描述的完成而不是实际操作的完成。如果电机在移动中发生延迟而能跟上命令所要求的物理移动,则标志位将在移动完成前被清零。●初始化/空闲引脚（INIT）该引脚的状态用于表明HCTL-1100正处于初始化/空闲状态,它应与内部状态寄存器的位5相连,也可由标志寄存器（R00H）的位1表示。●换向器引脚（PHA～PHD）这些引脚用于驱动无刷或步进电机。使用时可以对这四个引脚进行编程,以用于驱动多相电机的每个线圈。3工作原理HCTL-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标系统运动,同时从增量式编码器的积分输出端接收位置（或速度）反馈信息。将该信息与预置的额定值进行比较,并将矫正后的值输出给控制电机便可以带动目标系统的运动。图3为其运动控制原理框图,图4所示为HCTL-1100的内部结构框图。4HCTL-1100的寄存器HCTL-1100的工作过程由内部的64个八位寄存器控制。其中35个寄存器用于进行初始化或命令字的写入等操作。剩余的29个作为临时寄存器,但这些寄存器不能直接使用。可用的35个寄存器可分为一般控制、输出、滤波器和换向器四类。一般控制寄存器又包括标志寄存器（R00H）、可编程计数器（R05H）、状态寄存器（R07H）、采样定时寄存器（R0FH）、读实际位置和预置实际位置寄存器等。而输出寄存器（包括禁止极性转换,8位电机额定值和脉宽调制额定值输出）则包括电机额定值寄存器（R08H）和脉宽调制额定值寄存器（R09H）两种。5工作流程HCTL-1100有三种设置路径和四种控制模式可供用户选择。三种路径包括复位、初始化/空岁和排列对齐。四种控制模式分别为：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给出了如何用命令来设置路径和切换控制模式的流程图。6具体应用用HCTL-1100与主机（以8051为例）接口时,可通过8051的I/O端口P1.0～P2.3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。其部分软件程序如下：RD1100：SETBP2.0;设置读/写状态为读MOVP,1B;锁存地址CLRP2.3;锁存地址CLRP2.3;发地址锁存信号脉冲SETBP2.3MOVP1,#0FFHCLRP2.2;发片选信号脉冲SETBP2.2NOPNOPNOP;延时4 s,为1MHz的HCTL-1100提供足够的时间CLRP2.1;设置输出势能引脚为效MOVA,P0;从1100获取数据SETBP2.1;使输出势能无效RET