基于LabVIEW的電機轉速監測系統的設計
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3 系統硬件電路的設計
3．1 STC12C5410AD單片機簡(jiǎn)介
STC12C5410AD單片機是一款單時(shí)鐘／機器周期的微控制器，是高速／低功耗／超強抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統的8051，但速度快8～12倍。其片上集成了10 kB的程序存儲器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／計數器，2路外部中斷，8路10位的高速A／D轉換器，速度可達100 kHz，集成了4路可編程計數器陣列(Programmable Counter Array，PAC)，簡(jiǎn)稱(chēng)PCA，可用于軟件定時(shí)器、外部脈沖的捕獲、高速輸出及脈寬調制輸出。
3．2 編碼器脈沖信號調理電路
信號調理電路主要包括：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A2630芯片，完成電平的轉換，同時(shí)對編碼器信號和單片機電路進(jìn)行隔離，起到一定的保護作用。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(mǎn)足實(shí)驗要求；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變換為邊沿較陡的矩形脈沖信號；RC濾波電路主要用于消除矩形脈沖上的高頻干擾信號。
3．3 串行接口通信電路
系統采用STC12C5410AD單片機作為下位機，PC機作為上位機，二者通過(guò)RS-232串口進(jìn)行通信。單片機輸出的TTL電平與PC機串口的RS-232電平不一致，因此需采用MAX232芯片進(jìn)行電平轉換，Tin和Rout輸入的是TTL電平，經(jīng)過(guò)轉化后Tout和Rin輸出為RS-232電平。
系統硬件總體電路如圖3所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/170505.htm
系統軟件設計包括下位機單片機的軟件設計和上位機LabVIEW的軟件設計。
4 系統軟件設計
4．1 單片機的軟件設計
下位機程序采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，主要完成脈沖信號捕獲、轉速計算和上下位機串口通信。程序中首先進(jìn)行系統的初始化，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位數據的異步通訊，1起始位，8數據位，1停止位，無(wú)奇偶校驗位。STC12C5410AD單片機有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)鐘源為系統時(shí)鐘的2分頻；PCA控制寄存器CCON賦值0x00，關(guān)閉PCA計數器并清除中斷標志位；PCA模塊0模式寄存器CCAPM0賦值0x21，設置PCA0脈沖上升沿捕獲，并使得寄存器CCON的捕獲標志CCF0，用來(lái)產(chǎn)生中斷；PCA0的16位計數器CH0和CLO分別賦值0x00，用于存儲時(shí)鐘脈沖計數值。當單片機檢測到脈沖信號上升沿時(shí)，進(jìn)入PCA0捕獲中斷，得到PCA0時(shí)鐘脈沖的計數值，并判斷計數值m是否溢出，再利用式(2)進(jìn)行電機轉速的計算，最后調用串口發(fā)送程序將數據傳送到上位機。單片機軟件流程圖如圖4所示。
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