基于51單片機(jī)和FPGA的位移測量裝置的設(shè)計(jì)

3．4 A／D采樣電路
鐵芯在移動(dòng)的過程中，輸出的電壓值變化范圍較大，因此，接入程控放大器，先通過A／D轉(zhuǎn)換器采樣，按照事先劃分的幅度帶對待處理信號(hào)進(jìn)行幅度定位，然后控制放大器的檔位，以提高A／D轉(zhuǎn)換器的采樣精度，從而減小測量誤差。MAXl97采用的是內(nèi)部時(shí)鐘和內(nèi)部基準(zhǔn)源，幾乎不需要外圍電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用方便。具體電路圖如圖5所示。


3．5 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路
采用專用芯片L298HN作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)需要較大的電流，為了保證電機(jī)起動(dòng)時(shí)對單片機(jī)控制板的供電系統(tǒng)不至于產(chǎn)生影響而產(chǎn)生掉電現(xiàn)象，需要采用光電耦合器TLP521-2GB進(jìn)行電源隔離，同時(shí)應(yīng)注意需要對L298HN的供電電壓進(jìn)行去耦，以保證驅(qū)動(dòng)電路的工作穩(wěn)定。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖6所示。



4 系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)由單片機(jī)與FPGA共同控制實(shí)現(xiàn)，F(xiàn)PGA主要用于ADC時(shí)序的控制以及數(shù)據(jù)的運(yùn)算，單片機(jī)則用來實(shí)現(xiàn)人機(jī)的交互。程序采用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)思想，軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，主程序中調(diào)用各子程序，有專門的數(shù)據(jù)處理子程序、信號(hào)發(fā)生器子程序、掃描鍵盤子程序等。除了數(shù)據(jù)運(yùn)算和顯示外，本系統(tǒng)還附加了自校正功能，即通過比較兩路信號(hào)的幅值控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，最終使鐵芯停在參考零的位置。圖7為程序流程。



5 系統(tǒng)測試與結(jié)果分析
5．1 使用儀器及型號(hào)
PC機(jī)：Intel奔騰D，主頻：2．5 G，內(nèi)存：1 G；偉福仿真機(jī)：E51／S；直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源：SGl733SB3A；雙蹤數(shù)字存儲(chǔ)示波器：TEKT-RONLX TDS1002。