0 引 言

　　由于激光具有優(yōu)異的單色性、相干性、方向性，同時具有很高的能量密度，因此廣泛應用于材料加工。隨著物品打標過程中對防偽、精度、環(huán)保等方面的需求日益提高，激光標刻設備，特別是激光飛動標刻設備的應用日益廣泛引。在此，主要介紹了激光標刻控制系統(tǒng)軟硬件設計，著重分析了基于PCI的控制卡電路設計中的關鍵問題，同時介紹了標刻軟件的主要功能。該控制系統(tǒng)具有4路16位D／A輸出、3路16位計數器、4路DI／DO、1路PWM激光功率控制輸出功能。系統(tǒng)在應用中性能穩(wěn)定，功能完備，已應用于工業(yè)生產。

　　1 激光標刻控制卡設計

　　激光標刻系統(tǒng)控制卡是整個控制系統(tǒng)的中樞，連接著控制軟件與執(zhí)行機構?？刂瓶ńY構如圖1所示，包括基于PCI總線接口控制電路、本地邏輯控制電路及功能電路等3部分組成。

　　PCI接口電路用于實現PCI總線邏輯到本地邏輯的轉換。系統(tǒng)采用PLX公司PCI總線控制芯片PCl9052作為接口芯片，采用E2PROOM配置芯片作為HT93LC46。由于接口芯片的豐富功能，簡化了接口設計，使工作集中在本地邏輯設計上，采用WDM驅動程序，實現計算機對設備的統(tǒng)一管理。本地邏輯控制電路采用IP核實現局部總線的譯碼及功能電路的邏輯控制，通過Altera公司的CPLD控制器EPM7064設計實現，可在線編程擴展接口控制功能。功能電路包括D／A電路、I／O電路、PWM電路及計數器電路等組成部分；系統(tǒng)選用模擬器件公司D／A控制器件AD7847或AD5547作為關鍵器件，實現一5～+5 V及0～10 V模擬電壓輸出。

　　1．1 基于IP核的固定頻率PWM電路設計

　　在CO2激光標刻設備中，控制卡通過PWM電路輸出脈寬頻率可調的控制信號對激光電源的放電時間進行控制，以實現對激光輸出功率的精確控制。設計中采用CPLD，使設計配置非常靈活，可根據整體需要設計相應功能的IP軟核，節(jié)約板載資源。方案采用Al-tera公司的硬件編程語言AHDL設計；結合器件EPM7064SLC44-10實現PWM控制器。基于IP核的PWM控制電路，控制時鐘取自33 MHz的PCI總線時鐘，可有效利用接口資源。

　IP軟核4 kHz的輸出頻率通過對33 MHz時鐘8 196分頻獲得。8位的控制精度可實現占空比0～1的256級調節(jié)，其軟核的原型符號如圖2所示。其中，Load作為控制數據載入控制端，在該信號有效時，將8位控制數據IN［7．．O］載入內部控制寄存器。EN信號為輸出有效信號，用于控制PWM輸出，當該信號有效時，輸出PWM。LCLKIN信號提供IP軟核的工作頻率，PWM輸出信號的基頻是由該信號分頻得出的。

　　軟核內部控制語句如下，其中PWMDATA為PWM波輸出的控制邏輯，當其輸出為高電平時，輸出進行翻轉。

　　END IF; 　　END IF； 　　軟核的仿真波形及示波器輸出波形如圖3所示。