51單片機(jī)和CPLD的望遠(yuǎn)鏡伺服控制器設(shè)計(jì)

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(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的兩路RS232通信，可完成工作模式(如定點(diǎn)、等速模式)，以及數(shù)值大小的設(shè)定；同時(shí)，單片機(jī)可實(shí)時(shí)地將工作狀態(tài)變量送至上位機(jī)，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(jī)進(jìn)行設(shè)置，對于開放式運(yùn)動(dòng)控制模塊，這是必需的。
另外，設(shè)計(jì)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(qiáng)抗干擾能力。其中，接口芯片SP489將RS422信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL電平。

2 CPLD片上各模塊實(shí)現(xiàn)
2．1 倍頻鑒向和計(jì)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(hào)到CPLD。首先，對波形進(jìn)行整形、數(shù)字濾波處理；經(jīng)過4細(xì)分后，進(jìn)入辨向電路；然后由可逆計(jì)數(shù)電路完成對脈沖的計(jì)數(shù)，輸出32位的二進(jìn)制碼值；單片機(jī)在每個(gè)采樣周期中讀取計(jì)數(shù)值來獲得位置值，通過微分即可得到速度值。望遠(yuǎn)鏡的位置反饋圓光柵輸出的AB碼頻率可達(dá)10MHz，高頻CPLDEPM570T100完全可以勝任。在CPLD輸入端口進(jìn)行施密特觸發(fā)和濾波處理，以避免尖峰毛刺干擾，進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)魯棒性。