基于LabVIEW的直流电机测控系统设计说明Word下载.docx
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voidmain（void）
{
SCON=0x50;
/*SCON:
模式1,8-bitUART,使能接收*/
TMOD=0x20;
/*TMOD:
timer1,mode2,8-bitreload*/
TH1=0xFD;
/*TH1:
reloadvaluefor9600baud11.0592MHz*/
TL1=0XFD;
TR1=1;
/*TR1:
timer1run*/
EA=1;
/*打开总中断*/
ES=1;
/*打开串口中断*/
while
（1）//主循环不做任何动作
{}
}
voidUART_SER（void）interrupt4//串行中断服务程序
{
unsignedcharTemp;
//定义临时变量
if（RI）//判断是接收中断产生
{
RI=0;
//标志位清零
Temp=SBUF;
//读入缓冲区的值
P0=~Temp;
//把值输出到P0口，用于观察
SBUF=Temp;
//把接收到的值再发回电脑端
}
if（TI）//如果是发送标志位，清零
TI=0;
}
LabVIEW程序：
图1.2发送程序
图1.3接收程序
图1.4判断通信状态程序
图1.5LabVIEW前面板
1．设计任务一
PC通过串行口将数字（00，01，02，03...，FF，十六进制）发送给单片机，单片机收到后回传这个数字，PC接收到回传数据后显示出来，若发送的数据和接收到的数据相等，则串行通信正确，否则有错误。
启始符是数字00，结束符是数字FF。
图1.6串口助手调试单片机串口通信
2．设计任务二
（1）测试通信状态。
先在文本框中输入字符串“FF”，单击“测试”按钮，将字符串“FF”发送到单片机，若PC与单片机通信正常，在LabVIEW程序前面板显示字符串“OK!
”，否则显示字符串“通信异常”。
图1.7LabVIEW与单片机串口通信测试
（2）控制指示灯。
将单片机接收到的数值赋给P0口，P0口接一排LED，观察LED的显示结果（表示该数值的二进制显示）是否与输入值相符合。
图1.8输入“FF”
图1.9输入“01”
单片机和LabVIEW通信，在程序设计上涉及两个部分的内容。
一是单片机的C51程序，二是LabVIEW的串口通信程序和界面的编制。
1.2.2电机驱动模块/调速程序设计
图1.10LS298N驱动模块
设置IN1和IN2，确定电机的转动方向，然后对使能端输出PWM脉冲，实现电机调速。
当使能信号为0，电机处于自由停止状态；
当使能信号为1，且IN1和IN2为00或11时，电机处于制动状态，阻止电机转动。
reg52.h>
sbitIN1=P1^0;
sbitIN2=P1^1;
sbitENA=P1^2;
//x毫秒延时
voiddelay（unsignedintx）
{
unsignedinti,j;
for（i=x;
i>
0;
i--）
for（j=110;
j>
j--）;
//y微秒延时
voiddelay_us（unsignedinty）
while（y--）;
//主函数
voidmain（）
while
（1）
unsignedinti,cycle=1300,T=2048;
/*IN1=1;
//反转
IN2=0;
for（i=0;
i<
200;
i++）
{
delay（10）;
//PWM占空比为50%，修改延时调整PWM脉冲
ENA=~ENA;
}
IN1=0;
//正转
IN2=1;
*/
//自动加速正转
while（cycle<
2048）
ENA=1;
delay_us（cycle++）;
ENA=0;
delay_us（T-cycle）;
//自动减速反转
*/while（cycle>
1300）
delay_us（cycle--）;
1.2.3电机测速模块/测速程序设计
图1.11光电耦合测速传感器模块
1.模块槽中无遮挡时，接收管导通，模块DO输出低电平，遮挡时，DO输出高电平；
2、DO输出接口可以与单片机IO口直接相连，检测传感器是否有遮档，如用电机码盘则可检测电机的转速。
设计选用的测速码盘有20格光栅，因此速度计算公式为：
Speed=（count/20）*60（转/分）
图1.12电机测速调试1
图1.13电机测速调试2
unsignedinti=0,pul=0,count=0,Speed=0;
unsignedintcycle=2000,T=7000;
TMOD=0x15;
//打开定时器T1和计数器T0,TMOD为00010101,都为模式1因此矩形脉冲输入端接P3.4
EA=1;
TH0=0x00;
TL0=0x00;
ET0=1;
ET1=1;
TH1=0x3C;
//50ms0x3CB0=15536
TL1=0xB0;
TR0=1;
{
3000）
while（cycle>
2000）//自动减速
}
timer3（）interrupt3//定时器中断时间到,就读取计数器值
{
TH1=0X3C;
TL1=0XB0;
i++;
if（i<
20）//累计1s内的脉冲数
pul=TH0;
//计数器计入脉冲，每来一个矩形脉冲计数值加1
pul=pul<
<
8;
//得高八位后，左移8位，
pul=pul+TL0;
//再加上低八位
count+=pul;
pul=0;
TH0=0;
//计数器速度获取后清零，进行下次获取
TL0=0;
if（i==20）//每秒更新一次速度
Speed=（count/20）*60;
//测得的速度（转/分）
i=0;
count=0;
P0=~Speed;
//观察速度值
1.2.4总硬件/程序的设计
图1.14直流电机测控系统硬件原理框图
图1.15总硬件设计
C51总程序：
#include<
stdio.h>
stdlib.h>
string.h>
ctype.h>
unsignedinti=0,pul=0,count=0,Speed=0,Speed_dec=0;
TMOD=0x25;
timer1,mode2,8-bitreloadT0计数，模式1，因此矩形脉冲输入端接P3.4*/
TH0=0x00;
while
（1）//主循环
if（Speed_dec=Speed）
IN1=0;
//停转
IN2=0;
if（Speed_dec>
Speed）
IN2=1;
while（cycle!
=T）
{
ENA=1;
delay_us（cycle++）;
ENA=0;
delay_us（T-cycle）;
}
if（Speed_dec<
IN1=1;
voidUART_SER（void）interrupt4//串行中断服务程序,在LabVIEW中设置每隔一秒中断一次（便于测速）
unsignedcharTemp1,ch1;
unsignedcharhex;
unsignedinti;
TH1=0X3C;
//计算速度
TL1=0XB0;
i++;
Temp1=SBUF;
if（Temp1>
=0x30&
&
Temp1<
=0x39）
ch1=Temp1-0x30;
elseif（Temp1>
=0x41&
=0x46）
ch1=Temp1-0x37;
elsech1=0xff;
count+=pul;
Speed=（count/20）*60;
i=0;
count=0;
TH0=0;
TL0=0;
SBUF=Speed;
//把速度值再发回电脑端
1.3设计环境：
硬件环境：
单片机、直流电机及驱动模块、串口。
软件环境：
LabVIEW编程软件、Keil编程软件、串口调试助手。
2设计过程
2.1设计思路
2.1.1硬件系统方案设计
本系统主要实现对直流电机进行测速和调速。
（1）调速控制
由LabVIEW编程产生电机所需要控制的转速值，将该速度值通过串口送入单片机，与测得的速度值进行比较，若送入值大于测量值则单片机控制直流电机加速，若送入值小于测量值则单片机控制直流电机减速。
（2）测速控制
将电机上的测速码盘安装在光电耦合器的发射端和接收端之间，当测速码盘转动时，光栅阻挡光耦发射出的光信号，在光耦接收端得到一段连续的脉冲波形，该脉冲波形经过斯密特触发器进行整形后，得到一形状规则的脉冲波形。
整形后的脉冲波形输出至单片机计数器端，用C51程序算出速度值后传回计算机（LabVIEW）并显示。
2.1.2软件系统设计
LabVIEW程序，主要包括用户界面设计（前面板的设计）和框图程序设计两部分。
（1）用户界面设计
用户界面（前面板）是虚拟仪器的重要组成部分，仪器参数的设置、测试结果显示等功
能都是通过软件实现，因此要求软件界面简单直接，便于使用。
用户可根据需要设置转速参数，并将测量结果数据显示出来。
（2）框图程序设计
系统框图程序大体分为三个模块：
通信模块和仪器功能模块。
通信模块模块中包括对设定速度值的发送和对测量速度的接收；
仪器功能模块主要实现参数设置和测量结果显示。
C51单片机程序设计，主要包括控制电机加速、减速，输入速度和测量速度，比较以及串口通信程序。
因为测速码盘有20片光栅，所以应将1s内计数值除以20再乘以60才得到风扇转速（转/分）。
2.2程序设计流程
图2.1程序设计流程图
2.3设计好的程序框图及前面板
程序框图：
图2.2发送程序
图2.3延时程序
图2.4接收程序
图2.5用户界面
3任务总结与展望
电机测控在工业控制系统中占据非常重要的地位，传统的电机测控，主要采用指针式仪表，通过人工读数、记录、整理统计数据、绘制曲线和编写文档等，测控速度慢、数据不准确、数据处理和分析复杂，很难适应现代化发展的要求。
电机测控系统一般分为两大部分，即数据采集与控制部分和人机界面部分，目前的自动控制系统常采用单片机控制、工业PC机控制、PLC控制等多种方案，利用虚拟仪器技术开发和设计了一个新型电机调速测速系统，该系统采用普通PC机为主机，利用图形化可视测试软件LabVIEW为软件开发平台，来测控电机运行速度状态，采集数据并进行处理、存储、显示。
设备成本低，使用方便灵活。
本次设计还有很多不足之处，比如电机调速范围只有10-80转/分，在今后的实践中我会同我的组员一起改进，做得更好。
4个人收获
在本次设计中真正感受到了LabVIEW使用图形化编程语言G在流程图中创建源程序，这种编程方式强调信号处理的实际过程，编程简单，调试方便的特点。
用LabVIEW大大提高了我们在本次实验中的工作效率。
在这次设计中学习了很多，比如单片机的串口通信，LabVIEW串口通信，电机测速等，都是以前没研究过的，在这个过程中学习了很多单片机和LabVIEW的知识，同时发现并解决了很多问题，让我们受益匪浅。
也意识到了设计一个系统需要有严谨的态度，不能马虎。
附：
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