基于51單片機設計的比例遙控系統

另外，設計中還要求能夠對模型進(jìn)行速度的控制?？刂齐妱?dòng)機的運行速度，實(shí)際上就是控制系統發(fā)出時(shí)鐘脈沖的頻率或著(zhù)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)，一般是根據所需的時(shí)間常數來(lái)設計一個(gè)子程序。該程序包含一定的指令，設計者要對這些指令的執行時(shí)間進(jìn)行精確的計算，以便確定延時(shí)時(shí)間。在每次確定前進(jìn)方向之后調用一個(gè)延時(shí)子程序，待延時(shí)結束以后再執行換向，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(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，調用不同的子程序就可以實(shí)現不同速度的運行；但是，若占用CPU的時(shí)間過(guò)長(cháng)，就不能在運行時(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使用單片機中的定時(shí)器直接對系統時(shí)鐘脈沖或某一固定頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計數，計數值由編程決定。定時(shí)器啟動(dòng)后，定時(shí)器從裝載的初值開(kāi)始對系統及其周期進(jìn)行加計數。當定時(shí)器溢出時(shí)，定時(shí)器產(chǎn)生中斷，系統轉去執行定時(shí)中斷子程序，將電機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，電機換向一次，從而實(shí)現電機的速度控制。用定時(shí)中斷方式來(lái)控制電動(dòng)機的速度，實(shí)際上是不斷改變定時(shí)器裝載值的大小。

2．3 單片機程序設計

由于單片機的各個(gè)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特殊功能寄存器的初始化設置，以便實(shí)現相應的功能。在初始化設置完成之后，開(kāi)始接收第1通道數據，同時(shí)必須使接收單片機同步接收通道數據，相隔一定時(shí)間查詢(xún)第1通道當前電壓A／D轉換的結果是否與查詢(xún)之前的結果相同。如果相同，則繼續發(fā)送下一個(gè)通道的數據；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(shí)10 ms后準備發(fā)送下一個(gè)通道的數據。全部數據發(fā)送完畢后再重新開(kāi)始新一輪的數據查詢(xún)和發(fā)送。延時(shí)的目的在于給接收單片機留出一定的處理時(shí)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，解調后的信號送串行口由STCl2C2052AD譯碼，最后驅動(dòng)控制執行機構。由于本設計的任務(wù)簡(jiǎn)單，所以遙控系統對操作的響應時(shí)間并沒(méi)有嚴格的要求，在A(yíng)／D轉換和串行通信程序設計中可以采用查詢(xún)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(huì )在對應的中斷服務(wù)程序中根據計算公式增加或減小速度。當電機處于正反向調速系統時(shí)，在正反向調速子程序中根據該速度通過(guò)計算公式可以得到單片機內部定時(shí)／計數器的初值。在開(kāi)始計數的同時(shí)，啟動(dòng)相應的控制程序驅動(dòng)電動(dòng)機驅動(dòng)電路。定時(shí)時(shí)間結束的同時(shí)，停止對相應伺服電路的驅動(dòng)，回到初始化狀態(tài)，準備開(kāi)始接收新的信號和數據。相應的程序流程如圖4(b)所示。

2．4 系統調試及抗干擾措施

在調試電路時(shí)要注意將數字信號與模擬信號隔離，即兩部分不能交叉安裝；數字信號的地線(xiàn)應與模擬信號的地線(xiàn)分開(kāi)，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。

系統調試時(shí)先分別調試各個(gè)單元模塊，調通后再進(jìn)行整機調試，這樣可提高調試效率。
隨著(zhù)單片機在實(shí)際中的應用越來(lái)越廣泛，對其可靠性的要求也越來(lái)越高。單片機系統的可靠性由多種因素決定，其中系統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定、可靠地運行。所以在系統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(zhuān)門(mén)的集成芯片，這對于提高系統的穩定性和抗干擾性都有很大的好處。
②過(guò)壓保護電路。在輸入輸出通道上應采用一過(guò)壓保護電路，以防止引入高電壓，傷害微機系統。過(guò)壓保護電路主要由限流電阻和穩壓管組成。限流電阻選擇要適宜，太大會(huì )引起信號衰減，太小起不到保護穩壓管的作用。穩壓管的選擇也要適宜，其穩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(dòng)機的兩端安置一個(gè)0．1μF的電容，可以消除大部分的高頻干擾。
④良好接地。在單片機控制系統中，接地問(wèn)題將直接影響系統是否正常工作。

結 語(yǔ)

基于STC系列單片機STCl2C2052AD設計的比例遙控控制系統，由于采用了模塊化的設計方法，使得整個(gè)系統具有一定的擴展性。系統中的個(gè)別電路采用數字電路也可以實(shí)現同樣的功能，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(jìn)行控制處理，使得整個(gè)系統具有簡(jiǎn)潔、靈活自由、易于控制、穩定性較好等優(yōu)點(diǎn)，大大提高了智能化自動(dòng)控制的程度，而且系統的性能也很好。