基于DSP的激光打標控制器設計

由于使用的振鏡的驅動(dòng)電壓范圍也是±5 V，在本系統中各通道的參考電壓VREF(+)和VREF(-)分別接±2.5 V。精確±2.5 V參照電壓在硬件電路設計中采用Microehip公司的專(zhuān)用2.5 V電壓基準源MCPl525和OP運算放大器MCP606。如圖3所示，+2.5 V的電壓基準由MCPl525產(chǎn)生后，為了降低噪音，采用了RC低通濾波和MCP606，在這里MCP606作為電壓跟隨器使用。如圖4所示，-2.5 V電壓則由+2.5 V通過(guò)兩個(gè)等值電阻和MCP606構成的分壓器產(chǎn)生。

AD7836和DSP的引腳電壓不同，故不能直接相連，系統中選用了SN74ALVCl64245芯片來(lái)隔離兩邊的數據總線(xiàn)。其輸出使能控制引腳OE1和OE2均接低電平，數據線(xiàn)的方向DIR1和DIR2都接高電平，保證芯片輸出端隨輸入端即時(shí)變化。

2.3 擴展數據存儲器

存儲器用來(lái)暫存從上位機傳來(lái)的打標數據，外部擴展存儲器采用IS61LV51216，為512 kB，16位的SRAM存儲器，共有19位地址總線(xiàn)，16位數據總線(xiàn)。本系統中SARAM存取時(shí)間為10 ns，CMOS工藝，3.3 V供電，輸入輸出為T(mén)TL兼容，適合作為DSP的外部擴展存儲器。存儲器通過(guò)DSP的外部接口XINTF擴展，采用F2812的/XZCS6AND7引腳作為片選，因此對應于存儲器映射的外部接口6區，地址范圍為0X10 0000～0X17FFFF。

2.4 CPLD系統

本系統中CPLD采用Altera公司的MAX3000A系列的EPM3256A芯片，CPLD的固件用軟件MAX+plusII設計。CPLD主要用來(lái)控制USB芯片的數據傳輸，并由其擴展出中斷按鍵和液晶顯示模塊。另外DSP系統預留了多路GPIO接口，可以控制步進(jìn)電機組成的多維運動(dòng)控制平臺。通過(guò)預留GPIO口并使用CPLD芯片，使系統的可擴展性增強。

3 控制器系統軟件開(kāi)發(fā)

控制系統的軟件由兩部分組成，上位機采用可視化面向對象語(yǔ)言VB 6.O設計，主要負責打標數據的產(chǎn)生和打包傳輸，以及用戶(hù)界面實(shí)現人機交互;下位機DSP由C/C++編寫(xiě)系統程序，用TI公司提供的高效的C編譯器和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境：代碼工作室(CCS)來(lái)開(kāi)發(fā)?？刂葡到y的主要流程圖如圖5所示。

圖5 控制系統的主要流程

打標機開(kāi)機后下位機程序根據用戶(hù)界面上參數對各芯片和存儲器的初始化，參數包括激光能量、掃描次數、文字填充方式等。然后等待上位機由USB接口傳送打標數據，打標數據先保存在數據存儲器。這時(shí)無(wú)論從用戶(hù)界面還是鍵盤(pán)上發(fā)出開(kāi)始打標指令后，DSP從數據存儲器中取出打標數據，送入D/A芯片中。D/A芯片輸出相應的電壓驅動(dòng)振鏡，直到完成本次打標。相同的打標圖形只需傳輸一次數據，從軟件或鍵盤(pán)上選擇開(kāi)始加工按鈕即可。

在進(jìn)行圖形打標時(shí)，導入圖形文件并作圖像處理后，轉化成打標位置數據;文字打標時(shí)在VisualBasic中調用Windows API函數GetGly-phOutline得到文字的外形輪廓，可以進(jìn)行放縮、旋轉等操作而不影響文字顯示質(zhì)量，并通過(guò)DrawGlyph函數將其顯示效果在用戶(hù)界面上顯示。圖6是軟件用戶(hù)界面漢字的顯示效果。

4 結束語(yǔ)

文中介紹了一種基于TMS320F2812DSP的激光打標控制器，采用了一個(gè)4路輸出的D/A轉換器來(lái)控制振鏡和激光電源，高性能D/A轉換模塊使激光打標的速度和精度有較大提高，使用USB接口使打標控制器可以即插即用，且提升了數據傳輸的穩定性。系統上位機用Visual Basic編程，下位機用C語(yǔ)言編程，程序移植容易。開(kāi)發(fā)出的打標系統在速度、精度上均達到了理想的效果。文中描述了軟硬件系統，對振鏡式激光打標控制器的設計有普遍的參考價(jià)值。