步進電機的調(diào)焦系統(tǒng)設計

3 軟件設計：

由于電機的運行和轉(zhuǎn)動步數(shù)以及兩步之間間隔時間有關(guān)系，故采用計時器計時的方法來計算時間，F(xiàn)240初始化程序如下：

void Initcpu(void) //初始化F240程序
{ *WDCR=0x6f; // 禁止自帶的看門狗功能;
*CKCR1=0x69; // 外部輸入晶振為20MHZ，F(xiàn)240工作在20MHZ;
*CKCR0=0xc3; // 系統(tǒng)時鐘為10MHZ;
*SYSCR=0x4000; } // F240輸出頻率CLKOUT=IOPC1(I/O管腳);

F240初始化后，計時器的基本計時時間為0.1?s，考慮到F240定時器是16位計數(shù)器，這難以滿足計算長時間的需求，所以采用通過計算進入定時器中斷的次數(shù)來計算長時間的方法。例如設置定時器周期寄存器值為800即*T1PR=800，那么進一次定時器中斷時間為800*0.1= 80?s如果計時為1s的話，則只需進12500次中斷即可，以此類推;故定義的數(shù)組內(nèi)容表示如下：

int table[ ]= { 25,800,255, //第1行
. . . . . . } //第n行

其中25為電機步數(shù);800為定時器周期寄存器值;255每兩步間所要進入定時器中斷的次數(shù)。實現(xiàn)準確地控制步進電機控制器關(guān)鍵在于由F240 I/O口產(chǎn)生規(guī)定的脈沖信號，提供給步進電機控制器從而驅(qū)動步進電機正確轉(zhuǎn)動，程序中包括F240初始化、電機正轉(zhuǎn)、等待、電機反轉(zhuǎn)幾個程序模塊。程序流 程圖如圖2所示：

圖2 程序流程圖

以下是實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)的程序。程序中變量解釋：step：用于存儲數(shù)組中電機步數(shù);every step：用于存儲數(shù)組中每兩步間所要進定時中斷的次數(shù);flag：數(shù)組行數(shù)標志(程序假設需正轉(zhuǎn)36組)。

void interrupt INT2_ISR()
{ while (*EVIVRA==0x0027) //是否是定時器中斷
{ if(flag<36) //用來完成正轉(zhuǎn)
{
if (steptotal==step) //是否走完數(shù)組每行規(guī)定的步數(shù)
{ flag++; //數(shù)組行標志加1
steptotal=0; //電機轉(zhuǎn)動步數(shù)清零
step=table[++j]; //更新電機運行步數(shù)數(shù)據(jù)
*T1PR=table[++j]; //更新定時器定時周期
everystep=table[++j]; //更新需要進入定時器中斷次數(shù)
*T1CNT=0; } //從零開始計時，啟動定時器
i++; //循環(huán)標志位加1
if(i==1) *PADATDIR=0xff05; // 提供下降沿，正轉(zhuǎn)，不脫機
else{ if (i==everystep)
{ i=0;
steptotal++; } //電機每轉(zhuǎn)一步標志位加1
else
*PADATDIR=0xff04; //CP腳為高電平為產(chǎn)生下降沿準備,正轉(zhuǎn)，不脫機
}
*IMR=0x02; //開定時器中斷
enable(); //開啟F240總中斷
}
}

4 實驗結(jié)果及其注意事項

電機轉(zhuǎn)動的步數(shù)和時間坐標都是由主機端通過MATLAB仿真取得的，因此實際調(diào)焦曲線的與理想曲線的擬合程度大大提高了;步進電機控制器采用四相八拍運行 方式，并且由DSP進行控制，步進機精確地按照步進角(0.9度)轉(zhuǎn)動。實際應用該調(diào)焦系統(tǒng)調(diào)整攝影鏡頭，拍攝運動軌跡已知的目標，達到了滿意的效果。

定時器時間的準確計算對高精度地測量一些物理量是非常重要的。當需要定時器計算的時間比較長時，定時器計數(shù)還不夠，這時就需要利用定時器自身的中斷，即短時間定時一到就進入定時器中斷服務子程序，利用進入的次數(shù)來達到計時的目的。

5 結(jié)束語

本文對基于DSPTMS320F240利用步進驅(qū)動器UP-4HB03M控制步進電機進行了研究，改進了傳統(tǒng)的工程中調(diào)焦方式，精度大大提高, 經(jīng)測試系統(tǒng)運行穩(wěn)定，由于DSP操作方便，而且采用C語言方式編寫，易于日后的代碼修改和程序移植。