專利名稱：基于fpga的調(diào)焦變倍系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電探測領域，基于FPGA的調(diào)焦變倍系統(tǒng)，根據(jù)光電探測的具體要求對相機進行調(diào)焦、變倍、使所要探測的目標能夠清晰的在屏幕上成像，以便于光電探測。

背景技術：
在光電探測領域中以往對相機調(diào)焦變倍多采用單片機控制完成。其優(yōu)點在于易于編程實現(xiàn)。應用單片機實現(xiàn)相機的調(diào)焦變倍，因為要求實時控制相機其程序的編寫多采用查詢方式實現(xiàn)，這就使單片機始終處于十分繁忙的狀態(tài)，利用率降低，此外當調(diào)焦、變倍電機到達限位位置時由于單片機本身的局限性無法象真正硬件連接的電路那樣實現(xiàn)立即使電機停止的效果，由于電機應該停止時不能立即停止這就可能造成設備損壞?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA模塊，是近年來發(fā)展迅速的電子模塊，其優(yōu)點在于通過對其編程使其達到硬件電路能達到的水平，而且無須額外增加電路，這為一些原本只有通過硬件電路搭接才能實現(xiàn)的并行化、實時性通過對可編程邏輯器件FPGA模塊軟件編程實現(xiàn)成為可能。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于FPGA的相機調(diào)焦、變倍控制系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有光電探測技術中，利用單片機作為控制相機調(diào)焦、變倍核心芯片的設計思路中存在的使單片機工作繁忙、實時性差、易造成設備損壞的缺點。
本發(fā)明基于FPGA的調(diào)焦變倍系統(tǒng)控制模塊不是以單片機為控制核心，而是以FPGA模塊為控制核心。應用人機交互模塊，通過基于FPGA調(diào)焦變倍控制模塊，將命令發(fā)送到調(diào)焦變倍執(zhí)行模塊，根據(jù)邏輯輸出電壓控制電機，并發(fā)送給CCD及光學鏡頭模塊。請見圖1。
本發(fā)明基于FPGA調(diào)焦變倍控制系統(tǒng)，包括電平轉換電路、可編程邏輯器件FPGA、光藕、光藕配置電路、調(diào)焦變倍驅動電路。人機交互模塊可為計算機編寫的調(diào)焦、變倍命令發(fā)送界面或直接由硬件制作的調(diào)焦、變倍命令發(fā)送控制臺。
各部分的連接關系 人機交互模塊連接電平轉化電路，電平轉化電路連接可編程邏輯器件FPGA；可編程邏輯器件FPGA連接調(diào)焦變倍驅動電路和光藕配置電路；光藕配置電路連接光藕。
通過電平轉化電路電機限位信號通過光藕檢測到信號并發(fā)送給光藕配置電路，向可編程邏輯器件FPGA發(fā)送調(diào)焦變倍命令，可編程邏輯器件FPGA接到命令后，依照命令向調(diào)焦變倍驅動電路發(fā)送相應的邏輯電平，調(diào)焦變倍驅動電路接到相應邏輯后，向相應的控制電機發(fā)送正轉、反轉或停止電壓，使電機根據(jù)命令正轉、反轉或停止。當電機轉到限位位置時，光藕作為傳感器檢測到相應電機轉到限位位置，通過光藕配置電路向可編程邏輯器件FPGA發(fā)送限位信號，可編程邏輯器件FPGA接到限位信號立刻向調(diào)焦變倍驅動電路發(fā)送信號，使其輸出電壓為零，電機立即停止轉動。
本發(fā)明的優(yōu)點同以往的以單片機為核心的調(diào)焦變倍處理系統(tǒng)相比，本系統(tǒng)由于是軟件的硬件化實現(xiàn)無須使用查詢方式而是象硬件一樣調(diào)焦變倍并行工作，限位信號來臨無須判斷立刻輸出使調(diào)焦變倍電機停止的信號。其系統(tǒng)完成功能更迅速，系統(tǒng)工作過程更可靠，設備不易因為到了限位沒有及時停下來發(fā)生堵轉，從而損壞設備。
本發(fā)明除光藕外其它電路都集成一塊板卡上，減少了系統(tǒng)的復雜程度，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，減少了系統(tǒng)成本。



圖1是光學相機調(diào)焦變倍控制系統(tǒng)框圖； 圖2是本發(fā)明基于FPGA的調(diào)焦變倍控制系統(tǒng)結構框圖 圖3是本發(fā)明基于FPGA的調(diào)焦變倍系統(tǒng)實施例的電路框圖。

具體實施例方式 以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
參照圖2，基于FPGA的調(diào)焦變倍系統(tǒng)，包括電平轉換電路1、光藕2、光藕配置電路3、可編程邏輯器件FPGA4、調(diào)光調(diào)焦驅動電路5。人機交互設備通過電平轉換電路1向可編程邏輯器件FPGA4發(fā)送調(diào)焦變倍命令，可編程邏輯器件FPGA4根據(jù)命令向調(diào)焦變倍驅動電路5發(fā)送相應邏輯，調(diào)焦變倍驅動電路5根據(jù)邏輯輸出相應電壓控制電機。
參照圖3，本發(fā)明的實施例是，人機交換模塊發(fā)出調(diào)焦變倍信號經(jīng)過電平轉換電路1進入FPGA模塊4，該總線包括TX，RX。電機限位信號被光藕2檢測到并發(fā)送給光藕配置電路3，這些信號包括IN[30]。光藕配置電路把配置信號發(fā)給光藕以使光藕能夠正常工作，這些配置信號包括OUT[2:0]。IN[3:0]再輸入到FPGA模塊4中；調(diào)焦、變倍由可編程邏輯器件(FPGA)模塊4向調(diào)光調(diào)焦驅動電路5發(fā)送指令信號，圖中標示的L[3:0]代表調(diào)焦變倍限位信號、F[1:0]代表調(diào)焦信號、MF[1:0]代表變倍信號，這些信號發(fā)送給調(diào)焦變倍驅動電路5以驅動電機，從而控制相機的機械機構運動。
權利要求
1基于FPGA的調(diào)焦變倍系統(tǒng)，包括人機交互模塊和CCD及光學鏡頭模塊，其特征在于該系統(tǒng)包括電平轉換電路(1)、光藕(2)、光藕配置電路(3)、可編程邏輯器件FPGA(4)、調(diào)光調(diào)焦驅動電路(5)；
各部分的連接關系
人機交互模塊連接電平轉化電路(1)，電平轉化電路(1)連接可編程邏輯器件FPGA(4)；可編程邏輯器件FPGA(4)連接調(diào)焦變倍驅動電路(5)和光藕配置電路(3)；光藕配置電路(3)連接光藕(2)；
人機交互模塊連接電平轉化電路(1)把調(diào)焦變倍命令發(fā)送給可編程邏輯器件FPGA(4)，可編程邏輯器件FPGA(4)接到命令后，依照命令向調(diào)焦變倍驅動電路(5)發(fā)送邏輯電平，調(diào)焦變倍驅動電路(5)接到邏輯后，向控制電機發(fā)送正轉、反轉或停止電壓；當電機轉到限位位置時，光藕(2)作為傳感器檢測到電機轉到限位位置，通過光藕配置電路(3)向可編程邏輯器件FPGA(4)發(fā)送限位信號，可編程邏輯器件FPGA(4)接到限位信號立刻向調(diào)焦變倍驅動電路(5)發(fā)送信號，使其向電機供電部分輸出電壓為零，電機立即停止轉動。
全文摘要
本發(fā)明涉及基于FPGA的調(diào)焦變倍系統(tǒng)，包括電平轉換電路、光耦、光耦配置電路、可編程邏輯器件FPGA、調(diào)焦變倍驅動電路。人機交互模塊通過電平轉換電路把調(diào)焦變倍命令發(fā)送給可編程邏輯器件FPGA；由可編程邏輯器件FPGA根據(jù)電平轉換電路傳來的控制命令向調(diào)焦變倍驅動電路發(fā)送電機正反轉控制邏輯，并提供電機正反轉所需要的電壓值；光藕作為傳感器當調(diào)焦、變倍電機控制相機轉到限位位置時，向FPGA模塊發(fā)出限位信號，使FPGA模塊迅速向調(diào)焦變倍驅動電路發(fā)送電機停止轉動邏輯。由于整個控制過程的核心由可編程邏輯器件FPGA實現(xiàn)，與單片機相比不僅實現(xiàn)了調(diào)焦、變倍過程的并行化，而且避免了電機因堵轉燒毀電路，同時提高系統(tǒng)的穩(wěn)定程度，降低成本。
文檔編號G02B7/28GK101393379SQ200810051389
公開日2009年3月25日 申請日期2008年11月6日 優(yōu)先權日2008年11月6日
發(fā)明者川 吳, 郝志成, 董宇星 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所