【文章內(nèi)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(dú)立波特率發(fā)生器 9600、允許接收中斷。當(dāng)串口 1 接收到 PC 機(jī)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入中斷處理程序，檢測接收到的數(shù)據(jù)以此來區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)是屬于哪種控制信號(hào)。 配置 STC12C5A60S2 脈寬調(diào)制 PWM 為 8 位、無中斷。主程序中循環(huán)執(zhí)行 Pwm（）函數(shù)實(shí)時(shí)更改 PWM 定時(shí)器 CCAP1L、 CCAP1H 的值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。 1． 主程序 主程序主要 功能為 系統(tǒng)初始化，定時(shí)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(jī)與上位機(jī)（ PC 機(jī)）之間的串口通信，該通信主要用于測速模塊的調(diào)試以及在測量轉(zhuǎn)速時(shí)，單片機(jī)能從上位機(jī)（ PC 機(jī)）接收數(shù)據(jù)或者能將數(shù)據(jù)發(fā)回給上位機(jī)（ PC 機(jī)），以便觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)情況，或者獲得我們所需要的數(shù)據(jù)。 如圖 14 所示， 在本設(shè)計(jì)中，采用的是 STC12C5A60S2 芯片的串口 UART0 來與 PC機(jī)進(jìn)行串口通信。在串口 UART0 的配置中，定時(shí) /計(jì)數(shù)采 用方式 2 是將兩個(gè) 8 位計(jì)數(shù)器 TH1 和 TL1 分成獨(dú)立的兩個(gè)部分，組成一個(gè) 8 位可自動(dòng)再裝入的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器，由 TL1 作為 8 位計(jì)數(shù)器， TH1 作為計(jì)數(shù)初值寄存器，設(shè)置初值時(shí)同時(shí)送 TH1 和 TL1，當(dāng) TL1 計(jì)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(jì)數(shù)，此信號(hào)送串行通信系統(tǒng)，以設(shè)置串行通信波特率，波特率設(shè)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(hào)輸入 I/O 口掃描 串口發(fā)送數(shù)據(jù) 1S 計(jì)時(shí)標(biāo)志 速度及 A/D 值采樣 PWM 輸出 結(jié)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(jī)控制單元解擴(kuò)出 1bit 數(shù)據(jù)后，產(chǎn)生一次中斷。接收時(shí)首先采用 16bits 接收窗口、 1bit 滑動(dòng)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(gè)字節(jié)的方式進(jìn)行截取，得到傳送的有效數(shù)據(jù)，同時(shí)將得到的有效數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩沖單元中；接收過程中，按有關(guān)的通信協(xié)議進(jìn)行地址判別、長度接收、校驗(yàn)計(jì)算。地址相同的模塊對(duì)符合通信協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)答，轉(zhuǎn)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(jìn)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(zhuǎn)換程序 A/D轉(zhuǎn)換程序主要用于電機(jī)速度的輸入模擬信號(hào)的采集 與轉(zhuǎn)換 。 程序流程圖如圖 16所示。 圖 16 A/D轉(zhuǎn)換 程序流程圖 5． PWM 輸出程序 PWM 控制 —— 脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，即通過一系列脈沖的寬度調(diào)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(jī)轉(zhuǎn)速，他通過主程序的反饋算法計(jì)算出來，否 重組數(shù)據(jù) 進(jìn)入接收中斷 清零接收標(biāo)志 1字節(jié)數(shù)據(jù) 接收 完畢 ？ 是 中斷返回 啟動(dòng)指定通道 延 時(shí) 轉(zhuǎn)換結(jié)束？ 返回轉(zhuǎn)換結(jié)果 否 是 然后調(diào)整脈沖寬度來控制電機(jī)。 程序流程圖如圖 17 所示。 圖 17 PWM輸出 程序流程圖 6． 定時(shí)器 0 中斷服務(wù)程序 定時(shí)器 0中斷程序主要用于 1秒定時(shí)、轉(zhuǎn)速的計(jì)算、 A/D值采集以及上位機(jī)顯示刷新。 程序流程圖如圖 18所示。 入口 計(jì)算轉(zhuǎn)速，讀取A/D，顯示刷新 1 秒計(jì)時(shí)標(biāo)志？ 返回 否 是 計(jì)時(shí)賦初值 設(shè)置寄存器 CCON=0。 設(shè)置 PWM 模式寄存器 CMOD=0x00，及PWM 頻率為系統(tǒng)時(shí)鐘 /12 設(shè)置 允許 PCA 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù) 標(biāo)志位 CR 設(shè)置寄存器 PCA_PWM0=0x00。 CCAPM0=0x42。 設(shè)置寄存器 CCAP0H， CCAP0L，調(diào)節(jié)脈沖寬度 圖 18定時(shí)器 0中斷服務(wù) 程序流程圖 四、 系統(tǒng)調(diào)試 及性能分析 1. 系統(tǒng)硬件調(diào)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(jī)與通信模塊的橋梁，可借 助串口調(diào)試助手對(duì)所設(shè)計(jì)的串口通信電路和通信模塊進(jìn)行測試。如圖 ，通過串口調(diào)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(jī)接收，將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)判斷，決定是開啟顯示和電機(jī)還是正反轉(zhuǎn)或是停止，同時(shí)將所出狀態(tài)及電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)送回來，在串口調(diào)試助手的接收窗口上可以看到接收到的數(shù)據(jù)。 串口調(diào)試如圖 20所示。 圖 20 電機(jī)轉(zhuǎn)速及對(duì)應(yīng)的電壓顯示數(shù)據(jù) 實(shí)物展示 圖 22 系統(tǒng)實(shí)物 圖 2． 系統(tǒng) 測試數(shù)據(jù)處理 matlab對(duì) 電機(jī)兩端電壓和轉(zhuǎn)速 數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合 實(shí)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(zhuǎn)速 r/s39。) figure(2) plot(votlage_D,speed,39。or39。,votlage_D,speed_poly2)。grid on title(39。電壓 D轉(zhuǎn)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(jī)電壓與轉(zhuǎn)速基本成正比關(guān)系，所以可以按最小二乘法進(jìn)行線性擬合，得到電壓與轉(zhuǎn)速關(guān)系式為： （ 1）電壓為實(shí)型， 轉(zhuǎn)速 =*電壓 V ，其中（ a=， b=）； （ 2）電壓為整型， 轉(zhuǎn)速 =*電壓 ，其中 （ a= b=）； 上面兩個(gè)關(guān)系式將作為電機(jī)控制的基本數(shù)學(xué)模型，有軟件算法實(shí)現(xiàn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速對(duì)輸入電壓的跟蹤。 不同轉(zhuǎn)速