基于51单片机和FPGA的位移测量装置的设计

3．4 A／D采样电路
铁芯在移动的过程中，输出的电压值变化范围较大，因此，接入程控放大器，先通过A／D转换器采样，按照事先划分的幅度带对待处理信号进行幅度定位，然后控制放大器的档位，以提高A／D转换器的采样精度，从而减小测量误差。MAXl97采用的是内部时钟和内部基准源，几乎不需要外围电路，电路结构简单，应用方便。具体电路图如图5所示。


3．5 直流电机驱动电路
采用专用芯片L298HN作为电机驱动。电机起动时需要较大的电流，为了保证电机起动时对单片机控制板的供电系统不至于产生影响而产生掉电现象，需要采用光电耦合器TLP521-2GB进行电源隔离，同时应注意需要对L298HN的供电电压进行去耦，以保证驱动电路的工作稳定。电机驱动电路如图6所示。



4 系统软件程序设计
本系统由单片机与FPGA共同控制实现，FPGA主要用于ADC时序的控制以及数据的运算，单片机则用来实现人机的交互。程序采用结构化设计思想，软件采用模块化设计，主程序中调用各子程序，有专门的数据处理子程序、信号发生器子程序、扫描键盘子程序等。除了数据运算和显示外，本系统还附加了自校正功能，即通过比较两路信号的幅值控制电机的正转和反转，最终使铁芯停在参考零的位置。图7为程序流程。



5 系统测试与结果分析
5．1 使用仪器及型号
PC机：Intel奔腾D，主频：2．5 G，内存：1 G；伟福仿真机：E51／S；直流稳压稳流电源：SGl733SB3A；双踪数字存储示波器：TEKT-RONLX TDS1002。