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基于DSP和UP-4HB03M驱动器实现步进电机调焦系统的设计

与传统的照相调焦系统相对照,针对焦距可以机动调剂的要求,提出了基于TMS320F240节制步进电机调焦的设计规划,使用F240节制电机驱动器UP-4HB03M按照谋略所得的调焦轨迹进行调焦。实验结果注解,本系统调焦曲线与抱负曲线拟合度较好,拍摄已知运动轨迹的目标,达到了知足效果。

小序:

当照相镜头拍摄运动的物体时,假如运动轨迹已知,照相镜头必须对焦距进行调节,从而调剂目标的像点的位置,使得目标始终位于焦点上,达到实时拍摄的目标,传统变焦大年夜多是使用机器装配完成的,比如凸轮机构,齿条机构;然则因为机器加工工艺繁杂,其精度、平稳性和机动性都难以满意要求,为此本系统使用步进电机带动摄像机完成变焦,因为步进点机正确地按照步进角迁移转变,并且由DSP进行节制,从而满意了以上机器装配无法完成地机能要求。实验结果注解,本系统调焦曲线与抱负曲线拟合度较好,拍摄已知运动轨迹的目标,达到了知足效果。

1、 调焦系统设计思惟

光学系统中,采纳一组物镜,调节轴向位移,物镜光学系统物象关系是:

X′=f2 / X

此中 X′—— 像距(目标像平面到主焦平面的间隔);

X —— 物距(目标间隔);

f —— 光学系统焦距 f=常量,像距X′与物距X成反比关系。

使用已知的照相调焦曲线确定步进电机迁移转变所需的步数和光阴坐标关系,存入F240数据存储器中,使用F240运算速率快、片载FLASH存储器大年夜(16K字)的特征,准确节制步进电机节制器驱动步进电机运转,经由过程机器装配实现照相镜头焦距按照规定的曲线变更,从而实实际时拍摄运动物体的功能。

2、 硬件设计部分

2.1步进驱动器UP-4HB03M简介

UP-4HB03M是北京联太工贸有限公司临盆的专用步进电机驱动器,4HBO3M适用于两相六出头混杂式及四相混杂式步进电机,PWM恒流节制要领;可选择半步(四相八拍)或者16细分两种事情要领;驱动电流为0.3A继续可调,并且具有自动半流定功能;脱机节制及其相位检测功能;所有节制旌旗灯号与功率驱动部分光电隔离;散热外壳与驱动器内部完全电绝缘。

2.2 TMS320F240简介

TMS320F240(以下简称F240)由DSP内核和片内外设组成。因为DSP内核具有较快的谋略和相应处置惩罚速率,可以敷衍高速利用的要求,同时也为节制软件的设计供给了加倍有力的支持,使节制系统能够完成加倍繁杂的功能、实现更好的节制效果。同时TMS320F240具有富厚的片内外设,包括16路10位A/D转换器、多个可编程的多路复用I/O引脚、硬件UART以及SPI总线等。分外是TMS320F240片内设置了一个事故治理器(EPA),可以供给6路全对照PWM通道,能方便地实现各类PWM波形的发生。这里应用F240主如果斟酌F240速率快以及有富厚的I/O引脚资本;法度榜样烧写方便,利于更新曲线坐标以及改动法度榜样;性价对照高等身分。

2.3 硬件设计

本系统的硬件接口电路如图1所示,74ls14为反相器,接到DSP的I/O口以前进其驱动能力,CH1是一个八脚的插头,用于外接步进机的各项绕组。步进电机以及照相镜头部分从略。事情历程如下:首先得到照相调焦曲线,使用MATLAB软件,得出光阴位移坐标,再换算成步进电机迁移转变所需的步数光阴坐标,以数组的行式保存下来。在F240的数据存储器中开辟空间存储步数光阴数组,使用F240准时器完成计时,I/O口输出响应宽度的脉冲旌旗灯号,驱动步进电机驱动器UP-4HB03M,此中CP为步进脉冲输入端;FREE为脱机端,高电平有效,FREE=1时,电机处于开释状态;V/D为偏向节制端,上下电等分手节制电机正反转。

3、 软件设计:

因为电机的运行和迁移转变步数以及两步之间距离光阴有关系,故采纳计时器计时的措施来谋略光阴,F240初始化法度榜样如下:

void Initcpu(void) //初始化F240法度榜样

{ *WDCR=0x6f; // 禁止自带的看门狗功能;

*CKCR1=0x69; // 外部输入晶振为20MHZ,F240事情在20MHZ;

*CKCR0=0xc3; // 系统时钟为10MHZ;

*SYSCR=0x4000; } // F240输出频率CLKOUT=IOPC1(I/O管脚);

F240初始化后,计时器的基础计韶光阴为0.1µs,斟酌到F240准时器是16位计数器,这难以满意谋略长光阴的需求,以是采纳经由过程谋略进入准时器中断的次数来谋略长光阴的措施。例如设置准时器周期寄存器值为800即*T1PR=800,那么进一次准时器中断光阴为800*0.1=80µs假如计时为1s的话,则只需进12500次中断即可,以此类推;故定义的数组内容表示如下:

int table[ ]= { 25,800,255, //第1行

。 . 。 . 。 . } //第n行

此中25为电机步数;800为准时器周期寄存器值;255每两步间所要进入准时器中断的次数。实现准确地节制步进电机节制器关键在于由F240 I/O口孕育发生规定的脉冲旌旗灯号,供给给步进电机节制器从而驱动步进电机精确迁移转变,法度榜样中包括F240初始化、电机正转、等待、电机反转几个法度榜样模块。法度榜样流程图如图2所示:

以下是实现电机正转的法度榜样。法度榜样中变量解释:step:用于存储数组中电机步数;every step:用于存储数组中每两步间所要进准时中断的次数;flag:数组行数标志(法度榜样假设需正转36组)。

void interrupt INT2_ISR()

{ while (*EVIVRA==0x0027) //是否是准时器中断

{ if(flag《36) //用来完成正转

{

if (steptotal==step) //是否走完数组每行规定的步数

{ flag++; //数组行标志加1

steptotal=0; //电机迁移转变步数清零

step=table[++j]; //更新电机运行步数数据

*T1PR=table[++j]; //更新准时器准时周期

everystep=table[++j]; //更新必要进入准时器中断次数

*T1CNT=0; } //从零开始计时,启动准时器

i++; //轮回标志位加1

if(i==1) *PADATDIR=0xff05; // 供给下降沿,正转,不脱机

else{ if (i==everystep)

{ i=0;

steptotal++; } //电机每转一步标志位加1

else

*PADATDIR=0xff04; //CP脚为高电平为孕育发生下降沿筹备,正转,不脱机

}

*IMR=0x02; //开准时器中断

enable(); //开启F240总中断

}

}

4 、实验结果及其留意事变

电机迁移转变的步数和光阴坐标都是由主机端经由过程MATLAB仿真取得的,是以实际调焦曲线的与抱负曲线的拟合程度大年夜大年夜前进了;步进电机节制器采纳四相八拍运行要领,并且由DSP进行节制,步进机正确地按照步进角(0.9度)迁移转变。实际利用该调焦系统调剂照相镜头,拍摄运动轨迹已知的目标,达到了知足的效果。

准时器光阴的准确谋略对高精度地丈量一些物理量是异常紧张的。当必要准时器谋略的光阴对照永劫,准时器计数还不敷,这时就必要使用准时器自身的中断,即短光阴准时一到就进入准时器中断办事子法度榜样,使用进入的次数来达到计时的目的。

5、 停止语

本文对基于DSPTMS320F240使用步进驱动器UP-4HB03M节制步进电机进行了钻研,改进了传统的工程中调焦要领,精度大年夜大年夜前进, 经测试系统运行稳定,因为DSP操作方便,而且采纳C说话要领编写,易于日后的代码改动和法度榜样移植。

责任编辑:gt

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