基于Proteus的野战X线车机架运动控制仿真(3) - 装备维修技术杂志社投稿

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基于Proteus的野战X线车机架运动控制仿真(3)

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conductor transistor，CMOS）电平[6]。U2 的 T1IN 端口连接单片机U1的P3.1/TXD端口，U6的R1OUT端口连接单片机U5的P3.0/RXD端口。通信单元的主要功能是将控制板按键产生的信号传输到机架板单片机，控制电动机的运转。图7 通信单元仿真电路图 AT89C52单片机内有一个串行I/O端口，通过接收端引脚RXD和发送端引脚TXD与外设电路进行全双工的串行异步通信[6]。串行数据缓冲器（seria data buffer，SBUF）包含接收缓冲器和发送缓冲器。在一定条件下，向SBUF写入数据启动发送过程，读SBUF数据启动接收过程。串行接口有2个控制寄存器SCON和PCON，用于设置串口通信的工作方式、运行状态、接收/发送数据的特征、波特率以及中断标志等。单片机串口通信方式共有4种，本文使用方式1，即SM0=0、SM1=1的10位异步收发模式。定时器T1选择定时精度较高、具有自动重载初值功能的模式2。其波特率的计算公式为[7] 其中SMOD是PCON寄存器的D7选择位。当波特率=9 600 bit/s、SMOD=0时，定时器T1的初值TH1=TL1=0XFD（TH1、TL1 分别为定时器T1的高8位字节和低8位字节）。串行口初始化程序如下： SCON=0X50;//串行口工作在模式1，TI、RI清零 TMOD=0X20;//定时器T1工作于自动重载模式 PCON=0X0;//波特率不加倍 TH1=0XFD; TL1=0XFD; TCON=0X40;//启动定时器T1 在编写发送和接收程序时，要区分发送和接收状态，发送或接收完成后，对TI和RI标志清零。 3.3 机架板及直流电动机控制仿真这部分仿真电路主要由单片机U5、按键、三态锁存器、缓冲门电路、光电耦合器和直流电动机组成，如图8～9所示。图8 机架板按键仿真电路图线控板按键LSC1按下后，光电耦合器U15对地导通，三态锁存器U7的B0端口由高电平变为低电平。单片机U5使U7的信号传输方向为B→A，U7的A0端口和数据总线LAD0依次为低电平。单片机U5控制三态锁存器U16信号传输方向为D→Q，与Q0端口连接的光电耦合器导通，三极管Q1导通，控制直流电动机逆时针旋转。假如LSC2按下，三极管Q2导通，直流电动机顺时针旋转，其余按键依此类推。因此，线控板按键控制信号不经过单片机处理，直接控制直流电动机，无控制程序，响应速度较快[8]。由于电路结构基本相同，所以仅仿真一个直流电动机的控制。 4 分析验证电路图构建完成后，导入单片机控制程序，单击“仿真”按钮开始仿真。按下控制板或线控板按键，各端口电平相应发生变化，高电平显示为红色，低电平显示为蓝色，直流电动机旋转，转速为-992 r/min（逆时针旋转），如图10所示。为直观观察仿真结果，使用了具有动画效果的直流电动机，但这会影响仿真实时性，需要对仿真设置进行相应调整，具体步骤是：选择System菜单，进入Animated Circuits Configuration选项卡，调整Frames per Second数值，调整区间1～50帧，数值越小表示现实中每过1 s，仿真中的单片机实际运行时间越短。图9 直流电动机控制仿真电路图图10 直流电动机运转仿真结果该仿真电路在维修X线车时可以发挥重要作用。某步兵旅卫生队X线车体检过程中机架无法升降，现场检查发现控制室按键全部失灵，线控板按键可以控制机架。通过该仿真电路模拟故障现象，我们判断故障点应该在单片机U1向U5发送信号的通信电路上，经检测果然是MAX232芯片故障，更换芯片后故障排除。 5 结语从仿真效果看，该电路较好地实现了设计意图，可以有效控制直流电动机的旋转，但是由于元器件较多，单片机程序复杂，仿真过程耗时较长。从整个过程来看，Proteus软件可以方便地建立单片机控制仿真电路，帮助我们更好地了解单片机控制的结构和原理，有利于在维修保障过程中尽快发现和排除故障，为野战X线车顺利完成战伤救治任务提供技术支持。 AbstractObjectiveTo develop a field X-ray vehicle frame motion control simulation circuit based on Proteus.Methods Corresponding component models of Proteus were selected to construct the circuit according to the circuit block diagram.SCM control program was developed and debugged.The fra

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