基于單片機(jī)的快速位置伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

(1)電源電路主要給MCU提供+5V，+12V和+3．3V電源。
(2)時(shí)鐘電路給MCU提供一個(gè)外接的石英晶振。
(3)復(fù)位電路主要完成系統(tǒng)上電復(fù)位和系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)用戶(hù)按鍵復(fù)位。
(4)BDM接口電路主要完成與BDM調(diào)試工具相連，向MC9S12單片機(jī)寫(xiě)入和調(diào)試程序。
2．3．2 鍵盤(pán)／顯示控制電路
鍵盤(pán)控制模塊采用鍵盤(pán)及LED管理芯片CH451。CH45l是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤(pán)掃描控制以μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451內(nèi)置RC振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤(pán)掃描；CH451通過(guò)可以級(jí)聯(lián)的串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復(fù)位和看門(mén)狗等監(jiān)控功能。該芯片支持SPI同步串行通訊方式，可以與MC9S12DGl28B單片機(jī)的SPI通訊口進(jìn)行告訴數(shù)據(jù)通訊，控制方便。鍵盤(pán)采用4×4矩陣式鍵盤(pán)，系統(tǒng)共使用16個(gè)按鍵。顯示數(shù)據(jù)用數(shù)碼管，由鍵盤(pán)輸入火炮要旋轉(zhuǎn)的水平和高低角度值，并顯示出來(lái)，系統(tǒng)第一次采集來(lái)的角度值也是通過(guò)它顯示的。
2．3．3 系統(tǒng)輸入模塊
從光電碼盤(pán)中輸出的數(shù)據(jù)有15位，要是單一的用單片機(jī)去讀取光電碼盤(pán)的數(shù)據(jù)，一個(gè)光電碼盤(pán)就會(huì)用到15個(gè)數(shù)據(jù)線(xiàn)，占用了單片機(jī)的大量資源。利用8155的豐富的I／O口資源，可以減少對(duì)單片機(jī)資源的占用。單片機(jī)給光電編碼器一個(gè)讀取信號(hào)脈沖，8155的PA和PB口立即得到光電編碼器的數(shù)據(jù)，并存到了PA和PB寄存器中，此時(shí)單片機(jī)只要讀取8155的PA和PB寄存器就能得到光電碼盤(pán)的數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算就能獲得此時(shí)炮架的方位角和高低角。
2．3．4 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
對(duì)于一般的D／A轉(zhuǎn)換器的輸入端都用并行輸入，但是前面的芯片已經(jīng)占用了單片機(jī)大量的接口，為了系統(tǒng)的輸入輸出能同步進(jìn)行，本設(shè)計(jì)選用了串行輸入的TLC5618，它是一種快速帶緩沖基準(zhǔn)輸入(高阻抗)的雙路12位電壓輸出數(shù)字一模擬轉(zhuǎn)換器(DAC)，彌補(bǔ)了串行輸出的速度慢的不足，TLC5618具有1．21 MHz的輸入數(shù)據(jù)更新速率，DACA和DACB兩路同時(shí)更新，O．5LSB的建立時(shí)間為2．5 ms，它的最大串行時(shí)鐘速率為20 MHz，轉(zhuǎn)換速度達(dá)到要求；且它有兩路12位CMOS電壓輸出，精度符合設(shè)計(jì)要求；高阻抗基準(zhǔn)輸入使輸出有很強(qiáng)抗干擾能力。TLC5618在+5V單電源工作，其輸出電壓范圍為基準(zhǔn)電壓的兩倍，因此，電路設(shè)計(jì)采用2．5V基準(zhǔn)電壓。通過(guò)CMOS兼容的3線(xiàn)串行總線(xiàn)，可對(duì)TLC5618實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，單片機(jī)串行數(shù)據(jù)通過(guò)PTl輸入TLC5618，串行時(shí)鐘通過(guò)PT2輸入，PTO接片選端，TLC5618接收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生O～5V的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)減法器，得到一2．5～2．5的模擬信號(hào)，只有達(dá)到一1OV～10V的模擬信號(hào)才能更精確的控制電機(jī)，所以用高速放大器LM318進(jìn)行兩級(jí)兩倍放大，就可以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)思想，主要模塊有：主程序模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊、IRQ定時(shí)中斷處理程序、D／A數(shù)據(jù)輸出模塊、串行通信模塊。開(kāi)發(fā)調(diào)試平臺(tái)是CodeWarrior軟件。CodeWarrior系列集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE，Integrated Development Environment)是Metrowerks公司為開(kāi)發(fā)嵌入式微處理器而設(shè)計(jì)的一套強(qiáng)大易用的開(kāi)發(fā)工具，使用它可以有效地提高軟件開(kāi)發(fā)效率。系統(tǒng)的總的流程如圖4所示。