基于C8051F040的模型車無線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2．2 控制模塊硬件設(shè)計(jì)
控制模塊使用的是Silabs公司的C8051F040單片機(jī)作為系統(tǒng)的微處理器進(jìn)行電機(jī)的控制及系統(tǒng)的其他處理工作。
控制模塊硬件圖如圖3所示(僅畫出使用的引腳)。主電機(jī)選擇了7．2 V的無刷直流電機(jī)。由于有刷電機(jī)換向是通過碳刷及整流子，但是碳刷及整流子在電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生火花，碳粉因此會(huì)造成組件損壞，而無刷直流電機(jī)是用電路來進(jìn)行換向的且體積小、易控制，因此不存在這些問題。無刷直流電動(dòng)機(jī)是以自控式運(yùn)行的，所以不會(huì)像變頻調(diào)速下重載啟動(dòng)的同步電機(jī)那樣在轉(zhuǎn)子上另加啟動(dòng)繞組，也不會(huì)在負(fù)載突變時(shí)產(chǎn)生振蕩和失步。
無刷直流電機(jī)構(gòu)造復(fù)雜，因此對(duì)它的直接控制通過電子變速器來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)單片機(jī)PWM信號(hào)的占空比來控制電子調(diào)速器中MOSFET的導(dǎo)通關(guān)斷時(shí)間從而控制電流，達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。這種方法具有電流大，輸出電流線性度高等優(yōu)點(diǎn)，使電機(jī)的效率得到提高。
模型車的轉(zhuǎn)角控制是用一個(gè)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)的。舵機(jī)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的轉(zhuǎn)角控制。舵機(jī)內(nèi)部有一套精密的減速齒輪組，直流電機(jī)的輸出經(jīng)這套減速齒輪減速后輸出。單片機(jī)輸出PwM信號(hào)來控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，該信號(hào)進(jìn)入舵機(jī)內(nèi)部的信號(hào)調(diào)制芯片獲得直流偏置電壓，將此直流偏置電壓與內(nèi)部一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電路產(chǎn)生的周期為20 ms寬度為1．5 ms的基準(zhǔn)電壓比較，獲得電壓差輸出。電壓差的正負(fù)輸出到電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片決定電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速一定時(shí)，通過級(jí)聯(lián)減速齒輪帶動(dòng)電位器旋轉(zhuǎn)，使得電壓差為0，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/197800.htm
系統(tǒng)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(zhuǎn)換。本系統(tǒng)使用的是貼片式的LM1117進(jìn)行電平轉(zhuǎn)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(guī)格不同的LM1117實(shí)現(xiàn)兩級(jí)電平轉(zhuǎn)換，中間再串聯(lián)二極管，利用二極管的固有壓降來滿足芯片的壓降要求。
3 軟件設(shè)計(jì)
3．1 無線模塊軟件設(shè)計(jì)
無線模塊應(yīng)用程序是將上位機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)送給電機(jī)控制模塊，另外還要把微處理器的電機(jī)控制量上傳給上位機(jī)。復(fù)位時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)初始化并開中斷，置標(biāo)志位ST，完成后系統(tǒng)進(jìn)入休眠模式(ST=00)。當(dāng)上位機(jī)有數(shù)據(jù)采集要求時(shí)，通過串口與之通信，此時(shí)將會(huì)觸發(fā)系統(tǒng)的串口中斷激活系統(tǒng)。隨后，中斷服務(wù)程序?qū)⑾到y(tǒng)置為發(fā)送命令狀態(tài)(即ST=01)，先解析命令信號(hào)，接著將命令信號(hào)打包發(fā)送出去，發(fā)送成功后將進(jìn)入等待接收數(shù)據(jù)模式(即ST=10)。此后，如果有數(shù)據(jù)發(fā)送過來，底層將數(shù)據(jù)上交到應(yīng)用層后，就直接將數(shù)據(jù)通過串口上傳給上位機(jī)，完成一次數(shù)據(jù)傳輸。其程序流程如圖5所示。
評(píng)論