無線遙控直流電機控制器的研制

胡玉忠 唐義鋒

摘? ?要：文章在分析直流電機控制設(shè)備或裝置控制要求的基礎(chǔ)上，采用以ZX1527芯片為核的無線遙控器，設(shè)計分析控制協(xié)議，進行一種通用控制系統(tǒng)的方案設(shè)計，發(fā)現(xiàn)可采用不同直流電壓供電的繼電器控制系統(tǒng)框圖，設(shè)計并分析單片機控制電路和輸出驅(qū)動電路等核心功能電路，給出主程序和中斷服務(wù)程序流程圖，系統(tǒng)可通過軟件實現(xiàn)無限位自動停機功能，產(chǎn)品經(jīng)調(diào)試達到了設(shè)計要求。

關(guān)鍵詞：無線遙控;直流電機;控制器

在許多場合都用到直流電機控制設(shè)備或裝置的往返運動，需要通過控制電機的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。隨著智能化要求的不斷提高，人們更需要通過無線遙控方式控制系統(tǒng)的運行。本設(shè)計針對這一應(yīng)用場景，研制一種通過無線控制的通用小功率直流電機控制器。

1? ? 總體方案設(shè)計

直流電機的控制可分為兩類：（1）可變速控制。包括：線性調(diào)壓調(diào)速控制和脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）調(diào)速控制。（2）定速控制。包括：固態(tài)繼電器無觸點控制、晶閘管控制和繼電器有觸點控制等。本研究設(shè)計一種可以使用不同直流電壓供電的直流電機控制系統(tǒng)，需要將弱電與強電部分相互隔離，視應(yīng)用情況使用一個電源供電或雙電源供電。因此，本設(shè)計使用繼電器有觸點控制方式，通過跳線來選擇強、弱電是否使用同一個電源，提高了控制系統(tǒng)的適應(yīng)性。同時，可通過按鍵控制和無線遙控的方式控制直流電機的正反轉(zhuǎn)。

系統(tǒng)由單片機、傳感檢測模塊、顯示模塊、電源模塊、充電模塊、輸出驅(qū)動模塊、無線模塊、通信接口和按鍵模塊、適配器、遙控器、電機、電池等部分組成。單片機的輸入端分3路，分別連接用于控制單片機的按鍵模塊、用于檢測的傳感檢測模塊和用于供電的電源模塊，單片機的輸出端分3路，分別連接顯示模塊、用于輸出動力的輸出驅(qū)動模塊和充電模塊，且無線模塊和通信接口與單片機進行數(shù)據(jù)交互相連，通過無線模塊配合遙控器的作用，使用者按動遙控器對單片機下達指令，從而對裝置進行遠程操作，控制電機工作和停止，也可通過按鍵手動控制和停止電機工作。

2? ? 主要功能電路設(shè)計

2.1? 單片機控制電路的設(shè)計

本控制器的控制核心采用STC系列單片機，單片機通信接口采用P3.0-P3.1，單片機P3.6-P3.7接顯示模塊，P1.4-P1.5接按鍵，其中，P1.4用于與無線遙控器對碼設(shè)置，P1.5用于手動控制電機的正停反，P3.4-P3.5控制輸出驅(qū)動，進而控制電機的正反轉(zhuǎn)，P3.2接收無線模塊的控制信號，無線模塊可采用通用的315 MHz或433 MHz等頻點的通信模組;P1.0用于判斷是否接上適配器充電，P1.1用于監(jiān)測負載電流，P1.2用于監(jiān)測電池供電電壓，P1.6聯(lián)接正轉(zhuǎn)限位開關(guān)，P1.7聯(lián)接反轉(zhuǎn)限位開關(guān)，P3.3用于控制充電系統(tǒng)是否投入工作[1]。單片機控制系統(tǒng)如圖1所示。

2.2? 驅(qū)動控制電路的設(shè)計

輸出驅(qū)動模塊的核心元件為兩只三極管V2和V3以及兩個繼電器K1和K2，電感L5和電流監(jiān)測電路。其中，單片機通過P3.4-P3.5分別控制三極管V2和V3的基極，進而控制兩個繼電器的動作，通過繼電器的觸點控制電源供給直流電機的極性與大小，進而控制電機的正反轉(zhuǎn)。電機輸入電源可以是電池電源，也可以是另接電源，通過J6的短路帽選擇，二極管D3和D4用于續(xù)流[2]。驅(qū)動模塊電路如圖2所示。

遙控器包括3個功能按鍵，分別為控制電機正轉(zhuǎn)的正按鍵、控制電機反轉(zhuǎn)的反按鍵、控制電機停止的停按鍵。

3? ? 軟件設(shè)計

本無線遙控電機控制系統(tǒng)，既可通過安裝限位開關(guān)以定行程的方式進行控制，又可通過無限位方式進行電機的控制。在運行中如因電機卡死而產(chǎn)生電機堵轉(zhuǎn)，可及時切斷電源，防止電機燒毀，能有效保證設(shè)備的安全[3]。主程序流程如圖3所示，中斷程序流程如圖4所示。

4? ? 無線遙控協(xié)議分析

本文所設(shè)計的無線遙控器采用ZX1527作為信號發(fā)生芯片，該芯片是一片由互補金屬氧化物半導(dǎo)體（Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS）設(shè)計制造的可預(yù)燒內(nèi)碼的學(xué)習(xí)碼編碼IC，由軟件解碼;內(nèi)碼共有20個位元，可預(yù)燒1048576組內(nèi)碼組合，降低使用上的重碼率，其輸出編碼的格式如下：同步碼+內(nèi)碼C0～C19（100萬組）+D0 D1 D2 D3，即一幀碼的完整格式是在同步碼后由20位內(nèi)碼和4位鍵碼組合而成的3個字節(jié)的位碼組成。其中，同步碼：4 CLK高，124 CLK低，;數(shù)字1即DATA（1）：12 CLK高，4 CLK低，;數(shù)字0即DATA（0）：4 CLK高，12 CLK低，;并定義：1個CLK=8個OSC CLOCK。

上位機工作前須與遙控器的編碼配對，之后，上位對遙控信號進行監(jiān)測，如接收到有效信號，則比較哪個鍵被按下，進而進行進一步的控制，如本機的正停反等控制。

5? ? 結(jié)語

本設(shè)計的控制系統(tǒng)采用遵循上述協(xié)的三鍵遙控器控制，只要對收模塊與遙控器同頻段即可，經(jīng)特定負載和實際應(yīng)用測試，完成了預(yù)定功能，可提供電池供電和適配器供電進行直流電機的正反轉(zhuǎn)控制，為相關(guān)應(yīng)用研究提供一種設(shè)計方案。

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[3]蘇長贊.實用遙控技術(shù)手冊[M].北京：人民郵電出版社，1996.

Development of the wireless remote control DC motor controller

Hu Yuzhong1， Tang Yifeng2

（1.Jiangsu Right Electronic Equipment Co.， Ltd.， Huaian 223100， China;

2.Jiangsu Vocational College of Finance & Economics， Huaian 223100， China）

Abstract：On the basis of analyzing the control requirements of DC motor control equipment or device， the wireless remote control with ZX1527 chip as the core is used in this paper， the design and analysis control protocol is designed， and a general control system is designed， and a total control system is designed to obtain a frame diagram of the relay control system that can be powered by different DC voltage. Design and analyze the core function circuits such as the microcontroller control circuit and output drive circuit， give the main program and interrupt service program flow chart， the system can realize the unlimited bit automatic shutdown function through the software， the product has been debugged to meet the design requirements.

Key words：wireless remote control; direct current motor; controller