本站原创本论文是一篇关于自动化相关论文格式要求,关于基于VC++串行通信的无刷直流电机监控系统相关电大毕业论文范文。免费优秀的关于自动化及控制系统及数据方面论文范文资料,适合自动化论文写作的大学硕士及本科毕业论文开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
摘 要 ：本文重点介绍了基于PC机和MSP430单片机串行通信的具体实现过程.硬件部分解决了通信电平不一致的问题,软件部分给出了PC机和单片机的通信程序,解决了通信过程中数据传输的格式问题.实验结果表明,该方案操作性强,能成功运用于电机的监控系统.
关 键 词 ：无刷直流电机 VC++ MSP430 串行通信
1.引言
[1]无刷直流电机调速性能好,利用单片机MSP430专门的PWM功能、丰富的I/O口、快速运算等优点,实现对无刷直流电机的逻辑控制,由于作为下位机的人机交互性不强,难以对电机运行时的关键信息有效处理,本文通过编写VC++上位机程序,采用PC机和单片机串行通信的主从式结构,实现了对电机的监控.
2.电机原理及系统硬件组成
2.1 无刷直流电机运行原理
无刷直流电机的电力电子开关代替有刷电机的换向片,减少了机械磨损及因换向产生的一些危险,系统由电动机本体、位置检测器、逆变器和控制器组成[2].
电机本体同轴上的位置传感器,根据转子的不同位置,发出逻辑信号,根据实验所得的逻辑表,控制输出回路发出的信号,经MOET驱动放大,控制电机电枢电流的导通,以实现“换向”.
2.2 下位机控制系统硬件构成
下位机以MSP430系列的F2274单片机为控制核心,通过检测电机转子信号,单片机I/O口发出相应逻辑信号,与控制转速的PWM信号相“与”,经信号隔离,到电机专用驱动芯片IR2130中,继而导通桥式电路,实现MOET的导通.
同时, MSP430单片机的捕获比较模块,捕获三相传感器信号输入的时间,本文试验采用的无刷直流电机为一个机械周期（20个电周期）,通过计算得到电机的转速公式为[3]：
；
表示检测到第一次位置信号时的时钟数,表示检测到第二次位置信号时的时钟数,为定时器的时钟主频,*3则表示转过一个电周期所用的时间.通过串行通信,可将转速、电压、电流这些参数传至上位机.
2.3 串行通信的硬件实现
本文采用异步通信模式[4],设定好波特率及数据位和停止位的个数；将PC机的RXD脚与下位机的TXD相连,并共地；利用MAX232芯片实现电压转换,即通过串口线连到PC机上,加上5个1的电容把RS232电平转化为标准TTL电平,再用两个电阻分压,以达到MSP430单片机的电压标准.
3.串行通信软件设计
3.1 上位机串行通信设计
[5]本文上位机通信模块采用MFC的编程方式,界面如图1所示.加入MSComm控件,自动生成CMSComm的类,访问其内部函数,可对PC机串行通信进行控制.
在上位机进行通信之前,在MSComm中,设置通信参数,程序在界面上采用可视化的串口设置方式,提高了软件的通用性和移植性.
setting等于m_botelv+","；
if （m_testbit 等于等于 "None"）
parity 等于 "n"；
else if （m_testbit 等于等于 "Odd"）
parity 等于 "o"；
else if （m_testbit 等于等于 "Even"）
parity 等于 "e"；
else if （m_testbit 等于等于 "Mark"）
parity 等于 "m"；
else if （m_testbit 等于等于 "Space"）
parity 等于 "s"；
setting +等于 parity + ","；
setting +等于 m_sbitbit + ","；
setting +等于 m_stopbit；
if （m_kou 等于等于 "COM1"）
m_.SetCommPort（1）；
else if （m_kou 等于等于 "COM2"）
m_.SetCommPort（2）；
m_.SetSettings（setting）；
m_.SetInputMode（1）； //1：表示以二进制方式检取数据
m_.SetRThreshold（1）； //为1表示有一个字符引发一个事件
m_.SetSThreshold（1）； //参数1表示每当串口接收缓冲区中有
//多于或等于1个字符时将引发一个接收数据的OnComm事件
m_.SetInputLen（0）； //设置当前接收区数据长度为0
在查询到CommEvent的值等于2时,表明接收缓存里有了数据.数据是VARIANT型的,首先转化为ColeSafeArray形式,然后再将数组元素分离转化为BYTE型数组,最后再将BYTE里的字符转化为数字.当上位机按下按钮发送数据时,也应通过函数COleVariant（）进行强制类型转换,以VARINT的形式传送出去.
当下位机将电机转速的数据上传后,本软件加入了图形显示和数据存储功能.在绘图子对话框中,首先通过GetParent函数调用父对话框指针,将父对话框中的数值传进子对话框,然后通过定时器,以一定频率绘制网格线并将传进来的数据点在图上显示.再次更新时,则重新绘制新曲线,覆盖原有图形,并将新点和旧点以直线相连,从而实现图2所示的速度曲线.
在数据传到子对话框时,基于VC++的操作,本文采取二进制格式存储数据.首先定义一个fstream的类对象,该类支持从本流类所对应的磁盘文件中读入和写入数据的双向操作.当主对话框设置为“采集数据”时,对定义的二进制文件进行“写”操作；当设置“显示数据”时,则不断调用二进制文件里的数据,并传递给图像控件,显示存储的数据.关键代码如下：
fstream iobin（"ob.bin",ios：：binary|ios：：out |ios：：in）；//定义类对象,ob为目标数据文件 等
if（（（CQuxian1Dlg*）GetParent（））->showmode等于等于0）//0表示采集1表示显示已有数据
{
data等于（（CQuxian1Dlg*）GetParent（））->data；//取得父对话框的速度数据
iobin.write（（char*）（&data）,sizeof（data））；//写人二进制文件
}
else
iobin.read（（char*）（&data）,sizeof（data））；//显示已有数据
等
iobin.close（）；//关闭二进制文件
3.2 下位机串行通信设计
在下位机控制系统中,采用MSP430系列单片机,其内置的USCI模块通过UCAXRXD和UCAXTXD两个外部引脚连到单片机外部,实现串行通信[5].
首先设定好系统时钟,并进行UCAXRXD和UCAXTXD的引脚设置.然后通过UCA0CTL1选择串行通信模块的时钟源,并通过UCA0BR0、UCA0BR1分频,从而得到需要的波特率.串行模块中的控制字UCMSB控制发送和接受移位寄存器从高位还是低位开始接受,应设置为低位,否则会出现数据错误.参数设置如下：
UCA0CTL1 |等于 UCSSEL_2； // CLK
UCA0BR0 等于 104； // 1MHz 9600
UCA0BR1 等于 0； // 1MHz 9600
UCA0MCTL 等于 UCBRS0； // Modulation UCBRSx 等于 1
UCA0CTL1 &等于 ～UCSWRST；
数据的发送和接收是通过中断函数进行的.首先开接收中断,对接收到的数据进行判断,并根据相应指令对电机的启动/停止和速度进行控制,当接收到启动命令后,再开发送中断,将每次计算得到的转速数据传到发送缓存中进行上传,程序流程如图3所示.
3.3 通信数据的格式转化
单片机的接收和发送缓存是8位,本系统传输的数据是float型,在传输前需进行数据转换.首先,限定传输的数据为0.0001～9999,取4位有效数字；然后将数据扩大10的“倍数”,转化为整数；再将整数分为高二位和低二位,分别赋到数组的前两位元素中,第三位元素赋以“倍数”；第四位元素赋以标识位,使每个目标数有唯一的标识符,方便传输.
4.结语
本文以MSP430单片机为核心,通过编制上位机可视化程序,采取主从式控制结构,使得无刷直流电机的控制和可观性得到了明显的改善,实验结果表明,该方案能成功用于电机的监控系统.