【正文】 (16)T法測(cè)速誤差率 (17) 經(jīng)化簡(jiǎn)可得 (18)低速時(shí)，編碼器相鄰脈沖間隔時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2多，所以誤差率小，測(cè)速精度高，故T法測(cè)速適用于低速段。如圖18所示，在T法測(cè)速中，準(zhǔn)確的測(cè)速時(shí)間Tt是用所得的高頻時(shí)鐘脈沖個(gè)數(shù)M2計(jì)算出來(lái)的，即Tt=M2/ f0，則電機(jī)的轉(zhuǎn)速為。 圖17 區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向的A/B兩組脈沖序列若旋轉(zhuǎn)編碼器的碼盤(pán)的光柵數(shù)位N,則轉(zhuǎn)速分辨率位1/N，常用的旋轉(zhuǎn)編碼器光柵數(shù)有1022044096等。 圖16 增量式編碼器上述脈沖序列正確地反映了轉(zhuǎn)速的高低，但不能鑒別轉(zhuǎn)向。絕對(duì)式編碼器在碼盤(pán)上分成刻上表示角度的二進(jìn)制數(shù)碼或循環(huán)碼，通過(guò)接收器將該數(shù)碼送入計(jì)算機(jī)。 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速檢測(cè)有模擬和數(shù)字兩種檢測(cè)方法： (1) 模擬測(cè)速：采用測(cè)速發(fā)電機(jī)，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。若電機(jī)從反轉(zhuǎn)到停止時(shí)，轉(zhuǎn)向控制三極管VTVT3都截止了，此時(shí)使Ub4為正VT4導(dǎo)通，在反電動(dòng)式的作用下VT3導(dǎo)通，電流由B端經(jīng)VT4，在經(jīng)VD2到A端，最到電機(jī)形成回路，達(dá)到制動(dòng)的目。當(dāng)VT2 、VT3截止VT1 、VT4導(dǎo)通電機(jī)正轉(zhuǎn)，VT1 、VT4截止VTVT3導(dǎo)通電機(jī)反轉(zhuǎn)，如圖13所示。圖12 PWM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速常見(jiàn)的PWM 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主電路(功率放大器)結(jié)構(gòu)有：H 型和T 型。因此改變?chǔ)阎稻涂梢赃_(dá)到調(diào)壓的目的。假設(shè)V1先導(dǎo)通T1秒， 然后又關(guān)斷T2秒，如此反復(fù)進(jìn)行，可得到圖21b 的波形圖。直流斬波電路采用的脈寬調(diào)制(Pulse Width ModulationPWM)控制技術(shù)，實(shí)際上就把直流電壓“斬”成一系列脈沖，改變脈沖的占空比來(lái)獲得所需的輸出電壓。變壓調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓需要有專(zhuān)門(mén)的可控的直流電源。 Serial Communication。用VB、Proteus實(shí)現(xiàn)串口通信的聯(lián)調(diào)仿真 利用Serialnull軟件建立虛擬串口，把上位機(jī)中的通信串口與單片機(jī)中的通信串口連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)仿真。利用VB編寫(xiě)上位機(jī)與單片機(jī)的串口通信程序。北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 論文題目: 直流電機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 院(部)名 稱(chēng): 電氣信息工程學(xué)院 學(xué) 生 姓 名: 楊 智 專(zhuān) 業(yè): 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào): 20060293 指導(dǎo)教師姓名: 張 新 聞 論文提交時(shí)間: 2010年5月20號(hào) 論文答辯時(shí)間: 2010年5月29號(hào) 學(xué)位授予時(shí)間: 北方民族大學(xué)教務(wù)處制摘 要 本文的設(shè)計(jì)任務(wù)是實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的遠(yuǎn)程測(cè)控，主要從一下幾方面進(jìn)行設(shè)計(jì)：89C51單片機(jī)為控制器對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。為了實(shí)現(xiàn)更加遠(yuǎn)距離的通信，本文采用RS485串行通信口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與單片機(jī)進(jìn)行通信，從而達(dá)到電機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)控的目的。關(guān)鍵詞：直流調(diào)速；單片機(jī)；串口通信；RS485ABSTRACTThis design task is to realize remote control of DC motors, mainly about the design aspects:89C51 Single chip microputer of the DC motor control and monitoring。 RS485目 錄第1章 直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)和測(cè)速設(shè)計(jì) 1 1 PWM控制原理 1 PWM調(diào)速系統(tǒng) 2 直流電機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量 4 旋轉(zhuǎn)編碼器 5 周期法測(cè)速 6第2章 單片機(jī)硬件與軟件設(shè)計(jì) 8 看門(mén)狗電路 8 直流電機(jī)硬件電路設(shè)計(jì) 9 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng) 9 脈寬的調(diào)制變換器 111 8253定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 112 脈寬調(diào)制電路 13 單片機(jī)軟件設(shè)計(jì) 14 主程序 141 主程序流程圖 142 主程序 16 串口中斷程序 191 串口中斷程序流程圖 192 串口中斷程序 20 外部INT0中斷程序 211 外部INT0中斷程序流圖 212 外部INT0中斷程序 21 定時(shí)器T0中斷程序 22 4字節(jié)除子程序 22第3章 串口通信設(shè)計(jì) 25 RS485串行接口 25 TTL與RS485電平轉(zhuǎn)換 25 RS232與RS485電平轉(zhuǎn)換 27 VB串口通信MSComm控件 28 MSComm控件處理通信的方式 29 MSComm控件的屬性 291 CommPort屬性 292 Input屬性 293 Output屬性 304 PortOpen屬性 305 Setting屬性 30 電機(jī)驅(qū)動(dòng)監(jiān)控程序的設(shè)計(jì) 31 31 32 331 主窗體 332 串口設(shè)置窗體 373 口運(yùn)行表窗體 384 特性曲線窗體 39第3章 VB與Proteus的聯(lián)調(diào)仿真 41 串行端口的設(shè)置 41 Proteus串行端口的設(shè)置 41 VB串行端口的設(shè)置 41 Serialnull端口的設(shè)置 42 VB與Proteus的聯(lián)調(diào) 42第4章 總 結(jié) 44致 謝 45參考文獻(xiàn) 46附錄1 系統(tǒng)圖 47附錄2 英文原文 51附錄3 中文翻譯 57II北方民族大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 直流電機(jī)遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)第1章 直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)和測(cè)速設(shè)計(jì)直流電動(dòng)機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，直流斬波器或脈寬調(diào)制(PWM)控制技術(shù)已成為自動(dòng)控制領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。直流斬波電路用PWM 斬波器實(shí)現(xiàn)。則電機(jī)電樞端的平均電壓Ua 為(11)式。改變?chǔ)延腥N方法：第一種就是保持開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間T1不變，使其關(guān)斷時(shí)間T2在0 到∞ 之間變化，這叫定寬調(diào)頻；第二種就是使開(kāi)關(guān)管關(guān)斷時(shí)間T2不變，使其導(dǎo)通時(shí)間T1在0 到∞ 之間變化，這叫調(diào)寬調(diào)頻；第三種就是保持開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通和截止的總時(shí)間(也就是周期)T 一定，使管子導(dǎo)通時(shí)間T1在0 到T 間變化，這叫定頻調(diào)寬。下面以H 型結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明PWM單極式驅(qū)動(dòng)的電路工作原理，如圖12示。(a) (b)圖13 電機(jī)運(yùn)行三極管導(dǎo)通情況VT1為控制正轉(zhuǎn)三極管，VT2為控制反轉(zhuǎn)三極管，當(dāng)VT2截止VT4導(dǎo)通電機(jī)正轉(zhuǎn)，在 0 ≤ t ≤ Ton 期間，Ub4為正VT4導(dǎo)通,電流Id經(jīng)VT1到電機(jī)，然后經(jīng)VT4流通形成回路，電機(jī)兩端電壓Uab = +Us ；在Ton ≤ t ≤ T期間，Ud4為負(fù)或零VT4截止，直流電機(jī)兩端沒(méi)有電壓，也沒(méi)有電流，電機(jī)只能靠慣性轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)上面分析可得，單極式可逆PWM變換器在不同工作狀態(tài)下的導(dǎo)通器件和電流回路與方向，如表11所示。因此必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q，將雙極性的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性電壓信號(hào)，經(jīng)A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量送入微機(jī)，如圖14所示: 圖14 測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換電路(2) 數(shù)字測(cè)速：數(shù)字測(cè)速具有測(cè)速精度高、分辨能力強(qiáng)、受器件影響小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于調(diào)速要求高、調(diào)速范圍大的調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)。絕對(duì)式編碼器常用于檢查轉(zhuǎn)角，若需得到轉(zhuǎn)速信號(hào)，必須多轉(zhuǎn)角進(jìn)行微分處理。為了獲得轉(zhuǎn)速的方向，可增加一對(duì)發(fā)光與接收裝置，使兩對(duì)發(fā)光與接收裝置錯(cuò)開(kāi)光柵節(jié)距地1/4，測(cè)兩組脈沖序列A和B的相位相差90。再增加光柵數(shù)將大大增加轉(zhuǎn)速編碼器的制作難度和成本。如圖18 T法測(cè)速 (13)式中 M2為PLG每轉(zhuǎn)輸出的脈沖個(gè)數(shù)。 64第2章 單片機(jī)硬件與軟件設(shè)計(jì)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，由于單片機(jī)則具有快速及靈活的控制特點(diǎn)，所以人們已越來(lái)越多地采用單片機(jī)來(lái)對(duì)一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量、壓力、電機(jī)等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。若失控的程序進(jìn)入“死循環(huán)”，通常采用“看門(mén)狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。看門(mén)狗的基本功能是這樣的:在計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí),獨(dú)立于CPU之外的看門(mén)狗通過(guò)檢測(cè)計(jì)算機(jī)的狀態(tài)信號(hào),監(jiān)視微機(jī)的運(yùn)行,一旦發(fā)現(xiàn)CPU的運(yùn)行不正常(出現(xiàn)程序跑飛、死循環(huán)等情況),它就會(huì)發(fā)出復(fù)位信號(hào),強(qiáng)制計(jì)算機(jī)重新啟動(dòng)。單片機(jī)正常工作時(shí)，便可復(fù)位看門(mén)狗，使看門(mén)狗電路對(duì)系統(tǒng)不起作用。用計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)看門(mén)狗電路的好處在于控制時(shí)限定是明確，有利于軟件的編程。常見(jiàn)的PWM 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主電路(功率放大器)結(jié)構(gòu)有：H 型和T 型。脈沖調(diào)制的調(diào)制周期為10ms。 當(dāng)編碼脈沖序列N的下降沿到達(dá)INT0中斷口，單片機(jī)發(fā)生中斷，進(jìn)入中斷程序，先停止定時(shí)器T0計(jì)數(shù)，讀出TH0和TL0的計(jì)數(shù)值，然后重新給TH0、TL0賦值為0，并啟動(dòng)定時(shí)器T0，最后退出中斷，等待下一次中斷。下面來(lái)介紹一下電機(jī)的工作原理電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)，”1”,也就是高電平，、“0”，也就是為低電平。此時(shí)，Q4三極管的門(mén)極端為高電平，在電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的驅(qū)動(dòng)下Q4三極管導(dǎo)通，電流由電機(jī)的正極，經(jīng)Q4三極管，再經(jīng)D2續(xù)流管，最后到達(dá)電機(jī)負(fù)極，形成回路，起到制動(dòng)作用。GATE0就為低電平，時(shí)8253定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的T/C1停止計(jì)時(shí)，OUT1就輸出高電平使PWM一直為高電平。雖然89C51單片機(jī)有兩定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，但一個(gè)要用來(lái)做波特率發(fā)生器，一個(gè)用來(lái)做電機(jī)測(cè)轉(zhuǎn)速時(shí)的計(jì)數(shù)。初始化的工作有兩點(diǎn)：，以選擇計(jì)數(shù)器(三個(gè)之一)，確定其工作方式(六種方式之一)，指定計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)初值的長(zhǎng)度和裝入順序以及計(jì)數(shù)值的碼制(BCD碼或二進(jìn)制碼)。b) 計(jì)數(shù)過(guò)程中，若裝入新的計(jì)數(shù)初值，則當(dāng)前輸出不受影響。不用重復(fù)置數(shù)。c) 計(jì)數(shù)過(guò)程中可改變初值。如圖26所示，CLK是10kHZ的方波，由于調(diào)制周期T為10ms，所以計(jì)數(shù)器T/C0的初值應(yīng)賦值100。這里值得注意的是：計(jì)數(shù)器T/C1的計(jì)數(shù)值n不應(yīng)大于100，也就是說(shuō)定時(shí)時(shí)間Ton不可以大于脈沖周期T，否則會(huì)使OUT1一直輸出低電平，從而使電機(jī)失去控制。如圖27所示，計(jì)數(shù)器T/C0計(jì)數(shù)初值10，計(jì)數(shù)器T/C1調(diào)制值為2。只有硬件沒(méi)有軟件就如同是一個(gè)人只有身體沒(méi)有思想，什么事都干不了。1 主程序流程圖主程序流程圖，如圖28所示：開(kāi)始程序初始化T1作波特率發(fā)生器，賦初值并啟動(dòng)T0作內(nèi)部計(jì)數(shù)器測(cè)轉(zhuǎn)速，賦初值串口初始化，選擇方式1允許接收8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器初始化T/C0采用方式2，T/C1采用方式1開(kāi)串口、定時(shí)器T0、外部INT0中斷開(kāi)始主循環(huán)計(jì)算轉(zhuǎn)速向串口發(fā)送執(zhí)行正轉(zhuǎn)控制執(zhí)行反轉(zhuǎn)控制執(zhí)行停止控制執(zhí)行加速控制執(zhí)行減速控制是否測(cè)速是否正轉(zhuǎn)是否反轉(zhuǎn)是否停止是否加速是否減速YYYYYNNNNN圖28 主流程圖2 主程序。參數(shù)存放地址。轉(zhuǎn)速低地址DM EQU 34H 。=========程序開(kāi)始=============================================================ORG 0000H LJMP START ORG 03H LJMP ZHONGD 。T1為9600波特率發(fā)生器 MOV TL1,0FDH 。用于周期法測(cè)速 MOV TH0,00H 。計(jì)數(shù)器1，工作方式1 MOVX R0,A MOV R0,00H 。計(jì)數(shù)器0賦低字節(jié)初值 MOV A,DI MOVX R1,A 。允許串口中斷SETB IT0 。主循環(huán)開(kāi)始MAIN:MOV R3,DM CJNE R3,05H,CZZ 。 MOV 0BH,00H 。調(diào)用4字節(jié)除法子程序，算出轉(zhuǎn)速 MOV A,R7 。計(jì)數(shù)器1賦初值地址 MOV DI，32H MOV A,DI MOVX R1,A 。計(jì)數(shù)器1賦低字節(jié)初值 CLR CL