基于单片机的快速位置伺服系统的设计

(1)电源电路主要给MCU提供+5V，+12V和+3．3V电源。
(2)时钟电路给MCU提供一个外接的石英晶振。
(3)复位电路主要完成系统上电复位和系统在运行时用户按键复位。
(4)BDM接口电路主要完成与BDM调试工具相连，向MC9S12单片机写入和调试程序。
2．3．2 键盘／显示控制电路
键盘控制模块采用键盘及LED管理芯片CH451。CH45l是一个整合了数码管显示驱动和键盘扫描控制以μP监控的多功能外围芯片。CH451内置RC振荡电路，可以动态驱动8位数码管或者64位LED，具有BCD译码、闪烁、移位等功能；同时还可以进行64键的键盘扫描；CH451通过可以级联的串行接口与单片机等交换数据；并且提供上电复位和看门狗等监控功能。该芯片支持SPI同步串行通讯方式，可以与MC9S12DGl28B单片机的SPI通讯口进行告诉数据通讯，控制方便。键盘采用4×4矩阵式键盘，系统共使用16个按键。显示数据用数码管，由键盘输入火炮要旋转的水平和高低角度值，并显示出来，系统第一次采集来的角度值也是通过它显示的。
2．3．3 系统输入模块
从光电码盘中输出的数据有15位，要是单一的用单片机去读取光电码盘的数据，一个光电码盘就会用到15个数据线，占用了单片机的大量资源。利用8155的丰富的I／O口资源，可以减少对单片机资源的占用。单片机给光电编码器一个读取信号脉冲，8155的PA和PB口立即得到光电编码器的数据，并存到了PA和PB寄存器中，此时单片机只要读取8155的PA和PB寄存器就能得到光电码盘的数据，通过计算就能获得此时炮架的方位角和高低角。
2．3．4 伺服电机驱动电路
对于一般的D／A转换器的输入端都用并行输入，但是前面的芯片已经占用了单片机大量的接口，为了系统的输入输出能同步进行，本设计选用了串行输入的TLC5618，它是一种快速带缓冲基准输入(高阻抗)的双路12位电压输出数字一模拟转换器(DAC)，弥补了串行输出的速度慢的不足，TLC5618具有1．21 MHz的输入数据更新速率，DACA和DACB两路同时更新，O．5LSB的建立时间为2．5 ms，它的最大串行时钟速率为20 MHz，转换速度达到要求；且它有两路12位CMOS电压输出，精度符合设计要求；高阻抗基准输入使输出有很强抗干扰能力。TLC5618在+5V单电源工作，其输出电压范围为基准电压的两倍，因此，电路设计采用2．5V基准电压。通过CMOS兼容的3线串行总线，可对TLC5618实现数字控制，单片机串行数据通过PTl输入TLC5618，串行时钟通过PT2输入，PTO接片选端，TLC5618接收到数据后，经过数模转换，产生O～5V的模拟信号，经过减法器，得到一2．5～2．5的模拟信号，只有达到一1OV～10V的模拟信号才能更精确的控制电机，所以用高速放大器LM318进行两级两倍放大，就可以达到设计的要求。

3 软件系统设计
系统软件采用模块化设计思想，主要模块有：主程序模块、数据采集模块、键盘与显示模块、IRQ定时中断处理程序、D／A数据输出模块、串行通信模块。开发调试平台是CodeWarrior软件。CodeWarrior系列集成开发环境(IDE，Integrated Development Environment)是Metrowerks公司为开发嵌入式微处理器而设计的一套强大易用的开发工具，使用它可以有效地提高软件开发效率。系统的总的流程如图4所示。