基于LabVIEW的電機(jī)轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)
3．1 STC12C5410AD單片機(jī)簡介
STC12C5410AD單片機(jī)是一款單時(shí)鐘／機(jī)器周期的微控制器，是高速／低功耗／超強(qiáng)抗干擾的新一代8051單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)的8051，但速度快8～12倍。其片上集成了10 kB的程序存儲(chǔ)器Flash、512 Byte的SBAM，有1個(gè)可編程的異步串行UART接口，1個(gè)可工作于主從模式的SPI串行接口，共2路16位的定時(shí)器／計(jì)數(shù)器，2路外部中斷，8路10位的高速A／D轉(zhuǎn)換器，速度可達(dá)100 kHz，集成了4路可編程計(jì)數(shù)器陣列(Programmable Counter Array，PAC)，簡稱PCA，可用于軟件定時(shí)器、外部脈沖的捕獲、高速輸出及脈寬調(diào)制輸出。
3．2 編碼器脈沖信號(hào)調(diào)理電路
信號(hào)調(diào)理電路主要包括：光電隔離電路、施密特整形電路和RC濾波電路。光電隔離采用快速光耦A(yù)2630芯片，完成電平的轉(zhuǎn)換，同時(shí)對(duì)編碼器信號(hào)和單片機(jī)電路進(jìn)行隔離，起到一定的保護(hù)作用。最大輸入頻率為1 MHz，而編碼器的最低位輸出脈沖頻率為26 kHz，因此完全滿足實(shí)驗(yàn)要求；施密特整形電路采用六反相施密特觸發(fā)器74HC14，可將邊沿變化緩慢的周期性信號(hào)變換為邊沿較陡的矩形脈沖信號(hào)；RC濾波電路主要用于消除矩形脈沖上的高頻干擾信號(hào)。
3．3 串行接口通信電路
系統(tǒng)采用STC12C5410AD單片機(jī)作為下位機(jī)，PC機(jī)作為上位機(jī)，二者通過RS-232串口進(jìn)行通信。單片機(jī)輸出的TTL電平與PC機(jī)串口的RS-232電平不一致，因此需采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，Tin和Rout輸入的是TTL電平，經(jīng)過轉(zhuǎn)化后Tout和Rin輸出為RS-232電平。
系統(tǒng)硬件總體電路如圖3所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/170505.htm
系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)包括下位機(jī)單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)和上位機(jī)LabVIEW的軟件設(shè)計(jì)。
4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
4．1 單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)
下位機(jī)程序采用C語言編寫，主要完成脈沖信號(hào)捕獲、轉(zhuǎn)速計(jì)算和上下位機(jī)串口通信。程序中首先進(jìn)行系統(tǒng)的初始化，包括串口初始化和PCA初始化。在串口初始化中，給寄存器TMOD賦值0x20，將設(shè)定T1定時(shí)器工作在方式2，用定時(shí)器T1產(chǎn)生波特率，將波特率設(shè)置為115 200；給寄存器SCON賦值0x50使串口工作在方式1下，為10位數(shù)據(jù)的異步通訊，1起始位，8數(shù)據(jù)位，1停止位，無奇偶校驗(yàn)位。STC12C5410AD單片機(jī)有4路PCA模塊，這里用到PCA模塊0，在PCA初始化中，PCA模式寄存器CMOD賦值0x02，選擇PCA時(shí)鐘源為系統(tǒng)時(shí)鐘的2分頻；PCA控制寄存器CCON賦值0x00，關(guān)閉PCA計(jì)數(shù)器并清除中斷標(biāo)志位；PCA模塊0模式寄存器CCAPM0賦值0x21，設(shè)置PCA0脈沖上升沿捕獲，并使得寄存器CCON的捕獲標(biāo)志CCF0，用來產(chǎn)生中斷；PCA0的16位計(jì)數(shù)器CH0和CLO分別賦值0x00，用于存儲(chǔ)時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)值。當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到脈沖信號(hào)上升沿時(shí)，進(jìn)入PCA0捕獲中斷，得到PCA0時(shí)鐘脈沖的計(jì)數(shù)值，并判斷計(jì)數(shù)值m是否溢出，再利用式(2)進(jìn)行電機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算，最后調(diào)用串口發(fā)送程序?qū)?shù)據(jù)傳送到上位機(jī)。單片機(jī)軟件流程圖如圖4所示。
評(píng)論