基于ARM的空問光通信APT控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1 APT控制系統(tǒng)組成
APT控制系統(tǒng)由PWM脈沖控制和產(chǎn)生模塊、RS 232串行通信接口模塊、光電編碼接口模塊及人機(jī)交互模塊組成，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

核心控制芯片選用Philips公司生產(chǎn)的專用工業(yè)控制ARM芯片LPC2124。先由串口接收到由信標(biāo)光圖像處理部分得到的光斑坐標(biāo)值，通過位置跟蹤算法計(jì)算出輸出，PWM的控制量值，再由PWM產(chǎn)生模塊送出PWM脈沖到電機(jī)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)，最終帶動(dòng)轉(zhuǎn)臺指向目標(biāo)位置。光電編碼器反饋回電機(jī)的速度信息到處理器，運(yùn)用相應(yīng)的控制算法可以將轉(zhuǎn)臺的運(yùn)行速度穩(wěn)定在設(shè)定值，防止電機(jī)因速度不穩(wěn)定而擾動(dòng)。在控制過程中，轉(zhuǎn)臺的運(yùn)行狀態(tài)、速度和位置等信息皆可由LCD顯示，轉(zhuǎn)臺的運(yùn)行速度、掃描步長等由鍵盤輸入設(shè)定。

2 硬件設(shè)計(jì)
2．1 LPC2124處理器簡介
LPC2124是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和跟蹤的32位ARM7TDMI-S CPU，是世界首款可加密的ARM芯片，并帶有256 KWord嵌入的高速FLASH存儲器和16 KB的SRAM，完全能滿足系統(tǒng)存儲空間的要求，故不需要外加存儲擴(kuò)展，使系統(tǒng)更為簡單、可靠。內(nèi)部具有UART，硬件I2C，SPI，PWM，ADC，定時(shí)器和比較捕獲單元等眾多應(yīng)用部件，功能十分強(qiáng)大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)能滿足APT控制系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)要求。3．3 V和1．8 V供電電壓可使系統(tǒng)保持低功耗，128位寬度的存儲器接口和獨(dú)特的加速結(jié)構(gòu)可使32位代碼在最大時(shí)鐘速率下運(yùn)行，提高了代碼運(yùn)行速度，獨(dú)特的16位Thumb模式可使代碼規(guī)模的降低超過30％，而系統(tǒng)的性能損失卻很小，提高了代碼的運(yùn)行效率，大大降低了程序的優(yōu)化難度。特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)和訪問控制系統(tǒng)。
2．2 電源電路
LPC2124的內(nèi)核及片內(nèi)外設(shè)供電電壓為1．8 V，I／O口所需電壓為3．3 V，而整個(gè)數(shù)字電路的供電電源為5 V，且通過78M05將電源5 V穩(wěn)壓，故選用了LDO芯片LM1117MPX-3．3和LM1117MPX-1．8穩(wěn)壓輸出3．3 V及1．8 V電壓，其電路如圖2所示。

2．3 RS 232接口模塊
通過串口獲取光斑的坐標(biāo)值，由于系統(tǒng)芯片是3．3 V系統(tǒng)，所以使用MAX 3232進(jìn)行RS 232電平轉(zhuǎn)換，其電路原理圖如圖3所示。