80C196KC在车载卫星天线系统中对步进电机的控制胡涛，程明霄（南京工业大学自动化学院，南京210009）何实现对步进电动机在车载天线系统中处于找星、跟踪和随动状态下的控制。
1车载卫星天线简介在车载系统（例如：火车、汽车、轮船）的运动过程中收看电视，由于行进方向的变化，或是路况的颠簸，会造成电视接收信号的不精确。目前，在国内交通客运中，电视系统播放的往往是电视录像，不能播放实时新闻或节目。车载卫星天线随动系统，能够随着车体方向和位置的变化而改变，使卫星天线始终指向卫星的方位，接收器和卫星的电信号电磁共振将最强，从而确保接收电视信号的清晰和稳定。
本系统采用两台二相步进电动机分别控制卫星天线的水平位置和垂直位置，以下分别简称方位步进电机和俯仰步进电机。输入信号是卫星天线接收的卫星信号；反馈信号是陀螺仪给出的位置变化信号。80C196KC通过对卫星天线接收信号的采样值和陀螺仪的反馈信号的电压值进行计算、分析，对方位、俯仰步进电机进行控制，从而使卫星天线按照一定的算法进行寻星、跟踪和随动。
以80C196KC单片机为核心的卫星天线随动系统在初始工作时，进行寻找卫星，搜寻出信号最强的方位，随后锁定此方向。随着车体运动的变化，陀螺仪给出变化的反馈信号，据此信号，可计算出方位和俯仰电机需转动的量值，驱动步进电机转动，使天线始终对准卫星。采用80C196KC的嵌入式结构研制该系统，其重要的任务就是对天线实现自动找星、跟踪卫星和随车体运动，实现这些功能最重要的就是对方位和俯仰步进电机的控制。
步进电机由于其电气特性，运转时会有步进感，即震动感，为了使电机转动顺滑，减小震动，为此在步进电机控制脉冲的上升沿和下降沿采用细分的梯形波，可以减小步进电机的步进角，提高电机运行的平稳性。在步进电机停转时，为了防止因惯性或车体颠簸电机轴产生顺滑，则需采用合适的锁定波形，产生锁定磁力矩，锁定步进电机的转轴，使步进电机转轴不能自由转动。
2硬件设计车载卫星天线的驱动采用的是二相步进电动机，方位控制为旋转步进电机，俯仰控制为直线丝杆步进电机，其驱动波形为二相八拍、16细分方式。80C196KC单片机系统则承担对步进电机运转速度、方向及跟踪、随动的控制。
2.1步进电机的驱动电路步进电机的驱动电路是被控电路的核心，如何合理地设计出驱动电路，关系到整个卫星天线系统的工作性能，将直接影响寻星、随动以及跟踪卫星的准确性。具体的工作包括：寻找合适的驱动芯片，现在选用的是UC3717步进电机驱动芯片；设计其外围电路，包括其开关时间的调整；设计步进电机二相八拍的波形发生电路；调整波形发生电路与驱动芯片的匹配；设计步进电机的锁定逻辑电路和波形，等等。
步进电机驱动电路由两片3717组成（如），VR端分别接D/A转换的VoutA~VoutB，为3717的电压端，可进行电机细分驱动。7、8、9端子分别接电路的输出。3717按要求输出交变的电流，驱动步进电机的运转。
1输出至电机输出至电机步进电机驱动电路是以74LS194为核心的逻辑电路，为中的3717驱动电路提供所需脉冲和二相八拍的驱动波形，其中输入端的T/R为电机正反控制端；CLK为HOS.4发出的时钟脉冲。PHASE端为步进电机绕组电流的正反向控制端。
系统和最优控制技术；程明霄，副教授，74194逻辑电路74LS194逻辑电路输出的二相八拍驱动波形如。
D/A转换电路的作用是为步进电机的驱动电路提供电压，具体作用有：为步进电机的驱动电路提供电压，74LS194逻辑电路驱动3717的二相八拍波形2.2单片机系统电路系统电路包括CPU扩展RAM、ROM的设计和存储地址空间分配，CPU和其他电路的连接。这部分涉及电路的初始化、数据存取、数据采样、外部中断、定时中断、时钟脉冲、控制信号，等等。
同的时间提供不同的电压，由单片机计算完成，按照要求要提供2路D/A转换。
由于80C196系列单片机可16位寻址，因此地址总线MA0~MA15中的MA0可用作中7528的A\B通道选择信号。外部RAM扩展2片6264，总线MA14、MA15通过逻辑电路用作数据存储器6264的片选信号，此时RAM地址为2.2.1高速输出HSO口中断，产生脉冲序列CLK，为驱动步进电机电路的时间序列，并在其上升沿和下降沿产生软件定时器中断，产生中断嵌套，进行步进电机步进角的细分，使电机转动平滑，避免震动或抖动。细分可用软件设定，本系统采用16步细分。 |
