DSP處理器的紅外電視調(diào)焦控制器設計
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1.引言
本文引用地址：http://2s4d.com/article/226863.htm隨著紅外成像技術的快速發(fā)展，紅外測量電視成為光電跟蹤系統(tǒng)的重要組成部分。紅外相機的自動和連續(xù)調(diào)焦，是保證紅外電視成像質(zhì)量，實現(xiàn)光電跟蹤系統(tǒng)高精度穩(wěn)定跟蹤的關鍵技術。一般來說，影響紅外電視成像的因素有很多，而目標的距離和環(huán)境溫度等參數(shù)對成像質(zhì)量影響較大，如何根據(jù)目標距離和環(huán)境溫度等影響目標成像質(zhì)量的信息，實時調(diào)整相機的位置，從而獲得清晰的目標圖像，需要進行廣泛深入的研究，對實現(xiàn)紅外跟蹤測量系統(tǒng)穩(wěn)定高精度跟蹤測量功能具有重要意義。下面，小編就紅外電視調(diào)焦控制器的設計給予簡單介紹。2.調(diào)焦控制器的硬件設計
2.1 總體結構及原理
光電跟蹤測量系統(tǒng)調(diào)焦控制系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能主要包括：接收綜合控制器的控制命令，實現(xiàn)紅外電視的變倍與調(diào)焦功能，兼具自檢功能和故障診斷能力，故障診斷到線路板。
系統(tǒng)采用基于DSP+FPGA的調(diào)光調(diào)焦控制器。該控制器的硬件原理框圖如圖1所示。
圖1 調(diào)光調(diào)焦控制器硬件框圖
其中DSP(TMS320F2812)作為調(diào)光調(diào)焦控制器核心。TMS320F2812是TI公司針對數(shù)字控制領域而推出的，它是目前控制領域最高性能的處理器，具有控制精度高、速度快、使用靈活以及集成度高等優(yōu)點，已廣泛應用于工業(yè)自動化、光學網(wǎng)絡以及自動化控制等領域。
系統(tǒng)選用Cyclone公司系列FPGA中的EP1C12Q240C8作為整個調(diào)光調(diào)焦控制器的時序和邏輯控制核心，EP1C12Q240C8提供12060個邏輯單元(LE)和173個I/O口，可以內(nèi)嵌4K的RAM.
采用可編程邏輯器件(FPGA)，可以非常簡單的設計DSP的硬件電路。將DSP的數(shù)據(jù)總線、地址總線、讀寫控制線以及中斷信號線全部引入到FPGA中，根據(jù)特定的要求，在FPGA內(nèi)完成時序和邏輯設計。其中為TL16C554，AD7864提供地址選通信號，為光柵尺計算提供四倍頻鑒相和計數(shù)邏輯。
由于電機的信號線、限位開關線數(shù)量很多，需要本系統(tǒng)的I/O口的數(shù)量較多，可以在FPGA內(nèi)完成擴展I/O口的功能。2.2 FPGA的設計
FPGA內(nèi)部采用模塊化的設計思想，對FPGA設計進行模塊分解。主要包括，實現(xiàn)FPGA擴展I/O口的功能，為TL16C554和AD7864提供片選和讀寫信號，提供四倍頻鑒相和計數(shù)邏輯計算光柵尺位置量。FPGA內(nèi)的功能模塊如圖2所示。
TL16C554地址譯碼模塊：在FPGA內(nèi)部，針對DSP的讀寫以及地址信號進行譯碼，為TL16C554提供讀寫信號以及片選等信號。
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(xiàn)對A、B信號的倍頻及鑒相功能，然后通過16位計數(shù)器和鎖存器與DSP相連，通過讀取計數(shù)器的數(shù)值可得到光柵尺的位置數(shù)值，系統(tǒng)框圖如圖3所示。
3.實驗驗證與精度分析
3.1 實驗驗證
調(diào)焦系統(tǒng)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(diào)焦組件、變倍組件等。電控系統(tǒng)以DSP2833為核心處理器，利用FPGA實現(xiàn)時序和邏輯控制，配以外圍電路、執(zhí)行電機及位置反饋部件。電控系統(tǒng)位置反饋采用精密線繞電位器和光柵尺，執(zhí)行電機采用步進電機、超聲電機和永磁直流電機。變倍系統(tǒng)兩端靠電限位和機械限位來保證定位。根據(jù)以上設計方案進行實踐，調(diào)焦電控系統(tǒng)采用兩塊電路板進行工作，分別為控制電路板和功率驅(qū)動板。圖4為控制電路板，圖5為功率驅(qū)動板。通過試驗，較好的完成了紅外電視自動調(diào)焦及變倍功能。
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