基于51單片機設計的比例遙控系統(tǒng)

另外，設計中還要求能夠對模型進行速度的控制?？刂齐妱訖C的運行速度，實際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出時鐘脈沖的頻率或著是換相的周期，即在升速過程中，使脈沖的輸出頻率逐漸增加；在減速過程中，使脈沖的輸出頻率逐漸減少。脈沖信號的頻率可以用軟件延時和硬件中斷兩種方法來確定：
①采用軟件延時，一般是根據(jù)所需的時間常數(shù)來設計一個子程序。該程序包含一定的指令，設計者要對這些指令的執(zhí)行時間進行精確的計算，以便確定延時時間。在每次確定前進方向之后調(diào)用一個延時子程序，待延時結束以后再執(zhí)行換向，這樣周而復始就可以發(fā)出一定頻率的CP脈沖或換向周期。延時子程序的延時時間與換向程序所用的時間和，就是CP脈沖的周期。該方法簡單，占用資源少，全部由軟件實現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序就可以實現(xiàn)不同速度的運行；但是，若占用CPU的時間過長，就不能在運行時處理其他的工作，因此它比較適合簡單的控制過程。
②使用單片機中的定時器直接對系統(tǒng)時鐘脈沖或某一固定頻率的時鐘脈沖進行計數(shù)，計數(shù)值由編程決定。定時器啟動后，定時器從裝載的初值開始對系統(tǒng)及其周期進行加計數(shù)。當定時器溢出時，定時器產(chǎn)生中斷，系統(tǒng)轉去執(zhí)行定時中斷子程序，將電機換向子程序放在定時中斷服務程序中，定時中斷一次，電機換向一次，從而實現(xiàn)電機的速度控制。用定時中斷方式來控制電動機的速度，實際上是不斷改變定時器裝載值的大小。

2．3 單片機程序設計

由于單片機的各個引腳都有很多功能，因此在軟件程序設計中要特別注意它們的定義和對片內(nèi)特殊功能寄存器的初始化設置，以便實現(xiàn)相應的功能。在初始化設置完成之后，開始接收第1通道數(shù)據(jù)，同時必須使接收單片機同步接收通道數(shù)據(jù)，相隔一定時間查詢第1通道當前電壓A／D轉換的結果是否與查詢之前的結果相同。如果相同，則繼續(xù)發(fā)送下一個通道的數(shù)據(jù)；反之，則立即向接收機發(fā)送該通道的通道號和相應的A／D轉換結果，且在延時10 ms后準備發(fā)送下一個通道的數(shù)據(jù)。全部數(shù)據(jù)發(fā)送完畢后再重新開始新一輪的數(shù)據(jù)查詢和發(fā)送。延時的目的在于給接收單片機留出一定的處理時間。圖4(a)所示為發(fā)射單片機程序設計流程。

接收機用接收模塊將信號接收并解調(diào)，解調(diào)后的信號送串行口由STCl2C2052AD譯碼，最后驅動控制執(zhí)行機構。由于本設計的任務簡單，所以遙控系統(tǒng)對操作的響應時間并沒有嚴格的要求，在A／D轉換和串行通信程序設計中可以采用查詢方式，將讀人的信號轉換成相應的控制信號，并用識別標志位的方法識別所對應的控制方式。接收單片機的串行口必須與發(fā)射機保持一致。由于改變的速度值可以直接轉換成相應的電信號送入接收單片機的P1端口，單片機每響應一次外部中斷，就會在對應的中斷服務程序中根據(jù)計算公式增加或減小速度。當電機處于正反向調(diào)速系統(tǒng)時，在正反向調(diào)速子程序中根據(jù)該速度通過計算公式可以得到單片機內(nèi)部定時／計數(shù)器的初值。在開始計數(shù)的同時，啟動相應的控制程序驅動電動機驅動電路。定時時間結束的同時，停止對相應伺服電路的驅動，回到初始化狀態(tài)，準備開始接收新的信號和數(shù)據(jù)。相應的程序流程如圖4(b)所示。

2．4 系統(tǒng)調(diào)試及抗干擾措施

在調(diào)試電路時要注意將數(shù)字信號與模擬信號隔離，即兩部分不能交叉安裝；數(shù)字信號的地線應與模擬信號的地線分開，電源間要加去耦電路。晶體諧振器形成的干擾一般很大，應將其外殼接地。

系統(tǒng)調(diào)試時先分別調(diào)試各個單元模塊，調(diào)通后再進行整機調(diào)試，這樣可提高調(diào)試效率。
隨著單片機在實際中的應用越來越廣泛，對其可靠性的要求也越來越高。單片機系統(tǒng)的可靠性由多種因素決定，其中系統(tǒng)的抗干擾性能是可靠性的重要指標。如果外界環(huán)境中有強烈的電磁干擾，就必須采取抗干擾措施，否則單片機就難以穩(wěn)定、可靠地運行。所以在系統(tǒng)硬件方面應該采取必要的抗干擾措施：
①器件選擇。本設計中的主要功能單元選用了專門的集成芯片，這對于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性都有很大的好處。
②過壓保護電路。在輸入輸出通道上應采用一過壓保護電路，以防止引入高電壓，傷害微機系統(tǒng)。過壓保護電路主要由限流電阻和穩(wěn)壓管組成。限流電阻選擇要適宜，太大會引起信號衰減，太小起不到保護穩(wěn)壓管的作用。穩(wěn)壓管的選擇也要適宜，其穩(wěn)壓值以略高于最高傳送信號電壓為宜，太低將對有效信號限幅，使信號失真。
③配置去耦電容。在電動機的兩端安置一個0．1μF的電容，可以消除大部分的高頻干擾。
④良好接地。在單片機控制系統(tǒng)中，接地問題將直接影響系統(tǒng)是否正常工作。

結 語

基于STC系列單片機STCl2C2052AD設計的比例遙控控制系統(tǒng)，由于采用了模塊化的設計方法，使得整個系統(tǒng)具有一定的擴展性。系統(tǒng)中的個別電路采用數(shù)字電路也可以實現(xiàn)同樣的功能，如信號振蕩器、A／D轉換器等；但是它們在控制和性能方面都較差，硬件設計也比較麻煩。本電路采用了帶A／D轉換的單片機進行控制處理，使得整個系統(tǒng)具有簡潔、靈活自由、易于控制、穩(wěn)定性較好等優(yōu)點，大大提高了智能化自動控制的程度，而且系統(tǒng)的性能也很好。