基于DSP處理器的紅外電視調焦控制器設計

　　AD7864地址譯碼模塊：對DSP的地址信號進行譯碼，為AD7864提供讀寫、片選以及通道選擇等信號。

　　光柵尺邏輯計算模塊：光柵尺輸出兩路正交的方波信號A、B和零位信號Z輸入到FPGA中，在FPGA中實現對A、B信號的倍頻及鑒相功能，然后通過16位計數器和鎖存器與DSP相連，通過讀取計數器的數值可得到光柵尺的位置數值，系統框圖如圖3所示。

3.實驗驗證與精度分析

　　3.1 實驗驗證

　　調焦系統由安裝在望遠物鏡筒上的光學機械部分和電控部分組成。光學機械部分包括調焦組件、變倍組件等。電控系統以DSP2833為核心處理器，利用FPGA實現時序和邏輯控制，配以外圍電路、執行電機及位置反饋部件。電控系統位置反饋采用精密線繞電位器和光柵尺，執行電機采用步進電機、超聲電機和永磁直流電機。變倍系統兩端靠電限位和機械限位來保證定位。

　　根據以上設計方案進行實踐，調焦電控系統采用兩塊電路板進行工作，分別為控制電路板和功率驅動板。圖4為控制電路板，圖5為功率驅動板。通過試驗，較好的完成了紅外電視自動調焦及變倍功能。

　　3.2 精度分析

　　3.2.1 紅外電視調焦控制

　　紅外電視調焦范圍為200m~∞，調焦執行電機選用海頓直線電機型號為21000系列Size 8直線步進電機，步長為0.0015mm，其工作電壓為5V，每相電流為0.24A，在每秒鐘1000步的速度下可產生60N的推力。滿足使用要求。位置反饋采用增量式光柵尺。

　　調焦電控系統誤差來源是直線步進電機的步長與光柵尺的精度。直線步進電機步長0.0015mm.由以上條件計算得出如下結論：

　　a）直線步進電機步長為0.0015mm，調焦機構的分辨力為直線步進電機的步長為0.0015mm;b）采用光柵尺作為位置測量傳感器，其測量精度高，其測量精度可達5μm，滿足±0.01mm的分辨力精度要求；c）每秒鐘1000步的速度是電機的常用速度，也就是每秒鐘行程為1.5mm，因此該速度滿足調焦時間的要求。

　　3.2.2 紅外電視變倍控制紅外兩檔變倍電機選用江蘇春生公司的超聲電機，型號為TRUM-60.紅外變倍系統為100mm/300mm兩檔變倍，采用半自動控制方式，由電控系統控制超聲電機切換變倍鏡組，從而切換紅外電視的焦距。

　　超聲電機的斷電自鎖特性保證了旋轉變倍機構的穩定性。超聲電機斷電自鎖力矩大于其驅動力矩30%左右。超聲電機的旋轉軸與變倍鏡組的外殼直接連接，這種結構簡單可靠，并且占用空間小。

　　由于超聲電機的轉速可以達到