【導(dǎo)讀】虛擬儀器技術(shù)是計算機測量與控制技術(shù)的一個新的發(fā)展方向。LabVIEW，它是一個功能強大而又靈活的儀器和分析軟件應(yīng)用的開發(fā)工具。捷直觀的界面設(shè)計觀察轉(zhuǎn)速的實時變化。下位機AT89S52單片機主要是根據(jù)上位。號，然后發(fā)送給上位機分析。界面，實現(xiàn)了其速度的在線實時控制，達到了較好的速度控制效果。關(guān)鍵字：LABVIEW；AT89S52；PID調(diào)節(jié)；PMW波；直流電機；

　　

【正文】 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(biāo)準(zhǔn)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）。 123456789DB9R1 OUT12R2 OUT9T1 OUT14T2 OUT7C2+4C25R1 IN13C1+1R2 IN8C13T2 IN10T1 IN11GND15VCC16V+2V6U4MX232C8C6C7C5100uFC9+5V+5VGNDGNDGNDRXDTXD 如圖所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源。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(fù)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： Vin12Vout3GNDLM7805C10C11470uFC13470uFC12AC220V 12VDC +5V 開 始 是 否 啟 用 P I D控 制串 口 初 始 化系 統(tǒng) 初 始 化開 始接 收 數(shù) 據(jù)進 行 P I D 計 算發(fā) 送 P I D 數(shù) 據(jù)調(diào) 節(jié) P W M 波 占 空比電 機 轉(zhuǎn) 動中 斷 收 到 的 脈 沖 數(shù)接 收 P I D 命 令計 算 實 時 轉(zhuǎn) 速是 否 開 啟 外 部中 斷 是 否 進 入 定 時器 T 0 中 斷YNYNYN上 位 機 程 序 流 程下 位 機 程 序 流 程 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(fù)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 輸出 PWM 波控制驅(qū)動電路的使能端 和 輸出高低電平控制電機轉(zhuǎn)向 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)系 統(tǒng) 初 始 化是 否 進 入 串 口中 斷是 否 進 入 外 部中 斷 1是 否 進 入 定 時器 T 0 中 斷計 脈 沖算 轉(zhuǎn) 速發(fā) 送 轉(zhuǎn) 速接 收 P W M 信 號驅(qū) 動 電 機 轉(zhuǎn) 動YNY YN N 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(dāng) 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： 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)定會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性 ，我們設(shè)定 SMOD=0， 則 定時器 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： ? ? 155361210121050212 6316 ??????????? ?OS Ccpc fTMTTMX 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(dān)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)動。