【文章內容簡介】 終端的顯示也是沒隔一秒刷新一次。 配置 STC12C5A60S2 串行口 1 為方式 獨立波特率發(fā)生器 9600、允許接收中斷。當串口 1 接收到 PC 機數(shù)據(jù)轉入中斷處理程序，檢測接收到的數(shù)據(jù)以此來區(qū)分數(shù)據(jù)是屬于哪種控制信號。 配置 STC12C5A60S2 脈寬調制 PWM 為 8 位、無中斷。主程序中循環(huán)執(zhí)行 Pwm（）函數(shù)實時更改 PWM 定時器 CCAP1L、 CCAP1H 的值，實現(xiàn)對電機轉速的控制。 1． 主程序 主程序主要 功能為 系統(tǒng)初始化，定時器 0的初始化和主循環(huán)等。 流程圖如圖 13 所示 圖 13 系統(tǒng)主程序流程圖 2． 串口中斷發(fā)送程序 本系統(tǒng)的串口通信指的是單片機與上位機（ PC 機）之間的串口通信，該通信主要用于測速模塊的調試以及在測量轉速時，單片機能從上位機（ PC 機）接收數(shù)據(jù)或者能將數(shù)據(jù)發(fā)回給上位機（ PC 機），以便觀察電機轉動情況，或者獲得我們所需要的數(shù)據(jù)。 如圖 14 所示， 在本設計中，采用的是 STC12C5A60S2 芯片的串口 UART0 來與 PC機進行串口通信。在串口 UART0 的配置中，定時 /計數(shù)采 用方式 2 是將兩個 8 位計數(shù)器 TH1 和 TL1 分成獨立的兩個部分，組成一個 8 位可自動再裝入的定時器 /計數(shù)器，由 TL1 作為 8 位計數(shù)器， TH1 作為計數(shù)初值寄存器，設置初值時同時送 TH1 和 TL1，當 TL1 計數(shù)滿回 0 產(chǎn)生溢出，不僅置位 TF1,而且控制 TH1 中的初值重新裝入 TL1，繼續(xù)下一輪計數(shù)，此信號送串行通信系統(tǒng)，以設置串行通信波特率，波特率設置公式如式所示：波特率 =2 SMOD*(溢出率 )/32 。 開始 系統(tǒng)初始化 速度脈沖信號輸入 I/O 口掃描 串口發(fā)送數(shù)據(jù) 1S 計時標志 速度及 A/D 值采樣 PWM 輸出 結束 否 是 圖 14 串口發(fā)送程序流程圖 3． 串口中斷接收程序 上位 機控制單元解擴出 1bit 數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生一次中斷。接收時首先采用 16bits 接收窗口、 1bit 滑動方式來接收通信的同步幀頭 0x0 0xAF，幀頭接收成功后，后續(xù)數(shù)據(jù)按每 8bits 一個字節(jié)的方式進行截取，得到傳送的有效數(shù)據(jù)，同時將得到的有效數(shù)據(jù)存儲在緩沖單元中；接收過程中，按有關的通信協(xié)議進行地址判別、長度接收、校驗計算。地址相同的模塊對符合通信協(xié)議的數(shù)據(jù)進行應答，轉入發(fā)送態(tài) 。 程序流程圖如圖 15所示。 否 發(fā)送第二字節(jié)數(shù)據(jù) 1字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢 ？ 進入發(fā)送中斷 發(fā)送 1byte 數(shù)據(jù) 1字節(jié)數(shù)據(jù)發(fā)送完畢 ？ 是 否 中斷返回 是 圖 15 串口 接收 程序流程圖 4． A/D 轉換程序 A/D轉換程序主要用于電機速度的輸入模擬信號的采集 與轉換 。 程序流程圖如圖 16所示。 圖 16 A/D轉換 程序流程圖 5． PWM 輸出程序 PWM 控制 —— 脈沖寬度調制技術，即通過一系列脈沖的寬度調制來等效地獲得所需的波形（含形狀和幅值）， 程序主要用于控制電機轉速，他通過主程序的反饋算法計算出來，否 重組數(shù)據(jù) 進入接收中斷 清零接收標志 1字節(jié)數(shù)據(jù) 接收 完畢 ？ 是 中斷返回 啟動指定通道 延 時 轉換結束？ 返回轉換結果 否 是 然后調整脈沖寬度來控制電機。 程序流程圖如圖 17 所示。 圖 17 PWM輸出 程序流程圖 6． 定時器 0 中斷服務程序 定時器 0中斷程序主要用于 1秒定時、轉速的計算、 A/D值采集以及上位機顯示刷新。 程序流程圖如圖 18所示。 入口 計算轉速，讀取A/D，顯示刷新 1 秒計時標志？ 返回 否 是 計時賦初值 設置寄存器 CCON=0。 設置 PWM 模式寄存器 CMOD=0x00，及PWM 頻率為系統(tǒng)時鐘 /12 設置 允許 PCA 計數(shù)器計數(shù) 標志位 CR 設置寄存器 PCA_PWM0=0x00。 CCAPM0=0x42。 設置寄存器 CCAP0H， CCAP0L，調節(jié)脈沖寬度 圖 18定時器 0中斷服務 程序流程圖 四、 系統(tǒng)調試 及性能分析 1. 系統(tǒng)硬件調試 如圖 19為系統(tǒng)測速電路的采樣波形 圖 19 經(jīng)整形后的速度脈沖 波形 串口電路是連接 PC機與通信模塊的橋梁，可借 助串口調試助手對所設計的串口通信電路和通信模塊進行測試。如圖 ，通過串口調試助手，向端口分別發(fā)送數(shù)據(jù) 0x00x0 0x0 0x0 0x05數(shù)據(jù)經(jīng)串口電路被單片機接收，將數(shù)據(jù)進行存儲判斷，決定是開啟顯示和電機還是正反轉或是停止，同時將所出狀態(tài)及電機轉速發(fā)送回來，在串口調試助手的接收窗口上可以看到接收到的數(shù)據(jù)。 串口調試如圖 20所示。 圖 20 電機轉速及對應的電壓顯示數(shù)據(jù) 實物展示 圖 22 系統(tǒng)實物 圖 2． 系統(tǒng) 測試數(shù)據(jù)處理 matlab對 電機兩端電壓和轉速 數(shù)據(jù)進行曲線擬合 實型電壓數(shù)據(jù)： votlage_V=[ 2 3 4 5]。 整型電壓數(shù)據(jù)：votlage_D=[77,82,87,92,97,102,108,113,118,123,128,133,138,143,148,153,159,164,169,175,179,185,190,195,200,205,210,216,220,225,231,236,241,246,251,255]。 測得速度數(shù)據(jù)：speed=[12,17,22,27,33,42,45,48,53,58,62,65,69,73,76,80,83,87,89,93,96,99,101,103,106,109,111,113,116,119,122,125,128,133,140,144]。 Matlab擬合命令： p=polyfit(votlage_V,speed,1)。 speed_poly1=p(1)*votlage_V+p(2)。 q=polyfit(votlage_D,speed,1)。 speed_poly2=q(1).*votlage_D+q(2)。 figure(1) plot(votlage_V,speed,39。or39。,votlage_V,speed_poly1)。grid on title(39。電壓 V轉速 r/s39。) figure(2) plot(votlage_D,speed,39。or39。,votlage_D,speed_poly2)。grid on title(39。電壓 D轉速 r/s39。) 擬合曲線 如圖 21 所示 ： 圖 21 電壓 — 速度曲線 如圖 21 所示，電機電壓與轉速基本成正比關系，所以可以按最小二乘法進行線性擬合，得到電壓與轉速關系式為： （ 1）電壓為實型， 轉速 =*電壓 V ，其中（ a=， b=）； （ 2）電壓為整型， 轉速 =*電壓 ，其中 （ a= b=）； 上面兩個關系式將作為電機控制的基本數(shù)學模型，有軟件算法實現(xiàn)電機輸出轉速對輸入電壓的跟蹤。 不同轉速