基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要：為了滿足CNC齒輪測(cè)量中心的測(cè)量精要求，針對(duì)定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)TMS320LF2407A的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一種以DSP運(yùn)動(dòng)控制為核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過DSP內(nèi)部集成的A／D轉(zhuǎn)換模塊對(duì)傳感器電壓值進(jìn)行采樣，由DSP控制給出指令，驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了位置控制，測(cè)量精度大大提高。并給出系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。根據(jù)實(shí)際情況，給出CAMAC接口電路設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：CNC；DSP；硬件組成；CAMAC；TMS320LF2407A

隨著工業(yè)中對(duì)運(yùn)動(dòng)控制的速度和精度要求越來越高，一般運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)難以取得滿意的控制效果。當(dāng)前的數(shù)字電機(jī)控制系統(tǒng)中，大多采用單片機(jī)控制，由于單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和復(fù)雜的指令系統(tǒng)存在運(yùn)算速度較慢，處理能力有限等問題。因此，單片機(jī)不能滿足那些實(shí)時(shí)性和精度要求較高的控制場合。結(jié)合CNC齒輪測(cè)量中心，這里提出一種基于DSP的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是以TMS320LF2407A型DSP為控制核心，采用“PC+CPLD+DSP”方案，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的位置控制。

1 運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)組成
圖l為基于CNC齒輪測(cè)量中心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)原理框圖，它主要由CAMAC接口電路、信號(hào)采集、DSP外圍電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等4部分組成。

上位機(jī)發(fā)送指令給以TMS320LF2407A型DSP為核心的控制系統(tǒng)，DSP以中斷方式接收控制指令和參數(shù)，傳感器信號(hào)反應(yīng)測(cè)頭與被測(cè)工件之間的位置偏差，該模擬信號(hào)經(jīng)幅值變換電路后，作為控制信號(hào)送至DSP的A／D轉(zhuǎn)換器。經(jīng)片內(nèi)控制器處理后，輸出所接收到的控制指令和參數(shù)，經(jīng)脈沖發(fā)生器和驅(qū)動(dòng)放大電路送給步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作。從而該運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)能夠精確測(cè)量被測(cè)工件。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 DSP器件
選用的TMS320LF2407A型定點(diǎn)DSP，采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù)，供電電壓為3．3 V，使得控制器功耗降低。片內(nèi)集成有高達(dá)32 K字的Flash程序存儲(chǔ)器，1．5 K字的數(shù)據(jù)／程序RAM，544字的雙口RAM和2 K字的單口RAM。執(zhí)行速度高達(dá)40 MI／s，提高控制器的實(shí)時(shí)控制能力。TMS3-20LF2407A具有2個(gè)時(shí)間管理模塊EVA和EVB，每個(gè)事件管理器有2個(gè)16位通用定時(shí)器，8個(gè)16位脈寬調(diào)制(PWM)輸出通道。該模塊可實(shí)現(xiàn)同步A／D轉(zhuǎn)換功能，高性能10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間為375 ns，提供多達(dá)16路的模擬輸入，具有自動(dòng)排序功能，1個(gè)TMS320LF2407A控制器可控制多個(gè)電機(jī)。