51單片機和CPLD的望遠鏡伺服控制器設(shè)計
LCD顯示模塊主要顯示系統(tǒng)的狀態(tài)變量值,如位置、速度、編碼器值等信息。采用串口電平轉(zhuǎn)換收發(fā)器SP3223實現(xiàn)與上位機的兩路RS232通信,可完成工作模式(如定點、等速模式),以及數(shù)值大小的設(shè)定;同時,單片機可實時地將工作狀態(tài)變量送至上位機,利于數(shù)據(jù)記錄和分析??刂破鲄?shù)(如比例系數(shù)KP和積分系數(shù)KI等)也可由上位機進行設(shè)置,對于開放式運動控制模塊,這是必需的。
另外,設(shè)計了8路按鍵,用于功能參數(shù)設(shè)置等。如圖2所示。光電增量式編碼器的接口一般為RS422差分對輸入接口。
如圖3所示,光電增量式編碼器接口電路具有終端匹配電阻和濾波網(wǎng)絡(luò)電路,可增強抗干擾能力。其中,接口芯片SP489將RS422信號轉(zhuǎn)換為TTL電平。
2 CPLD片上各模塊實現(xiàn)
2.1 倍頻鑒向和計數(shù)電路
經(jīng)過圖3所示的編碼器接口電路處理后,輸出TTL電平的A1、B1、Z1信號到CPLD。首先,對波形進行整形、數(shù)字濾波處理;經(jīng)過4細分后,進入辨向電路;然后由可逆計數(shù)電路完成對脈沖的計數(shù),輸出32位的二進制碼值;單片機在每個采樣周期中讀取計數(shù)值來獲得位置值,通過微分即可得到速度值。望遠鏡的位置反饋圓光柵輸出的AB碼頻率可達10MHz,高頻CPLDEPM570T100完全可以勝任。在CPLD輸入端口進行施密特觸發(fā)和濾波處理,以避免尖峰毛刺干擾,進一步增強系統(tǒng)魯棒性。
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