计算机和单片机对步进电机的无线控制

工业自DOI103969JISSN10099492201502006计算机和单片机对步进电机的无线控制王定贤，刘振兴，李颍，黄梦西北核技术研究所，陕西西安710024摘要步进电机作为机电一体化中常用的执行元件，在控制领域中应用广泛。阐述了计算机串EL通信方法及其在VB中的实现途径，分析了无线数传技术及步进电机的特点、原理。在此基础上，结合一无线控制项目，就计算机和单片机的对多台步进电机的控制方法进行了实例说明。关键词步进电机；串口通信；单片机；无线数传中图分类号TP3文献标识码A文章编号10099492201502001904WIRELESSCONTROLOFTHESTEPPINGMOTORWITHCOMPUTERANDSINGLECHIPMICROCOMPUTERWANGDINGXIAN，LIUZHENXING，LIYING，HUANGMENGN0RTHWESTINSTITUTEOFNUCLEUSTECHNOLOGY，XIAN710024，CHINAABSTRACTTHESTEPPINGMOTORASCOMMONLYACTUATORSINMECHANICALANDELECTRICALINTEGRATIONHASBEENWIDELYUSEDININDUSTRIALCONTROLFIELDTHECOMPUTERSERIALPORTCOMMUNICATIONMETHODANDREALIZATIONWAYSINVBISEXPOUNDEDTHEWIRELESSTRANSMISSIONTECHNOLOGY，CHARACTERISTICSANDPRINCIPLEOFTHESTEPPINGMOTORISANALYZEDFINALLY，GIVESEXAMPLESTOEXPLAINTHECONTROLMETHODOFMUHISTEPPINGMOTORSBASEDOFAWIRELESSCONTROLPROJECTKEYWORDSSTEPPINGMOTOR；SERIALPORTCOMMUNICATION；SINGLECHIPMICROCOMPUTER；WIRELESSDIGITTRANSMISSION0引言步进电机是一种将电脉冲转换为角位移或直线位移的机电控制元件，具有快速启停、精确步进、易于控制等优点”，已被广泛应用于自动化和精密机械等领域。因计算机具有强大的监控和管理功能，单片机具有快速灵活的控制特点，由计算机与单片机组成的步进电机控制系统能兼顾两者优点，在工业生产中具有良好的推广价值。有些情况下，步进电机需工作在较恶劣的环境条件中，或步进电机需实现较远距离控制，则可通过数据的无线传输来实现步进电机的实时操作。无线数控技术不需在主机和现场终端设备问布线，使一台主机在几百米甚至上千米的范围内控制多台步进电机成为可能，因此该技术在一些特殊领域应用前景广阔。收稿日期201408131串口通信与MSCOMM控件计算机与单片机通过串口方式进行通信。串口通信是一种重要的数据交换方法。与GPIB总线、VXI总线、PXI总线相比，其技术简单成熟，性能稳定，价格低廉，通信快捷，因而被广泛应用于工业测控领域。和并口通信相比，其传输距离长可从几米到几千米，抗干扰能力强，接线少，成本低，但其传输速率要比并行通信慢。串口通信的工作模式有单工、半双工和全工三种，其接口包括RS一232422485三种。RS一232C是数据终端设备即DEC，如计算机和数据通信设备DCE，如MODEM的标准接口，也是计算机与设备仪器通信中较常用的一种接口。RS一422由RS一232发展而来，它提高了RS一232的抗干扰能力、传输距离和传输速率。为自动化拓展应用范围，实现多点、双向通信能力，又发展了RS一485标准。RS一232C的传输速率最大为20BITS，通讯距离通常小于15IN，且需要3根线发送线、接受线及地线就可实现全双工异步串口通信。而RS一485接口的传输速率最大为10MBITS，传输距离可达1200113。目前，作为RS一232协议的替代标准，RS一485协议在工业测控领域占有重要地位I。VISUALBASIC是微软公司推出的一种可视化高级程序设计语言，是在WINDOWS环境下应用最广泛的编程语言之一。应用VB提供的两种编程方法可实现计算机与智能仪器的串口通信1使用MSCCOMM串口控件；2调用WINDOWAPI动态链接库函数。MSCCOMM控件不但能提供简单的串行通信功能，也可创建完备的、事件驱动的高级通信程序。使用该控件可建立与串行端口及外围通信设备的连接，且在VISUALBASIC、VISUALC、DELPHI等语言中均可使用。实践表明，使用MSCCOMM控件比调用WINDOWAPI更方便、快捷，而且使用较少的代码即可完成相同的功能，编程效率高。11MSCCOMM控件的通信处理方式MSCCOMM控件有两种通信处理方式1事件驱动方式，即由MSCCOMM控件的ONCOMM事件捕获并处理通信错误及事件；2查询方式，即通过查询COMMEVENT属性值来判断事件和错误。第一种方式使用较多。12MSCCOMM控件的主要属性MSCCOMM控件的属性较多，主要有COMMPORT设置或返回串行端口号；SETTING设置或返回串行端口的波特率、奇偶校验位、数据位和停止位；PORTOPEN打开或关闭串行端口；RTHRESHOLD确定当接受缓冲区内字节个数达到或超过阀值后产生一个ONCOMM事件；STHRESHOLD确定当发送缓冲区内字节个数达到或超过阀值后产生一个ONCOMM事件；INPUTLEN设置或返回接受缓冲区内用INPUT读入的个数，如取0，则INPUT读取整个缓冲区内的内容；INPUT从接受缓冲区内移走字符串；OUTPUT从发送缓冲区中移走字符串。1。3MSCCOMM控件的事件MSCCOMM控件把L7个事件归并为一个ONCOMM事件，用属性COMMEVENT的L7个值来区分不同的触发时机。在发生通信事件或错误时，触发ONCOMM事件，COMMEVENT属性值被改变。2无线数传技术及模块无线传输技术就是利用射频模块及外围控制电路在无线信道上完成数据的传输，特别适合现场环境恶劣、覆盖范围较广的场合。采用无线模块进行数据传输具有成本低、功耗低、抗干扰能力强、传输距离远、安装灵活等优点。目前，无线数传方法较多，如无线数传模块、WIFI、蓝牙、IRDA红外传输等，但在测控领域中一般均采用无线数传模块。在多种模块中，DTD46X型无线数传模块南于安装维护方便、绕射能力强、组网结构灵活、覆盖范围大，因而在遥控、遥测、遥感领域中的数据采集、检测、报警、过程控制等环节得以广泛应用。DTD462A属于微功率智能型模块，可靠性高、体积小、重量轻，其内部集成了8位CMOS低功耗高速MCUAT90S2313，最大发射功率达10MW，工作在433MHZ的ISM频段。该模块采用基于FSK的调制方式和高效前向纠错信道编码技术，具有较高的数据抗突发干扰和随机干扰能力，可靠传输距离达300M。通过透明的数据接口，能适应任何标准或非标准的用户协议。该模块提供标准RS一232、RS一485和UARTTTL电平3种接口方式，可直接与计算机、RS一485设备、单片机或其他UART器件连接使用。DTD462无线数传模块在计算机和单片机控制系统中的安装连接方法如图1所示。图1DTD462无线数传模块接线示意图3步进电机工作原理步进电机是数字控制电机，能将脉冲信号转二自动化CASE1BHB2CASE2BHB3ENDSUB选择中速选择高速4发送电机1运行命令PRIVATESUBCOMMAND3CLICK1CF11HC1COMMAND3ENABLEDFALSECOMMAND4ENABLEDTRUEIFMSCOMM1PORTOPENFALSETHENEXITSUBENDIFSCSTARTABC11CENDMSCOMM1OUTPUTS发送数据至串口5发送电机1停运命令PRIVATESUBCOMMAND4CLICK0D11HDLSCSTARTCHRD1CHRD1CHRD1CENDMSCOMM1OUTPUTSCOMMAND4ENABLEDFALSECOMMAND3ENABLEDTRUEENDSUB42单片机端采用C语言编程当单片机接收到计算机发送的字符串后，启动串口中断子程序，并从字符串中提取电机地址代码、转速代码、转向代码或停止运行代码。如果是电机1被选择，则首先判断是正转还是反转，如果是正转或反转，再选择转速，最后启动电机1运行。部分程序源代码如下。INCLUDEINCLUDEDEFINEUINTUNSIGNEDINTDEFINEUEHARUNSIGNEDCHARUINT8UGET0UNEHARCODECW8FOX08，0X0C，OX04，0X06，0X02，0X03，OXO1，0X09；电机正转代码表UNCHARCODECCW80X09，OXOL，OX03，0X02，0X06，0X04，OX0C，0X08；电机反转代码表VOIDSERIALINTVOID；串口初始化函数VOIDKZOUTVOID；电机正转代码表VIODDELAYUNSIGNEDINTDELAYTIME；延时程序VOIDMAINVOID主程序数VOIDINIT_SERIAL0；RI0；UCHARR；UCHARN64；该步进电机减速比为641WHILE1F0RR0；R0；DELAY_TIME一一5结束语以计算机作上位机，电机无线控制系统，能满足多种控制需求。应用无线模块能实现步进电机的较远距离控制，可避免在恶劣的环境下作业而造成对人员的伤害。控制系统中的单片机数量可适当增加，以此控制更多步进电机，从而完成多种复杂任务。同时，也可在现场安装相关测量仪器，计算机根据所采集的测量数据来监测远端工况，并实时调整步进电机运行状态，从而提高步进电机控制的精确性和自动化程度。参考文献1孟武胜，李亮基于AT89C52单片机的步进电机控制系统设计J测控技术，20061145472张正宇，杜字人在VB下智能仪器