基于C8051F040的模型車(chē)無(wú)線(xiàn)控制系統的設計
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2．2 控制模塊硬件設計
控制模塊使用的是Silabs公司的C8051F040單片機作為系統的微處理器進(jìn)行電機的控制及系統的其他處理工作。
控制模塊硬件圖如圖3所示(僅畫(huà)出使用的引腳)。主電機選擇了7．2 V的無(wú)刷直流電機。由于有刷電機換向是通過(guò)碳刷及整流子，但是碳刷及整流子在電機轉動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生火花，碳粉因此會(huì )造成組件損壞，而無(wú)刷直流電機是用電路來(lái)進(jìn)行換向的且體積小、易控制，因此不存在這些問(wèn)題。無(wú)刷直流電動(dòng)機是以自控式運行的，所以不會(huì )像變頻調速下重載啟動(dòng)的同步電機那樣在轉子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì )在負載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。
無(wú)刷直流電機構造復雜，因此對它的直接控制通過(guò)電子變速器來(lái)實(shí)現。根據單片機PWM信號的占空比來(lái)控制電子調速器中MOSFET的導通關(guān)斷時(shí)間從而控制電流，達到控制電機轉速的目的。這種方法具有電流大，輸出電流線(xiàn)性度高等優(yōu)點(diǎn)，使電機的效率得到提高。
模型車(chē)的轉角控制是用一個(gè)舵機實(shí)現的。舵機的控制簡(jiǎn)單、輸出力矩大、輸出角度精確、工作電壓低，非常適合用于模型車(chē)的轉角控制。舵機內部有一套精密的減速齒輪組，直流電機的輸出經(jīng)這套減速齒輪減速后輸出。單片機輸出PwM信號來(lái)控制舵機的轉角，該信號進(jìn)入舵機內部的信號調制芯片獲得直流偏置電壓，將此直流偏置電壓與內部一個(gè)標準電路產(chǎn)生的周期為20 ms寬度為1．5 ms的基準電壓比較，獲得電壓差輸出。電壓差的正負輸出到電機驅動(dòng)芯片決定電機的正反轉。當電機轉速一定時(shí)，通過(guò)級聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉，使得電壓差為0，電機停止轉動(dòng)。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/197800.htm
系統的電源采用了7．2 V的電池，而C8051F040的高電平是3．3 V，因此需要進(jìn)行電平轉換。本系統使用的是貼片式的LM1117進(jìn)行電平轉換。如圖4所示，由于該芯片的輸入、輸出的允許壓降很小，所以用了兩片規格不同的LM1117實(shí)現兩級電平轉換，中間再串聯(lián)二極管，利用二極管的固有壓降來(lái)滿(mǎn)足芯片的壓降要求。
3 軟件設計
3．1 無(wú)線(xiàn)模塊軟件設計
無(wú)線(xiàn)模塊應用程序是將上位機的運動(dòng)控制信號發(fā)送給電機控制模塊，另外還要把微處理器的電機控制量上傳給上位機。復位時(shí)進(jìn)行系統初始化并開(kāi)中斷，置標志位ST，完成后系統進(jìn)入休眠模式(ST=00)。當上位機有數據采集要求時(shí)，通過(guò)串口與之通信，此時(shí)將會(huì )觸發(fā)系統的串口中斷激活系統。隨后，中斷服務(wù)程序將系統置為發(fā)送命令狀態(tài)(即ST=01)，先解析命令信號，接著(zhù)將命令信號打包發(fā)送出去，發(fā)送成功后將進(jìn)入等待接收數據模式(即ST=10)。此后，如果有數據發(fā)送過(guò)來(lái)，底層將數據上交到應用層后，就直接將數據通過(guò)串口上傳給上位機，完成一次數據傳輸。其程序流程如圖5所示。
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