設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)焦控制系統(tǒng)方案

引言：是利用機(jī)械裝置完成的，比如凸輪機(jī)構(gòu)，齒條機(jī)構(gòu)；但是由于機(jī)械加工工藝復(fù)雜，其精度、點(diǎn)機(jī)精確地按照步進(jìn)角轉(zhuǎn)動(dòng)，并且由DSP進(jìn)行控制，從而滿(mǎn)足了以上機(jī)械裝置無(wú)法完成地標(biāo)達(dá)1到了調(diào)焦?jié)M意系統(tǒng)設(shè)效計(jì)果思想在光學(xué)系統(tǒng)中，采用一組物鏡，調(diào)節(jié)軸向位移，物鏡光學(xué)系統(tǒng)物象關(guān)系是：X′=f2/X其中X′——像距(目標(biāo)像平面到主焦平面的距離)；X——物距(目標(biāo)距離)；據(jù)存儲(chǔ)器中，利用F240運(yùn)算速度快、片載FLASH存儲(chǔ)器大(16K字)的特點(diǎn)，準(zhǔn)確控制步進(jìn)電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)機(jī)械裝置實(shí)現(xiàn)攝影鏡頭焦距按照規(guī)定的曲線變化，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)拍攝運(yùn)動(dòng)物體的功能。2硬件設(shè)計(jì)部分2.1步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器UP-4HB03M簡(jiǎn)介UP-4HB03M是北京聯(lián)太工貿(mào)有限公司生產(chǎn)的專(zhuān)用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,4HBO3M適用于兩相六出頭混合式及四相混合式步進(jìn)電機(jī)，PWM恒流控制方式；可選擇半步(四相八拍)或者16細(xì)分兩種工作方式；驅(qū)動(dòng)電流為0.3A連續(xù)可調(diào)，并且具有自動(dòng)半流鎖定功能；脫完全電絕緣。2.2TMS320F240簡(jiǎn)介T(mén)MSFF)由DSP內(nèi)核和片內(nèi)外設(shè)組成。由于DSP內(nèi)核具有較有力的支持，使控制系統(tǒng)能夠完成更加復(fù)雜的功能、實(shí)現(xiàn)更好的控制效果。同時(shí)D管理器(EPA)，可以提供6路全比較PWM通道，能方便地實(shí)現(xiàn)各種PWM波形的發(fā)生。這里使用F240主要是考慮F240速度快以及有豐富的I/O引腳資源；程序燒寫(xiě)方便，利于更新曲線坐標(biāo)以及修改程序；性?xún)r(jià)比較高等因素。2.3硬件設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)能力，CH1是一個(gè)八腳的插頭，用于外接步進(jìn)機(jī)的各項(xiàng)繞組。步進(jìn)電機(jī)以及攝影鏡頭部分從略。工作過(guò)程如下：首先獲得攝影調(diào)焦曲線，利用MATLAB軟件，得出時(shí)間位移坐制電圖機(jī)1硬正件接反口轉(zhuǎn)電路圖3軟件設(shè)計(jì)：由于電機(jī)的運(yùn)行和轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)以及兩步之間間隔時(shí)間有關(guān)系，故采用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)的方法來(lái)計(jì)算時(shí)間，F(xiàn)240初始化程序如下：voidInitcpu(void)//初始化F240程序{*WDCR=0x6f;//禁止自帶的看門(mén)狗功能； *CKCR0=0xc3;//系統(tǒng)時(shí)鐘為10MHZ；這難以滿(mǎn)足計(jì)算長(zhǎng)時(shí)間的需求，所以采用通過(guò)計(jì)算進(jìn)入定時(shí)器中斷的次數(shù)來(lái)計(jì)算長(zhǎng)時(shí)間的方法。例如設(shè)置定時(shí)器周期寄存器值為800即*T1PR＝800，那么進(jìn)一次定時(shí)器中斷時(shí)間為s的話，s數(shù)內(nèi)table[組容表示如數(shù)內(nèi)table[組]={25,800,255,//第1行...}//第n斷的次數(shù)。實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地控制步進(jìn)電機(jī)控制器關(guān)鍵在于由F240I/O口產(chǎn)生規(guī)定的脈沖信號(hào)，提供給步進(jìn)電機(jī)控制器從而驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)正確轉(zhuǎn)動(dòng)，程序中包括F240初始化、電機(jī)正轉(zhuǎn)、等待、電機(jī)反轉(zhuǎn)幾個(gè)程序模塊。程序流程圖如圖2所示：圖2程序流程圖step：用于存儲(chǔ)數(shù)組中每?jī)刹介g所要進(jìn)定時(shí)中斷的次數(shù)；flag：數(shù)組行數(shù)標(biāo)志(程序假設(shè)需正轉(zhuǎn)36組)。voidinterruptINT2_ISR(){while(*EVIVRA==0x0027)//是否是定時(shí)器中斷{if(flag<36)//用來(lái)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(biāo)志加1 steptotal=0;//電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)清零 step=table[++j];//更新電機(jī)運(yùn)行步數(shù)數(shù)據(jù) *T1PR=table[++j];//更新定時(shí)器定時(shí)周期everystep=table[++j];//更新需要進(jìn)入定時(shí)器中斷次數(shù)*T1CNT=0;}//從零開(kāi)始計(jì)時(shí)，啟動(dòng)定時(shí)器i++;//循環(huán)標(biāo)志位加1if(i==1)*PADATDIR=0xff05;else{if(i==1)*PADATDIR=0xff05;else{if(i==everystep){i=0;steptotal++;}//*PADATDIR=0xff04;//CP*IMR=0x02;enable();steptotal++;}//*PADATDIR=0xff04;//CP*IMR=0x02;enable();//}//開(kāi)定時(shí)器中斷開(kāi)啟F240總中斷}}}4實(shí)驗(yàn)結(jié)果及其注意事項(xiàng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)和時(shí)間坐標(biāo)都是由主機(jī)端通過(guò)MATLAB仿真取得的，因此實(shí)際調(diào)焦曲線的與理想曲線的擬合程度大大提高了；步進(jìn)電機(jī)控制器采用四相八拍運(yùn)行方式，并且由