基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的比例遙控系統(tǒng)

另外，設(shè)計(jì)中還要求能夠?qū)δＰ瓦M(jìn)行速度的控制?？刂齐妱?dòng)機(jī)的運(yùn)行速度，實(shí)際上就是控制系統(tǒng)發(fā)出時(shí)鐘脈沖的頻率或著是換相的周期，即在升速過(guò)程中，使脈沖的輸出頻率逐漸增加；在減速過(guò)程中，使脈沖的輸出頻率逐漸減少。脈沖信號(hào)的頻率可以用軟件延時(shí)和硬件中斷兩種方法來(lái)確定：
①采用軟件延時(shí)，一般是根據(jù)所需的時(shí)間常數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)子程序。該程序包含一定的指令，設(shè)計(jì)者要對(duì)這些指令的執(zhí)行時(shí)間進(jìn)行精確的計(jì)算，以便確定延時(shí)時(shí)間。在每次確定前進(jìn)方向之后調(diào)用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結(jié)束以后再執(zhí)行換向，這樣周而復(fù)始就可以發(fā)出一定頻率的CP脈沖或換向周期。延時(shí)子程序的延時(shí)時(shí)間與換向程序所用的時(shí)間和，就是CP脈沖的周期。該方法簡(jiǎn)單，占用資源少，全部由軟件實(shí)現(xiàn)，調(diào)用不同的子程序就可以實(shí)現(xiàn)不同速度的運(yùn)行；但是，若占用CPU的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，就不能在運(yùn)行時(shí)處理其他的工作，因此它比較適合簡(jiǎn)單的控制過(guò)程。
②使用單片機(jī)中的定時(shí)器直接對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖或某一固定頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值由編程決定。定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器從裝載的初值開始對(duì)系統(tǒng)及其周期進(jìn)行加計(jì)數(shù)。當(dāng)定時(shí)器溢出時(shí)，定時(shí)器產(chǎn)生中斷，系統(tǒng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行定時(shí)中斷子程序，將電機(jī)換向子程序放在定時(shí)中斷服務(wù)程序中，定時(shí)中斷一次，電機(jī)換向一次，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的速度控制。用定時(shí)中斷方式來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的速度，實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。

2．3 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)

由于單片機(jī)的各個(gè)引腳都有很多功能，因此在軟件程序設(shè)計(jì)中要特別注意它們的定義和對(duì)片內(nèi)特殊功能寄存器的初始化設(shè)置，以便實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。在初始化設(shè)置完成之后，開始接收第1通道數(shù)據(jù)，同時(shí)必須使接收單片機(jī)同步接收通道數(shù)據(jù)，相隔一定時(shí)間查詢第1通道當(dāng)前電壓A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果是否與查詢之前的結(jié)果相同。如果相同，則繼續(xù)發(fā)送下一個(gè)通道的數(shù)據(jù)；反之，則立即向接收機(jī)發(fā)送該通道的通道號(hào)和相應(yīng)的A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果，且在延時(shí)10 ms后準(zhǔn)備發(fā)送下一個(gè)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(shí)的目的在于給接收單片機(jī)留出一定的處理時(shí)間。圖4(a)所示為發(fā)射單片機(jī)程序設(shè)計(jì)流程。

接收機(jī)用接收模塊將信號(hào)接收并解調(diào)，解調(diào)后的信號(hào)送串行口由STCl2C2052AD譯碼，最后驅(qū)動(dòng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于本設(shè)計(jì)的任務(wù)簡(jiǎn)單，所以遙控系統(tǒng)對(duì)操作的響應(yīng)時(shí)間并沒(méi)有嚴(yán)格的要求，在A／D轉(zhuǎn)換和串行通信程序設(shè)計(jì)中可以采用查詢方式，將讀人的信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制信號(hào)，并用識(shí)別標(biāo)志位的方法識(shí)別所對(duì)應(yīng)的控制方式。接收單片機(jī)的串行口必須與發(fā)射機(jī)保持一致。由于改變的速度值可以直接轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)送入接收單片機(jī)的P1端口，單片機(jī)每響應(yīng)一次外部中斷，就會(huì)在對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序中根據(jù)計(jì)算公式增加或減小速度。當(dāng)電機(jī)處于正反向調(diào)速系統(tǒng)時(shí)，在正反向調(diào)速子程序中根據(jù)該速度通過(guò)計(jì)算公式可以得到單片機(jī)內(nèi)部定時(shí)／計(jì)數(shù)器的初值。在開始計(jì)數(shù)的同時(shí)，啟動(dòng)相應(yīng)的控制程序驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。定時(shí)時(shí)間結(jié)束的同時(shí)，停止對(duì)相應(yīng)伺服電路的驅(qū)動(dòng)，回到初始化狀態(tài)，準(zhǔn)備開始接收新的信號(hào)和數(shù)據(jù)。相應(yīng)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(shí)要注意將數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)隔離，即兩部分不能交叉安裝；數(shù)字信號(hào)的地線應(yīng)與模擬信號(hào)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(yīng)將其外殼接地。

系統(tǒng)調(diào)試時(shí)先分別調(diào)試各個(gè)單元模塊，調(diào)通后再進(jìn)行整機(jī)調(diào)試，這樣可提高調(diào)試效率。
隨著單片機(jī)在實(shí)際中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，對(duì)其可靠性的要求也越來(lái)越高。單片機(jī)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(biāo)。如果外界環(huán)境中有強(qiáng)烈的電磁干擾，就必須采取抗干擾措施，否則單片機(jī)就難以穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行。所以在系統(tǒng)硬件方面應(yīng)該采取必要的抗干擾措施：
①器件選擇。本設(shè)計(jì)中的主要功能單元選用了專門的集成芯片，這對(duì)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(guò)壓保護(hù)電路。在輸入輸出通道上應(yīng)采用一過(guò)壓保護(hù)電路，以防止引入高電壓，傷害微機(jī)系統(tǒng)。過(guò)壓保護(hù)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(huì)引起信號(hào)衰減，太小起不到保護(hù)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(hào)電壓為宜，太低將對(duì)有效信號(hào)限幅，使信號(hào)失真。
③配置去耦電容。在電動(dòng)機(jī)的兩端安置一個(gè)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(jī)控制系統(tǒng)中，接地問(wèn)題將直接影響系統(tǒng)是否正常工作。

結(jié) 語(yǔ)

基于STC系列單片機(jī)STCl2C2052AD設(shè)計(jì)的比例遙控控制系統(tǒng)，由于采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法，使得整個(gè)系統(tǒng)具有一定的擴(kuò)展性。系統(tǒng)中的個(gè)別電路采用數(shù)字電路也可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能，如信號(hào)振蕩器、A／D轉(zhuǎn)換器等；但是它們?cè)诳刂坪托阅芊矫娑驾^差，硬件設(shè)計(jì)也比較麻煩。本電路采用了帶A／D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)進(jìn)行控制處理，使得整個(gè)系統(tǒng)具有簡(jiǎn)潔、靈活自由、易于控制、穩(wěn)定性較好等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了智能化自動(dòng)控制的程度，而且系統(tǒng)的性能也很好。