1、基于VC+串行通信的無(wú)刷直流電機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)原文作者：劉娜摘要：本文重點(diǎn)介紹了基于PC機(jī)和MSP43單片機(jī)串行通信的具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 硬件部分解決了通信電平不一致的問(wèn)題，軟件部分給出了 PC機(jī)和單片機(jī)的通信 程序，解決了通信過(guò)程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)母袷絾?wèn)題。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方案操作性強(qiáng)， 能成功運(yùn)用于電機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：無(wú)刷直流電機(jī) VC+ MSP430串行通信1、引言無(wú)刷直流電機(jī)調(diào)速性能好，利用單片機(jī)MSP43（專門的PWMft能、豐富的I/O 口、快速運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)的邏輯控制， 由于作為下位機(jī)的人機(jī) 交互性不強(qiáng)，難以對(duì)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的關(guān)鍵信息有效處理，本文通過(guò)編寫(xiě) VC+上位 機(jī)程序，

2、采用PC機(jī)和單片機(jī)串行通信的主從式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的監(jiān)控。2、電機(jī)原理及系統(tǒng)硬件組成無(wú)刷直流電機(jī)運(yùn)行原理無(wú)刷直流電機(jī)的電力電子開(kāi)關(guān)代替有刷電機(jī)的換向片，減少了機(jī)械磨損及因換向產(chǎn)生的一些危險(xiǎn)，系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)本體、位置檢測(cè)器、逆變器和控制器組成。電機(jī)本體同軸上的位置傳感器，根據(jù)轉(zhuǎn)子的不同位置，發(fā)出邏輯信號(hào)，根據(jù) 實(shí)驗(yàn)所得的邏輯表，控制輸出回路發(fā)出的信號(hào)，經(jīng) MOSFE驅(qū)動(dòng)放大，控制電機(jī) 電樞電流的導(dǎo)通，以實(shí)現(xiàn)“換向”。下位機(jī)控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成下位機(jī)以MSP43（系列的F2274單片機(jī)為控制核心，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子信號(hào)， 單片機(jī)I/O 口發(fā)出相應(yīng)邏輯信號(hào)，與控制轉(zhuǎn)速的PwM!號(hào)相“與”，經(jīng)信號(hào)隔離， 到

3、電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片IR2130中，繼而導(dǎo)通橋式電路，實(shí)現(xiàn) MOSFE的導(dǎo)通。同時(shí)，MSP430單片機(jī)的捕獲比較模塊，捕獲三相傳感器信號(hào)輸入的時(shí)間， 本文試驗(yàn)采用的無(wú)刷直流電機(jī)為一個(gè)機(jī)械周期（20個(gè)電周期），通過(guò)計(jì)算得到電 機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為：表示檢測(cè)到第一次位置信號(hào)時(shí)的時(shí)鐘數(shù)，表示檢測(cè)到第二次位置信號(hào)時(shí)的時(shí) 鐘數(shù)，為定時(shí)器的時(shí)鐘主頻，*3則表示轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)電周期所用的時(shí)間。通過(guò)串行 通信，可將轉(zhuǎn)速、電壓、電流這些參數(shù)傳至上位機(jī)。串行通信的硬件實(shí)現(xiàn)本文采用異步通信模式，設(shè)定好波特率及數(shù)據(jù)位和停止位的個(gè)數(shù)；將PC機(jī)的RXD腳與下位機(jī)的TXD相連，并共地；利用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)電壓轉(zhuǎn)換，即通 過(guò)串口線連到P

4、C機(jī)上，加上5個(gè)1的電容把RS232電平轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)TTL電平， 再用兩個(gè)電阻分壓，以達(dá)到 MSP 43(單片機(jī)的電壓標(biāo)準(zhǔn)。3、串行通信軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)串行通信設(shè)計(jì)本文上位機(jī)通信模塊米用MFC的編程方式，界面如圖1所示。加入MSComm 控件，自動(dòng)生成cMscomm類，訪問(wèn)其內(nèi)部函數(shù)，可對(duì)PC機(jī)串行通信進(jìn)行控制。在上位機(jī)進(jìn)行通信之前，在 MSCom中，設(shè)置通信參數(shù)，程序在界面上采用 可視化的串口設(shè)置方式，提高了軟件的通用性和移植性。論文sett in g=m_botelv+ ”，”；if (m_testbit =“ Nond')parity =a ”n ;else if(m_estbit

5、=“Odd )parity =a ”o ；else if(m_testbit =“ Even”)parity =a ”e ；else if(m_testbit =“ Mark”)parity =a ”m ；else if(m_testbit =“ Sp ace”)parity =a ”s ；sett ing +=parity +“，?sett ing +=m_sbitbit +a”， ；sett ing +=m_st op bit；if ( m_kou = “ COM”)m_( 1)；else if ( m_kou = “ COM2)m_( 2)；m_( setting )；Ill :表示以二

6、進(jìn)制方式檢取數(shù)據(jù)/為1表示有一個(gè)字符引發(fā)一個(gè)事件II參數(shù)1表示每當(dāng)串口接收緩沖區(qū)中有m_( 1); sm_( 1); sm_( 1); ss:/多于或等于1個(gè)字符時(shí)將引發(fā)一個(gè)接收數(shù)據(jù)的 On Com事件m_( 0)； s:/設(shè)置當(dāng)前接收區(qū)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為0在查詢到CommEvent的值等于2時(shí)，表明接收緩存里有了數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)是 VARIANT型的，首先轉(zhuǎn)化為ColeSafeArray形式，然后再將數(shù)組元素分離轉(zhuǎn)化為 BYTE型數(shù)組，最后再將BYTE里的字符轉(zhuǎn)化為數(shù)字。當(dāng)上位機(jī)按下按鈕發(fā)送數(shù)據(jù) 時(shí)，也應(yīng)通過(guò)函數(shù)COleVariant ()進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換，以 VARINT的形式傳送 出去。當(dāng)下位機(jī)將電機(jī)

7、轉(zhuǎn)速的數(shù)據(jù)上傳后，本軟件加入了圖形顯示和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功 能。在繪圖子對(duì)話框中，首先通過(guò)Get Pare nt函數(shù)調(diào)用父對(duì)話框指針，將父對(duì)話 框中的數(shù)值傳進(jìn)子對(duì)話框，然后通過(guò)定時(shí)器，以一定頻率繪制格線并將傳進(jìn)來(lái)的 數(shù)據(jù)點(diǎn)在圖上顯示。再次更新時(shí)，則重新繪制新曲線，覆蓋原有圖形，并將新點(diǎn) 和舊點(diǎn)以直線相連，從而實(shí)現(xiàn)圖 2所示的速度曲線。在數(shù)據(jù)傳到子對(duì)話框時(shí)，基于 VC+勺操作，本文采取二進(jìn)制格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。 首先定義一個(gè)fstream的類對(duì)象，該類支持從本流類所對(duì)應(yīng)的磁盤(pán)文件中讀入和 寫(xiě)入數(shù)據(jù)的雙向操作。當(dāng)主對(duì)話框設(shè)置為“采集數(shù)據(jù)”時(shí)，對(duì)定義的二進(jìn)制文件 進(jìn)行“寫(xiě)”操作；當(dāng)設(shè)置“顯示數(shù)據(jù)”時(shí)，則不斷調(diào)用二

8、進(jìn)制文件里的數(shù)據(jù)， 并 傳遞給圖像控件，顯示存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。關(guān)鍵代碼如下：fstream iob in (”“，ios : : bin ary|ios : : out |ios : in )； s:/ 定義類對(duì)象，ob為目標(biāo)數(shù)據(jù)文件if (CQuxia n1Dlg*)Get Parent ()->showmode=0 s:/0 表示采集 1 表示顯示已有數(shù)據(jù)->data ； s:/取得父對(duì)話框的速度data= (CQuxia n1Dlg*)Get Pare nt ()數(shù)據(jù)s:/寫(xiě)人二進(jìn)制文件(char*)(&data)，sizeof (data)；elses:/顯示已有數(shù)據(jù)(c

9、har*)( &data)，sizeof ( data)；();s:/關(guān)閉二進(jìn)制文件下位機(jī)串行通信設(shè)計(jì)在下位機(jī)控制系統(tǒng)中，采用MSP43系列單片機(jī)，其內(nèi)置的USCI模塊通過(guò)UCAXRXD 和UCAXTX兩個(gè)外部引腳連到單片機(jī)外部，實(shí)現(xiàn)串行通信。首先設(shè)定好系統(tǒng)時(shí)鐘，并進(jìn)行 UCAXRX和 UCAXTX的引腳設(shè)置。然后通過(guò) UCA0CTL選擇串行通信模塊的時(shí)鐘源，并通過(guò) UCAOBROUCAOBR分頻，從而得 到需要的波特率。串行模塊中的控制字UCMS控制發(fā)送和接受移位寄存器從高位 還是低位開(kāi)始接受，應(yīng)設(shè)置為低位，否則會(huì)出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。參數(shù)設(shè)置如下：UCA0CTL1 |= UCSSEL_2

10、s:/ SMCLKUCAOBRO = 104 s:/ 1MHz 9600UCA0BR1 = 0 s:/ 1MHz 9600UCAOMCTL = UCBRSOs:/ Modulatio n UCBRSx = 1UCA0CTL1 &二UCSWRST數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收是通過(guò)中斷函數(shù)進(jìn)行的。首先開(kāi)接收中斷，對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，并根據(jù)相應(yīng)指令對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)/停止和速度進(jìn)行控制，當(dāng)接收到啟 動(dòng)命令后，再開(kāi)發(fā)送中斷，將每次計(jì)算得到的轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)傳到發(fā)送緩存中進(jìn)行上傳， 程序流程如圖3所示。通信數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)化單片機(jī)的接收和發(fā)送緩存是8位，本系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是float型，在傳輸前 需進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。首先，限定傳輸?shù)臄?shù)據(jù)為9999,取4位有效數(shù)字；然后將數(shù) 據(jù)擴(kuò)大10的“倍數(shù)”，轉(zhuǎn)化為整數(shù)；再將整數(shù)分為高二位和低二位，分別賦到 數(shù)組的前兩位元素中，第三位元素賦以“倍數(shù)”；第四位元素賦以標(biāo)識(shí)位，使每 個(gè)目標(biāo)數(shù)有唯一的標(biāo)識(shí)符，方便傳輸。4、結(jié)語(yǔ)本文以MSP43(單片機(jī)為核心，通過(guò)編制上位機(jī)可視化程序，采取主從式控 制結(jié)構(gòu)，使得無(wú)刷直流電機(jī)的控制和可觀性得到了明顯的改善，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， 該方案能成功用于電機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)。參考文獻(xiàn)孫建忠，白鳳仙.特種電機(jī)及其控制M.北京：中國(guó)水利水電出版社，李先詳，斯燕躍.無(wú)刷直流電機(jī)的單片機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的研制J.電氣傳動(dòng)自動(dòng) 化，20XX( 3): 3-5.王宏華.新型交流