基于DSP的運動控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：為了滿足CNC齒輪測量中心的測量精要求，針對定點數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407A的特點，設(shè)計一種以DSP運動控制為核心的運動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過DSP內(nèi)部集成的A／D轉(zhuǎn)換模塊對傳感器電壓值進(jìn)行采樣，由DSP控制給出指令，驅(qū)動電機運動，實現(xiàn)了位置控制，測量精度大大提高。并給出系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。根據(jù)實際情況，給出CAMAC接口電路設(shè)計。
關(guān)鍵詞：CNC；DSP；硬件組成；CAMAC；TMS320LF2407A

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

1 運動控制系統(tǒng)組成
圖l為基于CNC齒輪測量中心的運動控制系統(tǒng)原理框圖，它主要由CAMAC接口電路、信號采集、DSP外圍電路和電機驅(qū)動等4部分組成。

上位機發(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)，傳感器信號反應(yīng)測頭與被測工件之間的位置偏差，該模擬信號經(jīng)幅值變換電路后，作為控制信號送至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)動放大電路送給步進(jìn)電機，驅(qū)動電機執(zhí)行相應(yīng)動作。從而該運動控制系統(tǒng)能夠精確測量被測工件。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
2．1 DSP器件
選用的TMS320LF2407A型定點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，提高控制器的實時控制能力。TMS3-20LF2407A具有2個時間管理模塊EVA和EVB，每個事件管理器有2個16位通用定時器，8個16位脈寬調(diào)制(PWM)輸出通道。該模塊可實現(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)換時間為375 ns，提供多達(dá)16路的模擬輸入，具有自動排序功能，1個TMS320LF2407A控制器可控制多個電機。