基于單片機的快速位置伺服系統(tǒng)的設計

(1)電源電路主要給MCU提供+5V，+12V和+3．3V電源。
(2)時鐘電路給MCU提供一個外接的石英晶振。
(3)復位電路主要完成系統(tǒng)上電復位和系統(tǒng)在運行時用戶按鍵復位。
(4)BDM接口電路主要完成與BDM調(diào)試工具相連，向MC9S12單片機寫入和調(diào)試程序。
2．3．2 鍵盤／顯示控制電路
鍵盤控制模塊采用鍵盤及LED管理芯片CH451。CH45l是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。CH451內(nèi)置RC振蕩電路，可以動態(tài)驅(qū)動8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能；同時還可以進行64鍵的鍵盤掃描；CH451通過可以級聯(lián)的串行接口與單片機等交換數(shù)據(jù)；并且提供上電復位和看門狗等監(jiān)控功能。該芯片支持SPI同步串行通訊方式，可以與MC9S12DGl28B單片機的SPI通訊口進行告訴數(shù)據(jù)通訊，控制方便。鍵盤采用4×4矩陣式鍵盤，系統(tǒng)共使用16個按鍵。顯示數(shù)據(jù)用數(shù)碼管，由鍵盤輸入火炮要旋轉(zhuǎn)的水平和高低角度值，并顯示出來，系統(tǒng)第一次采集來的角度值也是通過它顯示的。
2．3．3 系統(tǒng)輸入模塊
從光電碼盤中輸出的數(shù)據(jù)有15位，要是單一的用單片機去讀取光電碼盤的數(shù)據(jù)，一個光電碼盤就會用到15個數(shù)據(jù)線，占用了單片機的大量資源。利用8155的豐富的I／O口資源，可以減少對單片機資源的占用。單片機給光電編碼器一個讀取信號脈沖，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，此時單片機只要讀取8155的PA和PB寄存器就能得到光電碼盤的數(shù)據(jù)，通過計算就能獲得此時炮架的方位角和高低角。
2．3．4 伺服電機驅(qū)動電路
對于一般的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)占用了單片機大量的接口，為了系統(tǒng)的輸入輸出能同步進行，本設計選用了串行輸入的TLC5618，它是一種快速帶緩沖基準輸入(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兩路同時更新，O．5LSB的建立時間為2．5 ms，它的最大串行時鐘速率為20 MHz，轉(zhuǎn)換速度達到要求；且它有兩路12位CMOS電壓輸出，精度符合設計要求；高阻抗基準輸入使輸出有很強抗干擾能力。TLC5618在+5V單電源工作，其輸出電壓范圍為基準電壓的兩倍，因此，電路設計采用2．5V基準電壓。通過CMOS兼容的3線串行總線，可對TLC5618實現(xiàn)數(shù)字控制，單片機串行數(shù)據(jù)通過PTl輸入TLC5618，串行時鐘通過PT2輸入，PTO接片選端，TLC5618接收到數(shù)據(jù)后，經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生O～5V的模擬信號，經(jīng)過減法器，得到一2．5～2．5的模擬信號，只有達到一1OV～10V的模擬信號才能更精確的控制電機，所以用高速放大器LM318進行兩級兩倍放大，就可以達到設計的要求。

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