基于MSP430的自控式骨矫形器的设计与实现

2.2.2电机驱动
　骨矫形器内部精密电机最大可承受电压为6 V，其驱动电压为4 V左右，电压每下降1 V，电机的转速就下降2 800 r/m，因此电机驱动电路不仅需要很大的驱动能力，而且其输出还需要很高的稳定性。
　本设计采用电机专用控制芯片LG9110[4]作为电机的驱动电路。该芯片是为控制和驱动电机专门设计的2通道推挽式功率放大专用集成电路器件，它将分立电路集成在单片IC中，不再需要任何外围器件, 降低了应用成本，提高了整机可靠性。LG9110具有良好的抗干扰能力和较大的电流驱动能力，两个输出端能直接驱动电机的正反向运动。电机驱动电路如图3所示，LG9110的6脚接正转信号，7脚接反转信号，1脚和4脚之间接精密电机。

2.2.3 参数反馈
　本设计要求实现对骨矫形器精确控制的同时保持系统低功耗的特性,因此骨矫形器内部安装了ZP系列零功耗磁敏传感器，该传感器是一种工作时无需外加电源的新型传感器，为双磁极交替触发工作方式。转盘安装在电机转轴上，转盘上固定有小磁铁，当转盘转动、小磁铁经过磁敏元件正下方时，磁敏元件产生电信号，电信号通过导线传给外围电路，而且电信号幅值与磁场的变化速度无关。
2.2.4 信号处理
　ZP系列传感器输出信号电流很小，将信号进行后级放大处理后的输出脉冲信号通过74HC14进行整形后，送入单片机进行计数。使用MSP430F169具有定时/捕获功能的16位定时器A对脉冲计数，采用外部引脚信号作为定时器A的输入时钟源，定时器A的工作模式采用增计数到CCR0模式。
2.3 键盘显示
　为了降低系统功耗、减少占用单片机的I/O口数目，键盘模块设计为3×3个按键的行列式键盘，采用中断方式进行处理,P2.0~P2.2作为行线，P2.5~P2.7作为列线。只要按键被按下，便会触发中断，进入键盘处理程序，实现设定初始位移、目标位移，控制骨矫形器微电机的正转、反转和读取、保存数据等功能。
　骨矫形器需要为用户提供丰富的交互信息，本设计选用HG1286413单色点阵图形液晶显示器作为用户的交互界面，它最大可显示4行8列32个字符。P3.0~P3.7作为液晶的数据线, P5.4~5.7作为液晶使能、内部命令寄存器/显示存储器选择控制和读写模式控制位，P5.3为复位信号的控制位。LCD显示屏为用户显示操作提示、工作状态、电池欠压告警等信息。
2.4 电源模块
　电机在正常工作时对电源的干扰很大，为不影响单片机的正常工作，系统选用双电源供电,采用1个5 V/4.8 Ah锂电池供电。一组经AMS1117转换成3.3 V给单片机及外围电路供电；另一组经纹波极低的DC/CD模块B0505S-1W实现电压隔离后给电机供电。
　LG9110的驱动电压不应低于4 V，否则电机不能正常工作，为此设计了电压检测电路。MSP430F169内部的比较器A的反向输入端P2.4电压取自分压电阻,同向输入端为参考电压，选用内部电压VCC/2,即1.65 V。当电池电压低于设定值4 V时，触发比较器A中断，程序进入低压服务程序，保存现场数据到信息存储器A、B中，同时提示用户对电池进行充电。而电压在4 V~5.0 V之间变动时，电路不会产生误操作。