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依据MCU的直流电机测验体系规划

 发布时间:2021-11-25 03:16:54 来源:www.fun88.com

  操控器的功用和功用。测验内容首要包含测验操控器的电流 值、速度值和PWM 输出的波形改变等。收集到这些值后,经过串口发送给PC 方显现,可以便运用户监看、剖析。本体系可以完结测验直流串励电机操控器和直流他励电机操控器的功用和功用。

  本测验体系硬件体系部分由主控芯片 MC68HC908GP32 最小体系电路、电源转化电路、 SCI 通讯电路、光电阻隔操控电路、A/D 转化电路和继电器驱动电路等部分组成。该体系能对多种模仿量进行收集,经过信号转化电路转化为0-5V 的电压信号,再将电压信号送入A/D 转化电路,完结数据的收集。为了节省I/O 口,本体系的A/D 转化芯片选用2 片TLC2543 , 第I 片用于模仿量输入,担任收集各传感器的值,第II 片用于收集各开关的状况;本测验体系常常要读取电机的当时速度,且精度要求比较高,所以选用输入捕捉的办法收集测功机的 转速;一起体系需求收集24V 开关的状况,而担任收集的MCU子体系的作业电压是SV,为 了保证MCU 的正常作业,所以需求选用光电阻隔电路来完结24V 到5V 的转化。

  本体系挑选了 Freescale Semiconductor 公司的MC68HC908GP32 处理器作为整个测验体系的主控芯片,它是Motorola 的新式08 系列单片机中的一种通用芯片。具有一速度快、功用强和价格低一级长处,而且向下兼容原有的M68HC05 系列单片机,极大地保护了用户的利 益,而目新一代的M68HC08 系列机种按各种类型带有小同巨细的片内闪速(FLASH)存储器,具有十分高的性价比。依据小同的运用,08 系列单片机分出许多类型,而本规划选用 的MC68HC908GP32 单片机在规范08 单片机中心的基础上,增加了增强型的串行通讯接口 SCI 和串行外围接口SPI。

  串行通讯是计算机体系中常用的通讯机制之一,在MCU 中,若用RS-232C总线进行串行通讯,则需外接电路完结电平转化。在发送端需求用驱动电路将TTL 电平转化成RS-232C 电平,在接纳端需求用接纳电路将RS-232C 电平转化为TTL 电平。电平转化器小仅可以由品体管分立元件构成,也可以直接运用集成电路,本体系中运用MAX232 芯片来完结。 MAX232 芯片简略易用,单+5V 电源供电,仅需外接几个电容即可完结从TTL 电平到RS-232 电平的转化, PC 经过设置不同的协议一起与本体系和电机操控器进行串行通讯。PC 宣布 的数据,经过 MAX232 进行电平转化,本体系和电机操控器一起收到,然后依据帧头决议是否对这些数据进行处理。本体系和电机操控器宣布的数据由PC 接纳。SCI 通讯电路原理图如图2 所示。

  模仿量收集是测控体系的一个重要组成部分,本体系选用2 片TLC2543,第I 片用于模仿量输入,担任收集各传感器的值,第II 片用于收集各开关的状况。图3 给出了运用SPI 及MCU 的PTC 口的PTCO-PTC 1 扩展两片TLC2543 的电路原理图。其间第I 片TLC2543 的片选接MCU 的PTCO、第II 片TLC2543 的片选接MCU 的PTC l。每片TLC2543 可接 11 路模仿量输入,这样本体系中的A/D 转化电路可外接22 路模仿量。当有更多路数模仿量需求输入时,可以按此办法持续扩展。该电路适用于模仿量路数较多、且对实时性要求不是 太高的数据收集体系。

  因为 TLC2543 对采样的模仿数据的分辨率为12 位,包含TLC2543 及其他IC 的电源端 必须用一个0.1 uF 的陶瓷电容连接到地,用作去耦电容。在噪声影响较大的环境中,也可以在0.1 uF 的陶瓷电容端再并联一个lOuF 的钮电容,以减小噪声对器材的影响,其电路规划图如图3 所示。

  本体系是 24V 直流电压供电,而MC68HC908GP32 是5V 供电,运用的光电编码器需 12V 作业电压,所以需求规划将24V 转化为5V 和12V 的电压转化电路。体系运用的是 LM2575 系列开关稳压集成电路,LM2575 是美国国家半导体公司出产的1A 集成稳压电路, 其原理图如图4 所示。

  体系的软件选用模块化规划,完结功用细分,一方面可进步软件的移植性和晋级性,另一方面增强软件的易测验性。软件的整体架构包含二部分:主程序、相关子程序和辅佐文件, 悉数选用08C 言语编程。软件结构是以主程序为主,经过函数调用和全局变量与子程序进行参数传递。主控MCU 方软件主程序是一个死循环结构,MCU 方软件主程序的流程图见前面章节中的图5,每一次操控进程的联接经过定时器中止来完结。子程序包含了芯片初始 化程序、A/D 转化程序、输入捕捉程序、PWM 输出程序、串行通讯程序、开关驱动程序和中止处理程序。

  模仿量收集是测验体系的一个重要组成部分。体系要求底层软件可以对模仿量和开关量信号进行监控,一起也要求可以对部分信号进行高速数据收集。每逢运转A/D 转化程序 ADC11P.c 时,MC68HC908GP32 经过SPI 模块操控A/D 转化器的作业。首要, MC68HC908GP32 将A/D 转化通道号放入操控字的高字节,并界说输出数据的格局为16 位, 以MSB 办法送出二进制数据;接着将操控字写到SPI 的数据寄存器,发送给TLC2543,在控 制字传送进程中,MC68HC908GP32 坚持等候状况,直到其发送完毕,至此发送进程完毕。 随后等候接纳TLC2543 发送过来的数据,当判别接纳标志位为1 时,从SPI 的数据寄存器 接纳数据,并将该数据存放到预先分配好的内存空间。由十每次从TLC2543 取出的数据是上一周期的数据,所以上述进程中NE64 所获得的数据仅仅是前次转化成果的高字节。接下 来,MC68HC908GP32 只需经过向SPI 的数据寄存器中写入恣意的字节,并重复上述发送等候和接纳等候的进程,即可获得前次转化成果的低字节,将其存入紧接高字节之后的地址空间,其流程如图5 所示。

  串行通讯子程序 SCL.c 首要完结SCI 初始化,波特率设置、通讯格局设置、发送接纳数据办法的设置等,由SCI 初始化、接纳1 字节、发送1 字节、接纳n 字节和发送n 字节函数组成。在上下位机经过RS232 进行串行通讯之前,需求对串口作业办法以及所选用的波特率进行设置:

  (1)串行口作业办法设定:将串行口设置为作业办法即10 位为一帧的异步串行办法。共包 括1 个开始位,8 个数据位和1 个中止位,答应SCI、正常码输出、8 位数据、无校验,即 设SCC1=Ob01000000; 一起设置答应发送、答应接纳,查询办法收发, 即设 SCC2=0b00001100。

  本文立异点:本文在MCU MC68HC908GP32 的基础上规划并完结了渠道及外围电路的规划,并给出MCU 方软件完结的整体准则,接着对各个子程序功用进行了剖析与规划,最终给出数据收集与数据传送进程中的串行通讯协议规划的思维。鉴于现在国内外各科研单位所研发的首要是电机自动测验体系,它仅用于电机的某特定实验,功用比较单一,本体系在该范畴有必定独创性。

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