基于虛擬儀器的電機調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計-資料下載頁
2025-06-24 02:38本頁面
【正文】 連接器和PC機串口所用的連接器的5管腳對應(yīng)連接起來，3管腳不需交叉連接（如圖2所示）；如果是PC機之間或同一個PC機的兩個COM口相連，則兩個連接器的3管腳需交叉相連 電源電路本設(shè)計中各個單元模塊都需要直流+5V電源供電，因此我們需設(shè)計出直流電源電路。本設(shè)計通過200V12V變壓器變壓隔離、整流橋整流和三端穩(wěn)壓器穩(wěn)壓來輸出+5V的直流電壓。三端穩(wěn)壓器是一種標準化、系列化的通用線性穩(wěn)壓電源集成電路，以其體積小、成本低、性能好、工作可靠性高、使用簡捷方便等特點，成為目前穩(wěn)壓電源中應(yīng)用最為廣泛的一種單片式集成穩(wěn)壓器件，用lm78/lm79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護電路，使用起來可靠、方便，而且價格便宜，lm7805是lm系列中固定輸出+5V電源的集成電路（其內(nèi)部電路如圖所示）。如圖所示電路為輸出電壓+5V、。它由電源變壓器B，橋式整流電路D1～D4，濾波電容CC3，防止自激電容CC3和一只固定式三端穩(wěn)壓器(7805)極為簡捷方便地搭成的。220V交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路D1～D4和濾波電容C1的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器LM7805的Vin和GND兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓(該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化)。此直流電壓經(jīng)過LM7805的穩(wěn)壓和C3的濾波便在穩(wěn)壓電源的輸出端產(chǎn)生了精度高、穩(wěn)定度好的直流輸出電壓。本穩(wěn)壓電源可作為TTL電路或單片機電路的電源。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計本設(shè)計的實現(xiàn)方案在前文已有敘述，即上位機PC和下位機AT89S52通過串口通信實現(xiàn)信號的接收和發(fā)送，上位機通過自身的PID工具包來進行PID調(diào)節(jié)，下位機則完成PWM波輸出和計算實時轉(zhuǎn)速的任務(wù)。整體程序流程圖如下圖所示： 上位機軟件設(shè)計 下位機軟件設(shè)計本系統(tǒng)下位機用AT89S52作為主控制器，下位機編程部分工作采用Keil uVsion2單片機應(yīng)用開發(fā)軟件完成，采用模塊化的設(shè)計方法，通過不同模塊子程序的設(shè)計實現(xiàn)不用部分的功能，然后在主程序中調(diào)用各個子程序，模塊化編程將復雜的大任務(wù)分解為若干子任務(wù)，每個子任務(wù)完成一項簡單的功能，這樣便于組織，便于修改。單片機內(nèi)部資源的分配決定了子程序的功能，因此先來看一下單片機內(nèi)部資源的分配：串口通信模塊串口通信接口串口中斷占用內(nèi)部的定時器T1轉(zhuǎn)速測量模塊反饋脈沖接口外部中斷1計脈沖數(shù)內(nèi)部定時器T0定時PWM輸出模塊驅(qū)動電路接口 程序流程設(shè)計本系統(tǒng)中AT89S52單片機的任務(wù)就是與上位機的串口通信，發(fā)送PWM信號以及接收、計算反饋轉(zhuǎn)速信號。因此，AT89S52的程序設(shè)計就是讓單片機通過接收不同的中斷指令，進入不同的中斷子程序中執(zhí)行任務(wù)，其程序流程圖如下： 主函數(shù)設(shè)計主函數(shù)主要完成系統(tǒng)的初始化，然后調(diào)用其它子函數(shù)。如上表所示，本系統(tǒng)的中斷源有三個：串口中斷，定時器T0中斷，外部中斷1的中斷，因此主函數(shù)的初始化就是對串口的初始化，對定時器T0的初始化，對外部中斷1的初始化。首先，串口通信的初始化。本設(shè)計中串行口的工作于方式1，即10位一步通信方式，即一個起始位、8個有效數(shù)據(jù)位和一個停止位，波特率可以改變（由定時器T1的益處頻率決定，并可由SMOD加倍），本設(shè)計中將波特率設(shè)定為2400波特。串口通信時，定時器T1是波特率發(fā)生器，因此應(yīng)該工作在模式2，TL1作為技術(shù)用，TH1用于存放計數(shù)初值，當TL1計滿溢出時，TH1中的值將自動重裝到TL1中，這樣避免了由于軟件裝載而引起的操作誤差。定時器T1的技術(shù)初值由下面的公式求的：，fOSC已知為12MHz，波特率設(shè)定為2400波特而SMOD的設(shè)定會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_性，我們設(shè)定SMOD=0，則定時器T1的初值為： 將此值帶入波特率的公式，可得實際波特率：誤差在允許范圍之內(nèi)，因此選擇SMOD=0，而定時器T1的定時初值為F3H。定時器T0和外部中斷1共同來計算反饋的轉(zhuǎn)速值，在定時器T0所定時間之內(nèi)計數(shù)外部中斷接收到的脈沖數(shù)。本設(shè)計中定時器T0的定時時間設(shè)定為50ms，工作于模式1，即16位計數(shù)器，T0的計數(shù)初值為：所以，TH0=15536/256，TL0=15536%256。外部中斷1采用低電平觸發(fā)的方式。 延時子函數(shù)本設(shè)計中需要通過軟件延時來實現(xiàn)輸出PWM波的高低電平的比例控制。延時函數(shù)的語句執(zhí)行時間決定了延時程序的精確程度。本設(shè)計用while內(nèi)嵌套for循環(huán)來實現(xiàn)比較精確的時間計算。AT89S52屬于51系列單片機的一種，本設(shè)計中最小系統(tǒng)設(shè)定晶振頻率為12MHz，因此每個機器周期包含12個時鐘周期，即1us。一般一次for循環(huán)大概八個機器周期，所以每執(zhí)行125次fou循環(huán)為1ms。然后通過while條件判斷值的改變可以實現(xiàn)不用時長的延時。延遲子程序如下：void Delay_MS(ms){while(ms){for(i=0。i125。i++)。}} 串口中斷子函數(shù)本設(shè)計中上位機和下位機通過串口通信來實現(xiàn)信號的傳遞，單片機在接收到上位機發(fā)送的調(diào)節(jié)命令后進入中斷子函數(shù)，接收上位機的指令，然后返回給主函數(shù)接收到的PWM波的值。中斷子程序如下void serial() interrupt 4{ if(RI) { RI=0。Rece=SBUF。}} 外部中斷子函數(shù)本設(shè)計中由外部中斷1和定時器T0共同完成反饋轉(zhuǎn)速信號的采集和計算工作，其中外部中斷1主要是計接收到的脈沖數(shù)，進一次中斷，脈沖數(shù)加一。其子函數(shù)如下void int1() interrupt 0{ Pulse+=1。} 定時器T0中斷子函數(shù)本設(shè)計中定時器T0不僅承擔著定時、計算實時轉(zhuǎn)速的任務(wù)，還要將計算出來的轉(zhuǎn)速及時地發(fā)送給上位機，以便在上位機中能觀察到電機的轉(zhuǎn)速變化。其子函數(shù)如下：void timer0() interrupt 1{ Speed=Pulse*20。//計算轉(zhuǎn)速// SBUF=Speed。//發(fā)送轉(zhuǎn)速值給上位機// Pulse=0。//脈沖數(shù)清零//}由于定時器T0的定時時間是50ms，50ms內(nèi)接收到的脈沖數(shù)為n，因此電機的轉(zhuǎn)速v=20*n r/s。計算出轉(zhuǎn)速后將脈沖數(shù)清零以便計算下一次的轉(zhuǎn)速值。 電機轉(zhuǎn)動子函數(shù)單片機通過串口通信接收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)給電機轉(zhuǎn)動子函數(shù)，驅(qū)動電機轉(zhuǎn)
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