【正文】 調(diào)節(jié)信號(hào)，改變輸出的 PMW波的占空比，最后經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路送至電機(jī)從而達(dá)到調(diào)節(jié)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。編程中最關(guān) 鍵的是對(duì)這幾個(gè)通信子VI屬性的設(shè)置和通信流程圖的連接。通過 單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器 T0來(lái) 定時(shí)，然后用外部中斷 INT1 來(lái)記接收到的反饋脈沖的數(shù)量 ， 通過在一定時(shí)間內(nèi) 接收到 的脈沖數(shù)來(lái)算出轉(zhuǎn)速。而虛擬儀器可以通過在幾個(gè)分面板上的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。它可以把復(fù)雜、繁瑣、費(fèi)時(shí)的語(yǔ)言 編程簡(jiǎn)化為用菜單或圖標(biāo)提示的方法選擇功能（圖形），用仙臺(tái)哦將各種功能（圖形）連接起來(lái)的簡(jiǎn)答圖形編程方式，為沒有編程經(jīng)驗(yàn)的用戶進(jìn)行編程、差錯(cuò)、調(diào)試提供了簡(jiǎn)單方便、完整的環(huán)境和工具，尤其適合于從事科研、開發(fā)的科學(xué)家和工程技術(shù)人員使用。 LabVIEW 編程基礎(chǔ) 所有的 LabVIEW 程序（即虛擬儀器 VI）都是由前面板和框圖構(gòu)成的。 ○1 工具選項(xiàng)板 工具選項(xiàng)板既可以用在前面板設(shè)計(jì)時(shí)，也可以用在框圖設(shè)計(jì)時(shí)，它包括了創(chuàng)建、編輯、調(diào)試前面板及框圖對(duì)象的一些工具 ○2控件選項(xiàng)板 該選項(xiàng)板用在前面板設(shè)計(jì)時(shí)，其中包括了創(chuàng)建用戶界面時(shí)所需要的各種控件、指示器 ○3函數(shù)選項(xiàng)板 函數(shù)選項(xiàng)板用于框圖設(shè)計(jì)時(shí)，其中包括了對(duì) VI 進(jìn)行編程時(shí)可使用的一些標(biāo)準(zhǔn)模塊，如算術(shù)運(yùn)算、文件 IO、儀器 IO 數(shù)據(jù)采集等模塊 ○4數(shù)據(jù)流圖（ Dataflow） 用 LabVIEW 創(chuàng)建的 VI 是按一定的數(shù)據(jù)流動(dòng)模型來(lái)執(zhí)行的。上電復(fù)位原理為單片機(jī)上電后，電容充電，充電期間，給 RST 引腳高電平，引發(fā)單片機(jī)復(fù)位，充電完成后，RST 接低電平，單片機(jī)正常工作。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏 輯電平。輸出電流可達(dá) 2． 5 A，可驅(qū)動(dòng)電感性負(fù)載。該傳感器具有測(cè)量精度高、電壓范圍寬、功耗小、輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在高速計(jì)數(shù)、測(cè)頻率、測(cè)轉(zhuǎn)速等領(lǐng)域。 通信接口標(biāo)準(zhǔn)有 RS23 RS423A、 RS422A、 RS485 等，常用的接口標(biāo)準(zhǔn)有 RS232 和 RS485。 因?yàn)殡娐分胁捎昧穗娖睫D(zhuǎn)換芯片，只需把單片機(jī)所用到的連接器和 PC 機(jī)串口所用的連接器的 5 管腳對(duì)應(yīng)連接起來(lái)， 3管腳不需交叉連接（如圖 2所示）；如果是 PC 機(jī)之間或同一個(gè) PC 機(jī)的兩個(gè) COM 口相連，則兩個(gè)連接器的 3管腳需交叉相連 電源電路 本設(shè)計(jì)中各個(gè)單元模塊都需要直流 +5V 電源供電，因此我們需設(shè)計(jì)出直流電源電路。 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案在前文已有敘述 ，即上位機(jī) PC 和下位機(jī) AT89S52 通過串口通信實(shí)現(xiàn)信號(hào)的接收和發(fā)送，上位機(jī)通過自身的 PID 工具包來(lái)進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)，下位機(jī)則完成 PWM 波輸出和計(jì)算實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速的任務(wù)。定時(shí)器 T1 的技術(shù)初值由下面的公式求的： 波特率3842256 ? ??? OSCSMOD fX ， fOSC已知為 12MHz，波特率設(shè)定為 2400 波特 而 SMOD 的設(shè)定會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 ，我們?cè)O(shè)定 SMOD=0， 則 定時(shí)器 T1的初值為 ： HFX 324338424 00 10122256 60 ??? ??? 將此值帶入波特率的公式，可得實(shí)際波特率： 2403243256 112 1012322波特率 60 ?????%2400 24002403波特率誤差 ?? 誤差在允許范圍之內(nèi)，因此選擇 SMOD=0，而定時(shí)器 T1的定時(shí)初值為 F3H。一般一次 for 循環(huán)大概八個(gè)機(jī)器周期，所以每執(zhí)行 125 次 fou 循環(huán)為 1ms。 } } 外部中斷子函數(shù) 本設(shè)計(jì)中由外部中斷 1 和定時(shí)器 T0 共同完成反饋轉(zhuǎn)速信號(hào)的采集和計(jì)算工作，其中外部中斷 1主要是計(jì)接收到的脈沖數(shù)， 進(jìn)一次中斷，脈沖數(shù)加一。 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)子函數(shù) 單片機(jī)通過串口通信接收 PWM 調(diào)節(jié)指令，主函數(shù)從中斷子函數(shù)中得到數(shù)據(jù)以后，將轉(zhuǎn)速發(fā)給電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)子函數(shù)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。//計(jì)算轉(zhuǎn)速 // SBUF=Speed。i++)。 延時(shí)子 函數(shù) 本設(shè)計(jì)中需要通過軟件延時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出 PWM 波的高低電平的比例控制 。 如上表所示，本系統(tǒng)的中斷源有三個(gè)：串口中斷，定時(shí)器 T0 中斷，外部中斷 1 的中斷，因此主 函數(shù)的初始化就是對(duì)串口的初始化，對(duì)定時(shí)器 T0的初始化，對(duì)外部中斷 1的初始化 。它由電源變壓器B，橋式整流電路 D1～ D4，濾波電容 C C3，防止自激電容 C C3 和一只固定式三端穩(wěn)壓器 (7805)極為簡(jiǎn)捷方便地搭成的。因此，為了能夠同計(jì)算機(jī)接口相連或 TTL 器件相連，必須在 RS232 與 TTL之間進(jìn)行電平和邏輯關(guān)系的變換。圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，磁鋼靠近霍爾元件，穿過霍爾元件的磁場(chǎng)較強(qiáng)，霍爾元件輸出低電平；當(dāng)磁場(chǎng)減弱時(shí)，輸出高電平，從而使得在圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，霍爾元件輸出連續(xù)脈沖信號(hào)。 L298N 的 功能邏輯圖 如表所示 ENA IN 1 IN 2 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 0 1 1 1 1 X 1 0 1 0 X 0 1 1 0 停止 正轉(zhuǎn) 反轉(zhuǎn) 剎停 停止 驅(qū)動(dòng)電路 整體 如圖所示 轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路 如前文所述，本設(shè)計(jì)是利用單片機(jī)內(nèi)部的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器來(lái)計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)速的，而計(jì)數(shù) 器計(jì)量的是接收到的脈沖的數(shù)量，因此轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路反饋的應(yīng)該是脈沖 信號(hào) ，我們選擇霍爾元件 CS3144 作為測(cè)速電路的主要元件。根據(jù)不同三極管對(duì)的導(dǎo)通情況，電流可能會(huì)從左至右或從右至左流過電機(jī)，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向。 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 前文中已經(jīng)給出了系統(tǒng)下位機(jī)功能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)方案。 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用 ATMEL 公司的 8 位 51 單片機(jī) AT89S52，設(shè)計(jì)的最小系統(tǒng)如圖 其功能主要有供給單片機(jī)時(shí)鐘源、復(fù)位電路。 （ 1） 框圖（ Block Diagram） 框圖與圖元（ Icons）儀器包含著虛擬儀器圖形方式的源代碼。 LabVIEW 的功能十分強(qiáng)大。 （ 4） 儀器的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需要更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，而不需要購(gòu)買新的儀器。它不僅能實(shí)現(xiàn)串通一氣的測(cè)量功能，也能實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)儀器不能 實(shí)現(xiàn)或者很難實(shí)現(xiàn)的一些數(shù)據(jù)處理功能，如 FFT 分析、小波分析、數(shù)字濾波、回歸分析、統(tǒng)計(jì)分析等。 （ 2） PWM 波的產(chǎn)生 PWM 信號(hào)的產(chǎn)生通常有兩種方法：一種是硬件的方法；一種是軟件的方法。 上位機(jī)功能的實(shí)現(xiàn) （ 1） 控制算法 本系統(tǒng)的 上位機(jī)由 LabVIEW 平臺(tái)開發(fā)的軟件實(shí)現(xiàn)，由于上位機(jī)承擔(dān)著最主要的 PID 控制算法的任務(wù)，其實(shí)現(xiàn)的方式就是應(yīng)用 LabVIEW 平臺(tái)自身包含的 PID工具包來(lái)編寫程序。 電力電子技術(shù)方面，脈沖寬度調(diào)制（ Pulse Width Modulation， PWM）作為一種非常成熟的模擬控制方式，是利用微處理器的數(shù)字輸出來(lái)對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測(cè)量、通信到功率控制欲變換的許多領(lǐng)域中，主要應(yīng)用于電力電子技術(shù)行業(yè)，具體講包括風(fēng)力發(fā)現(xiàn)、電機(jī)調(diào)速、直流供電等 領(lǐng)域。電力電子技術(shù)幾個(gè)方面展開。它盡可能利用了技術(shù)人員、科學(xué)家、工程師所熟悉的術(shù)語(yǔ)、圖標(biāo)和概念，因此， LabVIEW 是一個(gè)面向最終用戶的工具。下位機(jī) AT89S52 單片機(jī)主要是根據(jù)上位機(jī)的指令產(chǎn)生不同占空比的 PWM 波來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)并接收反饋的電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，然后發(fā)送給上位機(jī)分析。 這一 基于 LabVIEW 的直流電機(jī) 調(diào)速系統(tǒng)，設(shè)計(jì)出了電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的虛擬儀器界面，實(shí)現(xiàn)了其速度的在線實(shí)時(shí)控制，達(dá)到了較好的速度控制效果。它可以增強(qiáng)你構(gòu)建自己的科學(xué)和工程系統(tǒng)的能力，提供了實(shí)現(xiàn)儀器編程和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的便捷途徑。 電機(jī)控制理論方面，隨著 電機(jī)結(jié)構(gòu)、性能、工作原理的不斷發(fā)展以及控制理論的廣發(fā)發(fā)展應(yīng)用，應(yīng)用于電機(jī)控制方面的控制算法層出不窮。 基于以上技術(shù)的研究，本設(shè)計(jì)就是采用虛擬儀器對(duì)系統(tǒng)就行 PID控制 ，通過對(duì)下位的單片機(jī)發(fā)送命令，控制單片機(jī)發(fā)送不同的 PWM波信號(hào)來(lái)調(diào)節(jié)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 （ 2） 上位機(jī)串口通信 在 LabVIEW 中， VISA 稱為虛擬儀器軟件體系結(jié)構(gòu)（ Virtual Instrument Software Architecture），作為 LabVIEW 程序中驅(qū)動(dòng)程序間相互通信的底層功能模塊，可以連接不同標(biāo)準(zhǔn)的 I/O 設(shè)備，是一個(gè)用來(lái)在串口通信設(shè)備、 VXI 設(shè)備、GPIB 設(shè)備以及其它基于計(jì)算機(jī)設(shè)備之間通信的函數(shù)庫(kù)。本設(shè)計(jì)采用的是軟件生成 PWM 信號(hào)的方案。通過不同軟件模塊的組合，還可以實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)測(cè)試功能。 （ 5） 研制周期較傳統(tǒng)儀器大為縮短。像 C或 C++等其它計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言一樣， LabVIEW也是一種通用編程系統(tǒng)，具有各種格言、功能強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)，包括數(shù)據(jù)采集、 GPIB、串行儀器控制、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，甚至還有目前十分熱門的網(wǎng)絡(luò)功能。在框圖中，可以使用 G語(yǔ)言對(duì)前面板中所創(chuàng)建 的各種輸入、輸出的功能進(jìn)行編碼。 時(shí)鐘電路采用外部晶體振蕩器，外加兩個(gè)協(xié)調(diào)電容。 AT89S52 單片機(jī)通過 P3端口引腳的第二功能來(lái)實(shí)現(xiàn)其與上位機(jī)的串口通信和接收反饋速度信號(hào)的作用。 L298 是 SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是 15 腳 Multiwatt 封裝的 L298N（如圖所示） ，內(nèi)部同樣包含 4通道