權利要求書： 1.紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，由反接保護模塊（1）、電源轉換模塊（2）、異步通信模塊（3）、RS422外部串行接口（4）、單片機控制模塊（5）、單片機復位模塊（6）、外部I/O接口（7）、電機驅動模塊（8）和過流保護模塊（9）組成；

電源轉換模塊（2）通過過流保護模塊（9）與外部電源連接；

反接保護模塊（1）和電源轉換模塊（2）相連，用于防止電源反接；

電源轉換模塊（2）還分別與異步通信模塊（3）、單片機控制模塊（5）、單片機復位模塊（6）和電機驅動模塊（8）相連，用于外部電源電壓到低電壓的轉換，為與異步通信模塊（3）、單片機控制模塊（5）、單片機復位模塊（6）和電機驅動模塊（8）提供所需輸入電壓；

單片機復位模塊（6）與單片機控制模塊（5）相連，用于控制單片機控制模塊（5）復位；

單片機控制模塊（5）通過異步通信模塊（3）與RS422外部串行接口（4）相連；

單片機控制模塊（5）還直接與外部A/D輸入接口（10）相連，接受外部傳感器返回的模擬信號；

單片機控制模塊（5）通過外部I/O接口（7）與電機驅動模塊（8）相連，用于輸出驅動模式和電機方向控制信號，還用于得到電機限位信號；

單片機控制模塊（5）還直接與電機驅動模塊（8）相連；電機驅動模塊（8）通過過流保護模塊（9）與電機連接；

單片機控制模塊（5）通過外部A/D輸入接口（10）對紅外熱像儀溫度傳感器和焦距位置傳感器模擬信號進行采集；采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機控制模塊（5）處理計算后，單片機控制模塊（5）分別將得到的PWM脈寬調制波直接輸出給電機驅動模塊（8），將方向和模式信號通過外部I/O接口（7）輸出給電機驅動模塊（8），從而實現(xiàn)對電機的伺服控制；

單片機控制模塊（5）內部包括五個功能模塊，分別是A/D采集與轉換模塊（501）、通信模塊（502）、主控模塊（503）、伺服控制模塊（504）和內部FLASH存儲模塊（505）；

其中，主控模塊（503）分別與A/D采集與轉換模塊（501）、通信模塊（502）、伺服控制模塊（504）和內部FLASH存儲模塊（505）相連，用于控制通信模塊（502）、主控模塊（503）、伺服控制模塊（504）和內部FLASH存儲模塊（505）的工作；

A/D采集與轉換模塊（501）完成對紅外熱像儀焦距位置傳感器和溫度傳感器的模擬信號采集和轉換，之后將結果傳送給主控模塊（503），并存儲于內部FLASH存儲模塊（505）中；

通信模塊（502）通過中斷方式接收上位機發(fā)送的串口控制指令，完成串口信息的接受、校驗、存儲，同時在電機控制完成后將焦距和溫度信息發(fā)送返回給上位機；

內部FLASH存儲模塊（505）由主控模塊（503）調度完成存儲和讀取溫度和焦距信息；

伺服控制模塊（504）調用A/D采集與轉換模塊（501）得到的焦距位置信息和實時溫度信息進行計算，之后通過計算結果調制輸出兩路電機的PWM控制信號；在完成電機的運動控制后，A/D采集與轉換模塊（501）采集當前紅外熱像儀工作溫度和焦距信息，通過通信模塊（502）輸出標準UART信號給異步通信模塊（3），異步通信模塊（3）轉換為標準RS422通信格式信息返回給上位機；

伺服控制模塊（504）調用A/D采集與轉換模塊（501）得到的焦距位置信息和實時溫度信息按下式進行計算：Ci=Kp（Pi?Pc）+Ki（Pi?Pc）+Kd（Pi?Pc）+Kc（Pi?Pc）+Kt（Pi?Pc）式中，Ci為當前控制信號計算值；

Pi為當前焦距位置；

Pc為命令控制目標位置；

Kp為控制比例因子；

Ki為控制積分因子；

Kd為控制微分因子；

Kc為控制修正因子；

Kt為控制溫度補償校正因子；

之后根據(jù)計算結果調制輸出兩路電機的PWM控制信號；在完成電機的運動控制后，A/D采集與轉換模塊（501）采集當前紅外熱像儀工作溫度和焦距信息，通過通信模塊（502）輸出標準UART信號給異步通信模塊（3），異步通信模塊（3）轉換為標準RS422通信格式信息返回給上位機；

工作過程為：由單片機復位模塊提供復位信號給單片機控制模塊，單片機控制模塊內程序復位，主控模塊從內部FLASH存儲模塊內讀取之前存入的溫漂校正溫度和焦距位置信息，并將數(shù)據(jù)存入FLASH存儲模塊內的指定寄存器；之后處于等待串口命令狀態(tài)，由RS422外部串行接口接收來自上位機的標準RS422串行通信信號，由異步通信模塊將RS422格式電平信號轉換成符合單片機控制模塊要求的電平信號；單片機控制模塊檢測到有數(shù)據(jù)輸入時，產(chǎn)生UART接收中斷接收串口命令信息，并將數(shù)據(jù)存入指定的接收寄存器；由主控模塊讀取接收寄存器，并分析命令數(shù)據(jù)，將對應控制位和標志旗語置位；同時，由單片機控制模塊通過外部A/D輸入接口對溫度和位置傳感器的模擬信號進行采集和轉換，并將轉換結果存入本模塊的直接存儲寄存器DMA中；主控模塊根據(jù)控制的置位情況確定要執(zhí)行的功能，從DMA中取出當前溫度和焦距位置信息，依次與內部FLASH存儲模塊內寄存器中的溫漂校正溫度和位置信息進行比較，采取校正、補償方法計算出兩路電機的目標位置，再根據(jù)伺服控制算法將目標位置轉換為PWM的控制量；由伺服控制模塊根據(jù)控制量和焦距位置的實時ADC結果，采取中斷控制的方式，處理輸出脈寬調制波PWM、電機方向和模式信號；電機驅動模塊接收脈寬調制波PWM、電機方向和模式信號，根據(jù)方向和模式選擇，處理輸出兩路經(jīng)過放大相位相反的電機驅動信號，實現(xiàn)電機多種形式的伺服控制。

2.根據(jù)權利要求1所述的紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，單片機控制模塊（5）采用Microchip公司的高性能16位數(shù)字信號控制器dsPIC33FJ128MC802。

3.根據(jù)權利要求1所述的紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，電機驅動模塊（8）采用TI公司的全橋電機驅動器DR8800。

4.根據(jù)權利要求1所述的紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，異步通信模塊（3）采用MAXIM美信公司的線路收發(fā)器MAX3488ESA。

5.根據(jù)權利要求1所述的紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，單片機復位模塊（6）采用MAXIM美信公司的復位芯片MAX809。

說明書： 紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器技術領域[0001] 本發(fā)明屬于伺服控制技術領域，涉及一種紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，具體涉及一種用于熱像儀變倍調焦機構中基于單片機的兩軸直流電機伺服運動控制裝置。背景技術[0002] 目前直流電機在伺服控制技術在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應用。與機器人和數(shù)控機床等應用領域相比，在紅外熱像儀中伺服控制的最大特點是電機數(shù)量不多，一般控制的都是直流電機，但由于熱像儀小型化、輕便化的不斷發(fā)展，要求控制器的體積和重量也不斷減小，為此在熱像儀中的伺服控制器不能一味的追求數(shù)據(jù)處理速度和運算能力。雖然數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor）在性價比、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)處理能力和運算速度等方面都具有強勁的優(yōu)勢，但其芯片體積卻相對較大，而對于熱像儀伺服控制運算來說，其強大的運算能力也算是一種浪費。而對于設計較為靈活的FPGA，由于其各種功能都需要用戶自己設計，不但工作量很大而且接口設計復雜，同時芯片自身體積也不小，自然造成控制器電路板體積增大。為此，采用既能滿足控制器外圍接口需求，又能滿足PID控制運算能力需求，且芯片體積較小、價格合適的單片機來設計直流電機伺服控制器，才是當前熱像儀伺服運動控制器的追求目標。發(fā)明內容[0003] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術的不足，提供紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，該控制器具有高集成度和性價比，結構設計簡單，采用單片機即能實現(xiàn)對電機位移數(shù)據(jù)的校正、補償?shù)人欧刂扑惴ǖ奶幚?，然后調制輸出脈寬調制波（PWM）對熱像儀伺服直流電機進行控制，系統(tǒng)控制精度高、集成度高、體積小、重量輕，易于調試和維修，能普遍適用于大部分熱像儀的伺服控制系統(tǒng)設計。[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：[0005] 紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，包括反接保護模塊、電源轉換模塊、異步通信模塊、RS外部串行接口、單片機控制模塊、單片機復位模塊、外部I/O接口、電機驅動模塊和過流保護模塊；[0006] 反接保護模塊和電源轉換模塊相連，用于防止電源反接，若有反接現(xiàn)象發(fā)生，電路不啟動，以起到保護作用；[0007] 電源轉換模塊通過過流保護模塊與外部電源連接；[0008] 電源轉換模塊還分別與異步通信模塊、單片機控制模塊、單片機復位模塊和電機驅動模塊相連，用于外部電源電壓到低電壓的轉換，為與異步通信模塊、單片機控制模塊、單片機復位模塊和電機驅動模塊提供所需輸入電壓；[0009] 單片機復位模塊與單片機控制模塊相連，用于控制單片機控制模塊復位；[0010] 單片機控制模塊通過異步通信模塊與RS外部串行接口相連；[0011] 單片機控制模塊還直接與外部A/D輸入接口相連，接受外部傳感器返回的模擬信號；[0012] 單片機控制模塊通過外部I/O接口與電機驅動模塊相連，用于輸出驅動模式和電機方向控制信號，還用于得到電機限位信號或相關控制信號；[0013] 單片機控制模塊還直接與電機驅動模塊相連；電機驅動模塊通過過流保護模塊與電機連接；[0014] 單片機控制模塊通過外部A/D輸入接口對紅外熱像儀溫度傳感器和焦距位置傳感器模擬信號進行采集；采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機控制模塊處理計算后，單片機控制模塊分別將得到的PWM脈寬調制波直接輸出給電機驅動模塊，將方向和模式信號通過外部I/O接口輸出給電機驅動模塊，從而實現(xiàn)對電機的伺服控制。[0015] 進一步，優(yōu)選的是，單片機控制模塊內部包括五個功能模塊，分別是A/D采集與轉換模塊、通信模塊、主控模塊、伺服控制模塊和內部FLASH存儲模塊；[0016] 其中，主控模塊分別與A/D采集與轉換模塊、通信模塊、主控模塊、伺服控制模塊和內部FLASH存儲模塊相連，用于控制通信模塊、主控模塊、伺服控制模塊和內部FLASH存儲模塊的工作；[0017] A/D采集與轉換模塊完成對紅外熱像儀焦距位置傳感器和溫度傳感器的模擬信號采集和轉換，之后將結果傳送給主控模塊，并存儲于內部FLASH存儲模塊中；[0018] 通信模塊通過中斷方式接收上位機發(fā)送的串口控制指令，完成串口信息的接受、校驗、存儲，同時在電機控制完成后將焦距和溫度信息發(fā)送返回給上位機；[0019] 內部FLASH存儲模塊由主控模塊調度完成存儲和讀取溫度和焦距信息；[0020] 伺服控制模塊調用A/D采集與轉換模塊得到的焦距位置信息和實時溫度信息進行計算，之后通過計算結果調制輸出兩路電機的PWM控制信號；在完成電機的運動控制后，A/D采集與轉換模塊采集當前紅外熱像儀工作溫度和焦距信息，通過通信模塊輸出標準UART信號給異步通信模塊，異步通信模塊轉換為標準RS通信格式信息返回給上位機。[0021] 進一步，優(yōu)選的是，伺服控制模塊調用A/D采集與轉換模塊得到的焦距位置信息和實時溫度信息按下式進行計算：[0022] Ci=Kp（Pi?Pc）+Ki（Pi?Pc）+Kd（Pi?Pc）+Kc（Pi?Pc）+Kt（Pi?Pc）[0023] 式中，Ci為當前控制信號計算值；[0024] Pi為當前焦距位置；[0025] Pc為命令控制目標位置；[0026] Kp為控制比例因子；[0027] Ki為控制積分因子；[0028] Kd為控制微分因子；[0029] Kc為控制修正因子；[0030] Kt為控制溫度補償校正因子；[0031] 之后根據(jù)計算結果調制輸出兩路電機的PWM控制信號；在完成電機的運動控制后，A/D采集與轉換模塊采集當前紅外熱像儀工作溫度和焦距信息，通過通信模塊輸出標準UART信號給異步通信模塊，異步通信模塊轉換為標準RS422通信格式信息返回給上位機。[0032] 進一步，優(yōu)選的是，單片機控制模塊采用Microchip公司的高性能16位數(shù)字信號控制器dsPIC33FJ128MC802。[0033] 進一步，優(yōu)選的是，電機驅動模塊采用TI公司的全橋電機驅動器DR8800。[0034] 進一步，優(yōu)選的是，異步通信模塊采用MAXIM美信公司的線路收發(fā)器MAX3488ESA。[0035] 進一步，優(yōu)選的是，單片機復位模塊采用MAXIM美信公司的復位芯片MAX809。[0036] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其有益效果為：[0037] 本發(fā)明采用性能滿足要求的單片機作為核心控制器件，附以少數(shù)外部驅動和保護模塊進行兩路電機的精確控制?？刂破骷啥雀?、結構簡單、體積小、重量輕，穩(wěn)定性和抗干擾性能好，并具有PWM的占空比、頻率、死區(qū)時間可調等特性，是一種功能豐富、易于調試、接口豐富、針對性強、質優(yōu)價低（價格由數(shù)千元量級降低到千元左右）的兩軸伺服控制器。該控制器資源利用率高，適應性強，在降低了成本的同時，體積減?。娐钒宄叽缬?0mmx60mm縮小到45mmx45mm）而拓寬了在紅外熱像儀伺服控制系統(tǒng)設計中的應用范圍。附圖說明[0038] 圖1是本發(fā)明的結構示意圖，也是說明書摘要附圖。[0039] 圖2是本發(fā)明的單片機控制各模塊相互關系圖。[0040] 圖3是本發(fā)明的單片機電路原理圖。[0041] 圖4是本發(fā)明的電機驅動模塊電路原理圖。[0042] 其中，1、反接保護模塊；2、電源轉換模塊；3、異步通信模塊；4、RS422外部串行接口；5、單片機控制模塊；6、單片機復位模塊；7、外部I/O接口；8、電機驅動模塊；9、過流保護模塊；501、A/D采集與轉換模塊；502、通信模塊；503、主控模塊；504、伺服控制模塊；505、內部FLASH存儲模塊。具體實施方式[0043] 下面結合實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。[0044] 本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用材料或設備未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。[0045] 本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發(fā)明，而不應視為限定本發(fā)明的范圍。實施例中未注明具體技術、連接關系或條件者，按照本領域內的文獻所描述的技術、連接關系、條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用材料、儀器或設備未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。[0046] 本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數(shù)形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。[0047] 在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。術語“內”、“上”、“下”等指示的方位或狀態(tài)關系為基于附圖所示的方位或狀態(tài)關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。[0048] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“安裝”、“連接”、“設有”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。[0049] 本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語（包括技術術語和科學術語）具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現(xiàn)有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。[0050] 實施例1[0051] 如圖1 2所示，紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，包括反接保護模塊~1、電源轉換模塊2、異步通信模塊3、RS422外部串行接口4、單片機控制模塊5、單片機復位模塊6、外部I/O接口7、電機驅動模塊8和過流保護模塊9；

[0052] 反接保護模塊1和電源轉換模塊2相連，用于防止電源反接，若有反接現(xiàn)象發(fā)生，電路不啟動，以起到保護作用；[0053] 電源轉換模塊2通過過流保護模塊9與外部電源連接；[0054] 電源轉換模塊2還分別與異步通信模塊3、單片機控制模塊5、單片機復位模塊6和電機驅動模塊8相連，用于外部電源電壓到低電壓的轉換，為與異步通信模塊3、單片機控制模塊5、單片機復位模塊6和電機驅動模塊8提供所需輸入電壓；[0055] 單片機復位模塊6與單片機控制模塊5相連，用于控制單片機控制模塊5復位；[0056] 單片機控制模塊5通過異步通信模塊3與RS422外部串行接口4相連；[0057] 單片機控制模塊5還直接與外部A/D輸入接口10相連，接受外部傳感器返回的模擬信號；[0058] 單片機控制模塊5通過外部I/O接口7與電機驅動模塊8相連，用于輸出驅動模式和電機方向控制信號，還用于得到電機限位信號或相關控制信號；[0059] 單片機控制模塊5還直接與電機驅動模塊8相連；電機驅動模塊8通過過流保護模塊9與電機連接；[0060] 單片機控制模塊5通過外部A/D輸入接口10對紅外熱像儀溫度傳感器和焦距位置傳感器模擬信號進行采集；采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機控制模塊5處理計算后，單片機控制模塊5分別將得到的PWM脈寬調制波直接輸出給電機驅動模塊8，將方向和模式信號通過外部I/O接口7輸出給電機驅動模塊8，從而實現(xiàn)對電機的伺服控制。[0061] 實施例2[0062] 如圖1 2所示，紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器，其特征在于，包括反接保護模塊~1、電源轉換模塊2、異步通信模塊3、RS422外部串行接口4、單片機控制模塊5、單片機復位模塊6、外部I/O接口7、電機驅動模塊8和過流保護模塊9；

[0063] 反接保護模塊1和電源轉換模塊2相連，用于防止電源反接，若有反接現(xiàn)象發(fā)生，電路不啟動，以起到保護作用；[0064] 電源轉換模塊2通過過流保護模塊9與外部電源連接；[0065] 電源轉換模塊2還分別與異步通信模塊3、單片機控制模塊5、單片機復位模塊6和電機驅動模塊8相連，用于外部電源電壓到低電壓的轉換，為與異步通信模塊3、單片機控制模塊5、單片機復位模塊6和電機驅動模塊8提供所需輸入電壓；[0066] 單片機復位模塊6與單片機控制模塊5相連，用于控制單片機控制模塊5復位；[0067] 單片機控制模塊5通過異步通信模塊3與RS422外部串行接口4相連；[0068] 單片機控制模塊5還直接與外部A/D輸入接口10相連，接受外部傳感器返回的模擬信號；[0069] 單片機控制模塊5通過外部I/O接口7與電機驅動模塊8相連，用于輸出驅動模式和電機方向控制信號，還用于得到電機限位信號或相關控制信號；[0070] 單片機控制模塊5還直接與電機驅動模塊8相連；電機驅動模塊8通過過流保護模塊9與電機連接；[0071] 單片機控制模塊5通過外部A/D輸入接口10對紅外熱像儀溫度傳感器和焦距位置傳感器模擬信號進行采集；采集得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機控制模塊5處理計算后，單片機控制模塊5分別將得到的PWM脈寬調制波直接輸出給電機驅動模塊8，將方向和模式信號通過外部I/O接口7輸出給電機驅動模塊8，從而實現(xiàn)對電機的伺服控制。[0072] 單片機控制模塊5內部包括五個功能模塊，分別是A/D采集與轉換模塊501、通信模塊502、主控模塊503、伺服控制模塊504和內部FLASH存儲模塊505；[0073] 其中，主控模塊503分別與A/D采集與轉換模塊501、通信模塊502、伺服控制模塊504和內部FLASH存儲模塊505相連，用于控制通信模塊502、主控模塊503、伺服控制模塊504和內部FLASH存儲模塊505的工作；

[0074] A/D采集與轉換模塊501完成對紅外熱像儀焦距位置傳感器和溫度傳感器的模擬信號采集和轉換，之后將結果傳送給主控模塊503，并存儲于內部FLASH存儲模塊505中；[0075] 通信模塊502通過中斷方式接收上位機發(fā)送的串口控制指令，完成串口信息的接受、校驗、存儲，同時在電機控制完成后將焦距和溫度信息發(fā)送返回給上位機；[0076] 內部FLASH存儲模塊505由主控模塊503調度完成存儲和讀取溫度和焦距信息；[0077] 伺服控制模塊504調用A/D采集與轉換模塊501得到的焦距位置信息和實時溫度信息進行計算，之后通過計算結果調制輸出兩路電機的PWM控制信號；在完成電機的運動控制后，A/D采集與轉換模塊501采集當前紅外熱像儀工作溫度和焦距信息，通過通信模塊502輸出標準UART信號給異步通信模塊3，異步通信模塊3轉換為標準RS422通信格式信息返回給上位機。[0078] 伺服控制模塊504調用A/D采集與轉換模塊501得到的焦距位置信息和實時溫度信息進行計算時，可以采用如下公式，但不限于此：[0079] Ci=Kp（Pi?Pc）+Ki（Pi?Pc）+Kd（Pi?Pc）+Kc（Pi?Pc）+Kt（Pi?Pc）[0080] 式中，Ci為當前控制信號計算值；[0081] Pi為當前焦距位置；[0082] Pc為命令控制目標位置；[0083] Kp為控制比例因子；[0084] Ki為控制積分因子；[0085] Kd為控制微分因子；[0086] Kc為控制修正因子；[0087] Kt為控制溫度補償校正因子；[0088] Kp、Ki、Kd、Kc、Kt均為常數(shù)。[0089] 本發(fā)明的紅外熱像儀兩軸伺服電機控制器由單片機作為核心控制器件，通過標準422串口實現(xiàn)與上位機或下位機的通信聯(lián)路，能夠完成兩路電機的伺服控制，同時完成位置傳感器和溫度傳感器信號的采集。

[0090] 應用于紅外熱像儀伺服控制領域，目前基于數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor）或現(xiàn)場可編程門陣列（FieldProgrammableGateArray）的伺服控制器設計都需要附加很多外圍接口電路，雖然程序運行能力強大、運算處理速度快，但結構復雜、成本高、集成度低，芯片體積大而造成控制器板級設計無法減小，對于紅外熱像儀伺服控制領域來說，資源利用率低，應用范圍窄，較為專用，設計效率低。[0091] 熱像儀兩軸伺服控制器通過單片機控制模塊5對外部A/D輸入接口10的溫度和焦距位置傳感器模擬信號進行采集，經(jīng)過單片機控制模塊5處理計算后，分別將PWM脈寬調制波直接輸出給電機驅動模塊8，將方向和模式信號通過外部I/O接口7輸出給電機驅動模塊8，電機驅動模塊8根據(jù)所選模式輸出驅動電機的一對反相的開關控制信號，實現(xiàn)兩路電機的伺服控制，完成光學系統(tǒng)的調焦與變倍。

[0092] 單片機控制模塊5采用Microchip公司的高性能16位數(shù)字信號控制器dsPIC33FJ128MC802，電機驅動模塊8采用TI公司的全橋電機驅動器DR8800，異步通信模塊

3采用MAXIM美信公司的線路收發(fā)器MAX3488ESA，單片機復位模塊6采用MAXIM美信公司的復位芯片MAX809。

[0093] 單片機控制模塊5的數(shù)字信號控制器最高工作速度可達40MIPS，具有片上閃存和SRAM等存儲空間，片內模數(shù)轉換器可實現(xiàn)2路12位或4路10位ADC輸入同時采樣，帶有比較器模塊和電機控制外設模塊可實現(xiàn)電機的控制編程，豐富的外設配置能滿足紅外熱像儀兩軸伺服控制的要求。該芯片只有28個引腳，但由于可實現(xiàn)引腳復用功能，雖然封裝尺寸小，卻有很多種功能。其中有21個I/O引腳，有16個引腳與外設功能引腳共用，可實現(xiàn)重映射，數(shù)字I/O輸出可驅動3.0?3.6的電壓。有6個ADC通道，6個ADC輸入引腳，都與編程或參考電壓引腳復用，需要根據(jù)需求合理選擇引腳映射。該數(shù)字信號控制器有豐富的外設，在紅外熱像儀兩軸伺服控制器設計中只用到：模數(shù)轉換器ADC、數(shù)字I/O、輸出比較、UART通信。該單片機尺寸小功能多的特點，使紅外熱像儀兩軸伺服控制器尺寸大大減小，同時省去外圍很多復雜的電路模塊。由于該控制器體積小，但卻能滿足很多功能需求，因此能應用到更多樣的熱像儀中去，提高伺服控制器的通用性。[0094] 如圖2所示，單片機控制模塊5內部包含五個功能模塊，分別是A/D采集與轉換模塊501、通信模塊502、主控模塊503、伺服控制模塊504和內部FLASH存儲模塊505，其中主控模塊調度管理其他四個模塊的運行；伺服控制模塊504根據(jù)其他四個模塊提供的相關信息，對溫度補償和PID控制進行計算處理，通過中斷控制方式設置單片機控制外設模塊輸出脈寬調制波；

[0095] 單片機控制模塊5的2路UART通信4個引腳分別與異步通信模塊3的2個MAX3488的輸入和輸出相連，兩路RS422串口通信鏈路可以分別連接上位機和下位機，或是連接兩個上位機，一個為主控上位機，一個為調試上位機；單片機控制模塊5的3路ADC輸入分別與1路溫度傳感器和2路位置傳感器相連；單片機控制模塊5的輸出比較模塊調制PWM輸出，選擇2個數(shù)字I/O引腳映射為輸出比較功能，將這兩個引腳分別與電機驅動模塊8的兩片DR8800的ENABLE引腳相連；而控制電機方向和模式的信號通過2個普通數(shù)字I/O引腳輸出，分別與電機驅動模塊8的兩片DR8800的PHASE和MODE引腳相連；外部20M晶振與單片機控制模塊5的時鐘輸入引腳相連；單片機控制模塊5的MCLR+引腳與單片機復位模塊6的MAX809相連實現(xiàn)上電的程序復位；單片機控制模塊5的DD、GND、ADD、ASS和參考電壓引腳分別與由電源轉換模塊2轉換得到的對應電壓連接，提供給ADC轉換所用的參考電壓為2.5；電機驅動模塊8的兩片DR8800與過流保護模塊9相連，防止外部信號異?；螂姍C堵轉等情況損壞電路。本發(fā)明具備過流保護功能，一旦出現(xiàn)異常情況發(fā)生過流，保護電路部分即刻啟動，為電機斷電，保證安全。[0096] 本發(fā)明使用DR8800全橋電機驅動器，直接使用PWM脈寬調制波作為輸入控制直流電機，能夠提供一對峰值電流可達±2.8A、驅動電壓可達36的驅動信號。通過I/O輸入PHASE和MODE，PWM輸入ENABLE就能控制電機的方向和速度，同時提供低電流保護和低功耗模式，使電機驅動設計得到很大的簡化。采用MAX3488ESA的線路收發(fā)器，轉換輸入輸出標準RS422/RS485的串口通信格式，其功耗低、單電源供電3.3、有過載保護、無需外接元器件，共模輸入范圍在?7 +12之間，10Mbps的低比特率限制，應用范圍較廣，并能按信號流向的~引腳配置以優(yōu)化PCB布板。

[0097] 控制器ADC接口簡單，針對不同類型的紅外熱像儀伺服控制系統(tǒng)，該控制器可連接多種不同類型的傳感器，如線性電位器位置傳感器、編碼器、二極管型溫度傳感器和霍爾器件等。該控制器能同時實現(xiàn)一種或兩種軸向運動及打入/打出調焦和變倍控制，從而較廣泛的適用于紅外熱像儀伺服控制系統(tǒng)設計。[0098] 本發(fā)明的工作過程：紅外熱像儀兩軸伺服控制器上電工作，由單片機復位模塊6提供復位信號給單片機控制模塊5，單片機控制模塊5內程序復位，主控模塊503從內部FLASH存儲模塊505內讀取之前存入的溫漂校正溫度和焦距位置信息，并將數(shù)據(jù)存入FLASH存儲模塊505內的指定寄存器；之后處于等待串口命令狀態(tài)，由RS422外部串行接口接收來自上位機的標準RS422串行通信信號，由異步通信模塊3將RS422格式電平信號轉換成符合單片機控制模塊5要求的電平信號；單片機控制模塊5檢測到有數(shù)據(jù)輸入時，產(chǎn)生UART接收中斷接收串口命令信息，并將數(shù)據(jù)存入指定的接收寄存器；由主控模塊503讀取接收寄存器，并分析命令數(shù)據(jù)，將對應控制位和標志旗語置位；同時，由單片機控制模塊5通過外部A/D輸入接口10對溫度和位置傳感器的模擬信號進行采集和轉換，并將轉換結果存入本模塊的直接存儲寄存器DMA（DirectMemoryAccess）中；主控模塊503根據(jù)控制的置位情況確定要執(zhí)行的功能，從DMA中取出當前溫度和焦距位置信息，依次與內部FLASH存儲模塊505內寄存器中的溫漂校正溫度和位置信息進行比較，采取校正、補償?shù)确椒ㄓ嬎愠鰞陕冯姍C的目標位置，再根據(jù)伺服控制算法將目標位置轉換為PWM的控制量；由伺服控制模塊504根據(jù)控制量和焦距位置的實時ADC結果，采取中斷控制的方式，處理輸出脈寬調制波PWM、電機方向和模式信號；電機驅動模塊8接收脈寬調制波PWM、電機方向和模式信號，根據(jù)方向和模式選擇，處理輸出兩路經(jīng)過放大相位相反的電機驅動信號，實現(xiàn)電機多種形式的伺服控制。該控制器主要用于紅外熱像儀的調焦和變倍控制，也可用于其它需要直流電機完成的伺服控制，由于其在功能保證的情況下板級尺寸大幅減小，將使其應用范圍更加廣泛。[0099] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。