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AT89C52单片机在捻度测量中的应用

时间:2019-06-01    作者:侠客    来源:未知

关键词:

组态王

电机

流量计

择要:本文阐述了以AT89C52单片机为核心的捻度丈量的硬件组成和软件设计,具体先容了PWM技巧在直流电机速率测控中的实现及利用。

关键字:PWM,单片机,速率丈量

纱线捻度丈量是纺织临盆中紧张的环节。今朝纱线捻度普遍采纳机器式和半电子化丈量。该丈量措施精度低、操作职员劳动强度大年夜、易呈现差错操作。为适应市场需乞降社会成长,开拓了以单片机为核心捻度丈量装配,实现捻度丈量的自动化、微型化、数字化,从而大年夜大年夜前进了测试精度。

1 系统道理

本装配如图所1示。单片机将丈量的电机转速与键盘设置的事情要领和初始值进行对照判断,调剂输出脉冲的高电平,节制直流电机的速率和启动竣事。同时将单片权术略的电机转速和扭转数(捻数)经由过程串行要领输出显示。

2 系统的硬件组成

系统的硬件基础上分为三个部分:即PWM脉冲转换电路、速率丈量电路和单片机电路组成。

1)速率丈量电路

本装配中电机的转速对照低,采纳霍尔元件作为传感器。将磁芯固定在电机的转子上,感应部分固定在电机外壳。当转子扭转,磁芯靠近或阔别感应器,不合的磁感应强度使感应器孕育发生微小的电压差。差分放大年夜器将电压差放大年夜后送给施密特触发器整形为脉冲旌旗灯号,颠末三极管驱动取反后作为单片机INT1的中断源。电路如图2所示。

T1准时/计数器设为准时要领,与软件共同组成脉冲周期丈量。外部中断INT1孕育发生时,单片机读取两次中断之间的光阴,谋略成速率和捻度输出显示。

2)PWM脉冲转换电路

PWM节制系统是经由过程改变直流电机电枢上脉动直流电的“占空比”来改变匀称电压的大年夜小,从而节制电机的转速。电枢电压的匀称值为:Umg= .Vcc=ρVcc, ρ= 称为占空比,其值由固定频率调节脉冲宽度的措施来调节。本装配采纳H型单极受控可逆式PWM的功率转换电路,如图3所示。

它由四个大年夜功率的场效应管和四个续流二极管组成。四个大年夜功率的场效应管分为两组,MOS1和MOS4为一组,MOS2和MOS3为一组。当MOS2、MOS3导通,MOS1、MOS4关断,电枢电压Umg=Vcc,电枢电流img沿偏向1流畅,电念头正转;当MOS1、MOS4导通,MOS2、MOS3关断,电枢电压Umg=-Vcc,电枢电流img沿偏向2流畅,电念头反转;当MOS1、MOS2关断,MOS3、MOS4导通,Vmg=0,电枢电流img按本来偏向沿3构成续流回路。图3中场效应管输入端分手与单片机的P1.6、P1.7、P0.0和P0.1连接;为了更好的续流,得到较大年夜的转距,应在场效应管栅极加入如图4所示的电压波形。图4所示的栅极电压波形由软件孕育发生,节制电机的启停、迁移转变偏向和转速。

3)单片机和键盘显示电路

本装配采纳AT89C52单片机,其机能价格比高,内部具有3个16位准时/计数器、一个串行口、8K Flash存储器和256个字节的RAM及两个外部中断源,32个I/O线,完全满意系统的要求。根据系统要求,设计出如图5所示的电路,为了前进装配的靠得住性,经由过程光藕将PWM功率转换电路和单片机键盘显示电路隔离,并采纳两组电源供电。为防止逝世机征象,外加了准时看门狗(watchdog),在法度榜样呈现“逝世机”或“飞逸”时,系统能够自动进行复位;同时准时看门狗内部的存储器用来存储键盘设置的事情要领和其他的基准值。

由于直流电机转速都对照低,用两个4位LED就可以满意显示的要求。显示采纳动态事情要领,P1.0、P1.1和P1.3作为显示端口,外接两片CD4094进行捻度和速率七段码的串并转换,颠末两片2003驱动送给数码显示器和状态唆使灯。P3.4和P3.5为键盘数据输入端,P2口连接74LS138作为键盘和显示器的扫描端口。

3 系统的软件设计

软件是共同硬件完成脉冲计数、速率与捻度显示、键盘处置惩罚和转速节制。主法度榜样完成键盘处置惩罚,速率、捻度及状态显示。在外部中断子法度榜样中读取准时/计数器T1和相关变量的值谋略当前电机转速,按必然算法调剂PWM旌旗灯号高电平宽度,同时根据设定的事情要领谋略纱线捻数。在本装配中关键是若何孕育发生如图4所示的PWM电压波形,以确保电路和电机正常事情。

准时/计数器T2和T0用作PWM旌旗灯号的孕育发生,T2抉择事情脉冲的基准周期T,T0节制事情脉冲高电平的宽度Ton,低电平宽度Toff为T2准时减去T0准时。图3中跨接在直流电源Vcc两真个高低两个场效应管交替事情,因为场效应管不能急速关断,是以,当一个场效应管关断后,另一个场效应开启之前必须延时一段光阴,以避免高低两个场效应纵贯,造成短路。故对付图4所示波形,在续流和偏向改变的两个场效应管交替时,经由过程软件准时延时t时候。软件代码如下:

;T2中断办事子法度榜样

;T2事情于16位常数自动从新装入要领,抉择PWM事情周期

T2_INT:JB DIRECT_FLAG,T2_BACK ;判断正反转

CLR P1.7 ;无反转输出

CLR P0.1

NOP

NOP

SETB P1.6 ;正转输出高电平

SETB P0.0

SJMP T2_QUIT

T2_BACK:CLR P1.6

CLR P0.0

NOP

NOP

SETB P1.7

SETB P0.1

;T0置初值,启动

T2_QUIT: MOV TH0, SPEEDRAMH ;T0初值由预置速率和实际丈量

MOV TL0,SPEEDRAML ;速率对照后抉择

SETB TR0

SETB ET0

RETI

;准时/计数器T0中断办事子法度榜样

;T0事情于要领1,抉择PWM旌旗灯号的高电平

T0_INT: JB DIRECT_FLAG,T0_BACK

CLR P1.6 ;正转输出低电平

NOP

NOP

SETB P0.1 ;更好的续流,得到较大年夜转距

SJMP T0_QUIT

T0_BACK:CLR P1.7

NOP

NOP

SETB P0.0

T0_QUIT:CLR TR0

RETI

4 结论

本装配的硬件电路体积小、功耗低,抗滋扰能力强,具有较好的稳定性和靠得住性。采纳布局化的软件设计措施;用平滑滤波算法办理速率丈量的滋扰问题,实现速率平稳调节;用PWM实现较宽范围的直流调速;采纳冗余技巧包管系统长光阴正常运行。经用户投产运行注解,操作方便,经济效益显明,具有较强的市场竞争力。

参考文献:

[1] 何立夷易近. 单片机利用系统设计[M]. 北京:北京航空航天大年夜学出版社,1996。

[2] 王福瑞. 单片微机测控系统设计大年夜全[M]. 北京:北京航空航天大年夜学出版社,1999。

[3] 余永权. 单片机利用系统的功率接口技巧[M]. 北京:北京航空航天大年夜学出版社,1991。

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