基于MC9S12DGl28單片機的快速位置伺服系統的設計

(1)電源電路主要給MCU提供+5V，+12V和+3．3V電源。
(2)時(shí)鐘電路給MCU提供一個(gè)外接的石英晶振。
(3)復位電路主要完成系統上電復位和系統在運行時(shí)用戶(hù)按鍵復位。
(4)BDM接口電路主要完成與BDM調試工具相連，向MC9S12單片機寫(xiě)入和調試程序。
2．3．2 鍵盤(pán)／顯示控制電路
鍵盤(pán)控制模塊采用鍵盤(pán)及LED管理芯片CH451。CH45l是一個(gè)整合了數碼管顯示驅動(dòng)和鍵盤(pán)掃描控制以μP監控的多功能外圍芯片。CH451內置RC振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅動(dòng)8位數碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤(pán)掃描；CH451通過(guò)可以級聯(lián)的串行接口與單片機等交換數據；并且提供上電復位和看門(mén)狗等監控功能。該芯片支持SPI同步串行通訊方式，可以與MC9S12DGl28B單片機的SPI通訊口進(jìn)行告訴數據通訊，控制方便。鍵盤(pán)采用4×4矩陣式鍵盤(pán)，系統共使用16個(gè)按鍵。顯示數據用數碼管，由鍵盤(pán)輸入火炮要旋轉的水平和高低角度值，并顯示出來(lái)，系統第一次采集來(lái)的角度值也是通過(guò)它顯示的。
2．3．3 系統輸入模塊
從光電碼盤(pán)中輸出的數據有15位，要是單一的用單片機去讀取光電碼盤(pán)的數據，一個(gè)光電碼盤(pán)就會(huì )用到15個(gè)數據線(xiàn)，占用了單片機的大量資源。利用8155的豐富的I／O口資源，可以減少對單片機資源的占用。單片機給光電編碼器一個(gè)讀取信號脈沖，8155的PA和PB口立即得到光電編碼器的數據，并存到了PA和PB寄存器中，此時(shí)單片機只要讀取8155的PA和PB寄存器就能得到光電碼盤(pán)的數據，通過(guò)計算就能獲得此時(shí)炮架的方位角和高低角。
2．3．4 伺服電機驅動(dòng)電路
對于一般的D／A轉換器的輸入端都用并行輸入，但是前面的芯片已經(jīng)占用了單片機大量的接口，為了系統的輸入輸出能同步進(jìn)行，本設計選用了串行輸入的TLC5618，它是一種快速帶緩沖基準輸入(高阻抗)的雙路12位電壓輸出數字一模擬轉換器(DAC)，彌補了串行輸出的速度慢的不足，TLC5618具有1．21 MHz的輸入數據更新速率，DACA和DACB兩路同時(shí)更新，O．5LSB的建立時(shí)間為2．5 ms，它的最大串行時(shí)鐘速率為20 MHz，轉換速度達到要求；且它有兩路12位CMOS電壓輸出，精度符合設計要求；高阻抗基準輸入使輸出有很強抗干擾能力。TLC5618在+5V單電源工作，其輸出電壓范圍為基準電壓的兩倍，因此，電路設計采用2．5V基準電壓。通過(guò)CMOS兼容的3線(xiàn)串行總線(xiàn)，可對TLC5618實(shí)現數字控制，單片機串行數據通過(guò)PTl輸入TLC5618，串行時(shí)鐘通過(guò)PT2輸入，PTO接片選端，TLC5618接收到數據后，經(jīng)過(guò)數模轉換，產(chǎn)生O～5V的模擬信號，經(jīng)過(guò)減法器，得到一2．5～2．5的模擬信號，只有達到一1OV～10V的模擬信號才能更精確的控制電機，所以用高速放大器LM318進(jìn)行兩級兩倍放大，就可以達到設計的要求。

3 軟件系統設計
系統軟件采用模塊化設計思想，主要模塊有：主程序模塊、數據采集模塊、鍵盤(pán)與顯示模塊、IRQ定時(shí)中斷處理程序、D／A數據輸出模塊、串行通信模塊。開(kāi)發(fā)調試平臺是CodeWarrior軟件。CodeWarrior系列集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE，Integrated Development Environment)是Metrowerks公司為開(kāi)發(fā)嵌入式微處理器而設計的一套強大易用的開(kāi)發(fā)工具，使用它可以有效地提高軟件開(kāi)發(fā)效率。系統的總的流程如圖4所示。