基于串行通信的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)

摘 要： 基于計(jì)算機(jī)和單片機(jī)的串行通信的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)，采用Visual Basic6.0中的MSComm通信控件，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)和單片機(jī)之間的串行通信。詳細(xì)闡述了程序的設(shè)計(jì)流程，給出了部分程序代碼。
關(guān)鍵詞： 串行通信；壓電陶瓷；Visual Basic6.0

　壓電陶瓷由于其奇妙的壓電效應(yīng)被科學(xué)家們應(yīng)用在與人們生活密切相關(guān)的領(lǐng)域，以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳感、驅(qū)動(dòng)等功能。壓電陶瓷在電場作用下產(chǎn)生的形變量很小，最多不超過本身尺寸的千萬分之一。利用這微小的變化可以制作精確控制機(jī)構(gòu)——壓電驅(qū)動(dòng)器，對于精密儀器和機(jī)械的控制等領(lǐng)域作用巨大。壓電驅(qū)動(dòng)器具有很高的位移分辨率以及抗干擾能力，并且控制方法簡單，非常適用于微位移驅(qū)動(dòng)，目前已被廣泛應(yīng)用于國防、生物醫(yī)學(xué)、光電子等諸多領(lǐng)域[1-2]。調(diào)節(jié)壓電陶瓷上的電壓可以采用手動(dòng)和計(jì)算機(jī)控制的方式，隨著高性能D/A芯片的應(yīng)用，使得計(jì)算機(jī)控制更加精確。計(jì)算機(jī)和外部電路(含單片機(jī))的通信可以通過串口來實(shí)現(xiàn)。由于串行通信[3]具有高效可靠、價(jià)格便宜、遵循統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等特點(diǎn)，使得串口通信在系統(tǒng)控制[4-5]的范疇中一直占據(jù)著極其重要的地位。Visual Basic 6.0提供了串行通信控件，可以輕松實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的交換。本文介紹通過PC和單片機(jī)之間的串行通信來實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的設(shè)計(jì)，其中計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)，單片機(jī)作為下位機(jī)。
1 硬件基礎(chǔ)
　圖1所示為系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。由于上下位機(jī)串行口工作電平不一致，它們之間通過MAX232芯片將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232電平。單片機(jī)選擇了ATMEL公司的精簡指令集單片機(jī)ATmega16，該款單片機(jī)功耗低，在正常模式下只有1.1 mA，最高工作頻率可達(dá)16 MHz，具有可擦寫的16 KB的可編程Flash，其內(nèi)部的USART是一個(gè)高度靈活的串行通信設(shè)備，使用起來非常方便。D/A芯片采用ANALOG公司的12 bit分辨率的AD5344，AD5344具有并行輸入接口，需要的控制線也不多，并且具有雙緩沖輸入邏輯，一片AD5344有4路輸出。計(jì)算機(jī)通過串行口將數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)將接收到的數(shù)據(jù)放在內(nèi)部的SRAM中