基于FPGA和USB接口的验光仪控制系统设计方案

时间：2016-11-01 10:16:51 【原创】

　　本文提出了一种基于FPGA和USB接口的验光仪控制系统设计方案，该方案中的全自动电脑验光的接口设计是在原先验光仪的基础进行了改进，设计了基于FPGA的全自动电脑控制系统，并采用了先进的USB技术连接设备与电脑，提高了数据传输速率，增加了定位精度，并且缩短了验光过程的时间。

　　1.引言

　　近些年来，近视已经严重影响了人们的健康。为了准确的了解近视患者眼睛的近视程度，为近视者配出更加合适的眼镜，验光仪器成为了眼镜零售行业必不可少的设备。目前市场上主流电脑验光仪并不能完全实现验光过程的自动化，问题主要表现在以下三个方面：

　　①定位速度慢；②定位精度差；③自动化水平低。

　　为了解决以上问题，本设计对原有的电脑验光仪进行了改进，采用运行速率快，稳定性高的FPGA控制步进电机驱动芯片，实现了验光仪的三轴联动；运用行程开关实现了极点间的自动往返。为了保护电路安全，设计了板间的光电隔离电路；并且采用先进的USB技术使电脑和设备进行通信，增加了数据的传输率，提高了设备的可控性。

　　2.系统硬件整体设计

　　控制系统是验光仪的控制核心，它不但要实现对多轴步进电机的运动和光源控制，还要实现与上位机信息的交互和其他重要功能。验光仪的主控制板的设计由EP3C16Q240C8最小系统扩展而成，根据FPGA功能实现及相关外设扩展对插针接口进行适当更改，并添加了USB通信接口、步进电机驱动模块和行程开关信号输入端的光电隔离电路。验光仪控制系统的主控制板硬件电路设计框图如图1所示。

　　主控制板硬件电路设计框图