单片机与DSP中的基于DSP芯片TMS320F240的步进电机的调焦系统设计

0引言： 　　当摄影镜头拍摄运动的物体时，如果运动轨迹已知，摄影镜头必须对焦距进行调节，从而调整目标的像点的位置，使得目标始终位于焦点上，达到实时拍摄的 目标，传统变焦大多是利用机械装置完成的，比如凸轮机构，齿条机构;但是由于机械加工工艺复杂，其精度、平稳性和灵活性都难以满足要求，为此本系统利用步 进电机带动摄像机完成变焦，由于步进点机精确地按照步进角转动，并且由DSP进行控制，从而满足了以上机械装置无法完成地性能要求。实验结果表明，本系统 调焦曲线与理想曲线拟合度较好，拍摄已知运动轨迹的目标，达到了满意效果。 　　1 调焦系统设计思想 　　在光学系统中，采用一组物镜，调节轴向位移，物镜 本文主要介绍了一种基于DSP芯片TMS320F240的步进电机调焦系统设计，用于解决摄影镜头拍摄运动物体时的实时对焦问题。传统的机械装置如凸轮机构和齿条机构在精度、平稳性和灵活性上存在局限，而此系统利用步进电机的精确控制特性，通过DSP的智能调控，实现了更高效和精确的变焦操作。 调焦系统设计的核心思想是通过一组物镜调节轴向位移，根据光学系统中物象关系X′=f2 / X来调整焦距。其中，X′表示像距，X表示物距，f为光学系统焦距。通过预先计算好的调焦曲线，将步进电机的步数和时间坐标关系存储在TMS320F240的数据存储器中，利用其高速运算能力和大容量存储，精确控制步进电机转动，进而改变摄影镜头的焦距。 硬件设计部分，主要涉及两个关键组件：步进驱动器UP-4HB03M和DSP芯片TMS320F240。UP-4HB03M是一款四相步进电机驱动器，具备PWM恒流控制、细分驱动、自动半流锁定等功能，确保步进电机稳定运行。TMS320F240是一款高性能的数字信号处理器，内置快速的DSP内核和丰富的片上外设，如A/D转换器、多路复用I/O引脚、UART和SPI总线等，特别适合高速控制应用。F240的事件管理器EPA支持全比较PWM通道，简化了PWM波形的生成。 硬件接口电路设计中，使用74ls14反相器增强DSP I/O口的驱动能力，通过F240定时器计算时间，输出控制步进电机的脉冲信号。步进电机驱动器UP-4HB03M的输入端包括步进脉冲输入（CP）、脱机控制（FREE）和方向控制（V/D），通过这些信号控制电机的转动和方向。 在软件设计方面，采用计时器计时的方法控制步进电机的运行，F240的初始化程序包括禁止看门狗功能、设置外部晶振频率和系统时钟。通过对定时器的配置，实现精确的时间间隔控制，从而控制步进电机按预定的步数和时间进行转动，达到调焦目的。 这个系统通过结合步进电机的精确控制和DSP的强大计算能力，克服了传统机械装置的不足，实现了对运动物体的实时、精确对焦，实验结果验证了系统的有效性和准确性。这样的设计思路和实现方法对于自动化光学设备、摄影设备以及其他需要精确位置控制的应用领域具有重要的参考价值。