51單片機和CPLD的望遠鏡伺服控制器設計

LCD顯示模塊主要顯示系統(tǒng)的狀態(tài)變量值，如位置、速度、編碼器值等信息。采用串口電平轉換收發(fā)器SP3223實現(xiàn)與上位機的兩路RS232通信，可完成工作模式(如定點、等速模式)，以及數(shù)值大小的設定；同時，單片機可實時地將工作狀態(tài)變量送至上位機，利于數(shù)據(jù)記錄和分析。控制器參數(shù)(如比例系數(shù)KP和積分系數(shù)KI等)也可由上位機進行設置，對于開放式運動控制模塊，這是必需的。
另外，設計了8路按鍵，用于功能參數(shù)設置等。如圖2所示。光電增量式編碼器的接口一般為RS422差分對輸入接口。

如圖3所示，光電增量式編碼器接口電路具有終端匹配電阻和濾波網(wǎng)絡電路，可增強抗干擾能力。其中，接口芯片SP489將RS422信號轉換為TTL電平。

2 CPLD片上各模塊實現(xiàn)
2．1 倍頻鑒向和計數(shù)電路
經(jīng)過圖3所示的編碼器接口電路處理后，輸出TTL電平的A1、B1、Z1信號到CPLD。首先，對波形進行整形、數(shù)字濾波處理；經(jīng)過4細分后，進入辨向電路；然后由可逆計數(shù)電路完成對脈沖的計數(shù)，輸出32位的二進制碼值；單片機在每個采樣周期中讀取計數(shù)值來獲得位置值，通過微分即可得到速度值。望遠鏡的位置反饋圓光柵輸出的AB碼頻率可達10MHz，高頻CPLDEPM570T100完全可以勝任。在CPLD輸入端口進行施密特觸發(fā)和濾波處理，以避免尖峰毛刺干擾，進一步增強系統(tǒng)魯棒性。