基于单片机的磁悬浮小球控制新版专业系统设计.doc

基于单片机磁悬浮小球控制系统设计

摘 要

随着越来越多磁悬浮技术应用到现实生活中各个领域，磁悬浮这个在几年前还是很陌生一种词当前已经广为人知。磁悬浮以悬浮力产生原理分类可以分为超导磁悬浮和常导磁悬浮。磁悬浮控制系统是一种很复杂问题。本文
研究重点就是这两种磁悬浮控制问题。
超导磁悬浮是运用处在超导状态下超导体具备斥磁力原理产生。超导磁悬浮悬浮物体就是超导体自身，因此超导磁悬浮控制重点就落在了超导体上。本文从简介超导磁悬浮基本应用入手，逐渐进一步地简介超导体基本物理性质，然后简介超导磁悬浮系统控制办法、过程和原理。
与超导磁悬浮相比，常导磁悬浮应用就更为广泛，由于常导磁悬浮实现过程要简朴得多。常导磁悬浮可以分为应用电磁铁磁悬浮和引用非电磁性磁铁（稀土永磁铁、普通磁铁等）磁悬浮。但是由于电磁铁便于控制和运用，因此运用电磁铁磁悬浮义勇更为广泛。本文在常导磁悬浮方面研究是从一种实例入手，分析电磁铁式磁悬浮原理，从而进一步研究电磁铁式磁悬浮控制办法、过程和原理。
在本文最后，我运用在大学里所学知识，结合本文研究重点——磁悬浮装置控制问题，做出了一种简朴电磁悬浮装置。这个悬浮装置原理是运用对电磁铁电流控制来实现一种铁球在空中来回重复运动，达到视觉上悬浮效果。这虽然与实际电磁铁悬浮控制方原理不同，但是运用这简朴手段也可以达到相似目。这个实例给了咱们一种启示：简朴演示实验装置也可以阐明磁悬浮列车等高新技术工作原理，磁悬浮并不是遥不可及。

关 键 词：常导磁悬浮，超导磁悬浮，磁悬浮控制，演示实验装置，磁悬浮列车

The design of control system of magnetic levitation ball based on MCU

ABSTRACT

As more and more maglev technology is applied to each field in actual life，the word of magnetic suspension a several years ago was very strange has already widely known by the people. Magnetic suspension is classified and can be divided into superconductive magnetic suspension and electromagnetic magnetic suspension from the material which produces lift force. It is a very complicated problem to control the magnetism suspension system. The focal point that this text studies is that these two kinds of magnetic suspension demonstrate the design about question of controlling of the experimental provision.
Superconductive magnetic suspension is to utilize the superconductor in superconductive state to upbraid magnetic force principles. To suspend object superconductor,so superconductive control focal point of magnetic suspension drop on the superconductor superconductive magnetic suspension. This text is from recommend that the using basically of superconductive magnetic suspension is started with，introduce the basic physical property of the superconductor ，then the control method ，course and principle to introduce superconductive magnetic suspension deeply progressively.
Compared with superconductive magnetic suspension，the application that electromagnetic magnetic suspension is much more extensive ，because the realization course that electromagnetic magnetic suspension is much simpler. Magnetic suspension that electromagnetic magnetic suspension and can be divided into the magnetic suspension which use the electro-magnet and quoted the non- electric magnetic magnet (tombarthite permanent magnet，ordinary magnet ,etc. ). But because the electro-magnet is more convenient and utilizes controlling，it is more extensive to use the magnetic suspension of the electro-magnet. The research in electromagnetic magnetic suspension of this text is to proceed with a instance ，analyse that according to the principle of electro-magnet type magnetic suspension ，thus study electromagnetic type magnetic suspension control method ，course and principle further.
At the end of this text，I utilize knowledge studied in the university，combine the research focal point of this text - -Demonstrate the control question of the experimental provision ，has made a simple electric magnetic suspension device in magnetic suspension. The principle of the device is to make use of control on electro-magnet electric current to realize moving repeatedly back and forth in the sky of an iron plate that this suspends，reach the result of suspending on the vision . This is it control square different principle to suspend with real electro-magnet，simple means this can achieve the the same goal too.
This instance has given us one to enlighten：The simple demonstration experimental provision can state the operation principle of new and high technology ，such as maglev train ,etc. too，magnetic suspension is not out of reach.

KEY WORDS： electromagnetic magnetic suspension ，superconductive magnetic suspension ,the control of magnetic suspension,demonstrate the experimental provision，the maglev train

目 录

前 言 1
第1章 绪论 4
§1.1 研究背景及意义 4
§1.1.1研究背景 4
§1.1.2发展前景 4
第2章 系统总体设计与工作原理 6
§2.1 设计内容与设计办法 6
§2.1.1设计内容 6
§2.1.2设计办法 6
§2.1.3设计总框图 6
§2.2 工作原理 7
第3章 系统硬件电路设计 8
§3.1 硬件所需元件 8
§3.2 硬件电路原理图 14
第4章 系统软件设计 16
§4.1 软件功能与作用 16
§4.1.1 软件流程图 16
§4.1.2 调试软件简介及调试办法 19
结 论 23
参照文献 24
致　谢 25

前 言

1. 设计（或研究）根据与意义
磁悬浮技术是来源于德国，早在1922年德国工程师赫尔曼·肯佩尔就提出了电磁悬浮原理，并于1934年申请了磁悬浮列车专利。1970年代后来，随着世界工业化国家经济实力不断加强，为提高交通运送能力以适应其经济发展需要，德国、日本、美国、加拿大、法国、英国等发达国家相继开始谋划进行磁悬浮运送系统开发。运用磁力使物体处在无接触悬浮状态设想是人类一种古老梦，但实现起来并不容易。由于磁悬浮技术是集电磁学、电子技术、控制工程、信号解决、机械学、动力学为一体典型机电一体化技术(高新技术)。随着电子技术、控制工程、信号解决元器件、电磁理论及新型电磁材料发展和转子动力学进展，磁悬浮技术得到了长足发展..
电磁悬浮技术（electromagnetic levitation ）简称EML技术。它重要原理是运用高频电磁场在金属表面产生涡流来实现对金属球悬浮。将一种金属样品放置在通有高频电流线圈上时，高频电磁场会在金属材料表面产生一高频涡流，这一高频涡流与外磁场互相作用，使金属样品受到一种洛沦兹力作用。在适当空间配制下，可使洛沦兹力方向与重力方向相反，通过变化高频源功率使电磁力与重力相等，即可实现电磁悬浮。
磁悬浮带来了地面交通最高速度，同步它也需要高昂造价，但专家以为，更重要意义是，磁悬浮线带来了科技创新与发展。“尽管磁悬浮创造在德国，但中华人民共和国是第一种将磁悬浮技术成功运用于商业运营国家，我以为，第一种模仿也是创新。”在谈到沪杭磁悬浮建设意义时，同济大学孙章专家如是表达。“到，当人们坐着磁悬浮来参观世博会，这自身就是中华人民共和国科技创新重要展示。”孙专家说。磁悬浮具备速度快、占地少、噪声低、节约能源等长处，它不像轮轨交通有一种速度极限，从长远来看磁浮线路可代替飞机，解决将来空中也许发生航线拥堵。而工业上得到广泛应用基本上都是老式磁悬浮轴承(需要位置传感器磁悬浮轴承)，这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子位移。由于传感器存在，使磁悬浮轴承系统轴向尺寸变大、系统动态性能减少，并且成本高、可靠性低。此外，由于传感器价格较高，从而导致磁悬浮轴承售价很高，大大限制了它在工业上推广应用。
2. 国内外同类设计（或同类研究）概况综述
国际：20世纪60年代，世界上浮现了3个载人气垫车实验系统，它是最早对磁悬浮列车进行研究系统。随着技术发展，特别是固体电子学浮现，使本来十分庞大控制设备变得十分轻巧，这就给磁悬浮列车技术提供了实现也许。1969年，德国牵引机车公司马法伊研制出小型磁悬浮列车系统模型，后来命名为TR01型，该车在1km轨道上时速达165km，这是磁悬浮列车发展第一种里程碑。
在制造磁悬浮列车角逐中，日本和德国是两大竞争对手。1994年2月24日，日本电动悬浮式磁悬浮列车，在宫崎一段74km长实验线上，创造了时速431km日本最高记录。1999年4月日本研制超导磁悬浮列车在实验线上达届时速552 km，德国通过努力，技术上已趋成熟，已具备建造运营线路水平。原筹划在汉堡和柏林之间修建第一条时速为400 km磁悬浮铁路，总长度为248 km，预测正式投入营运，但由于资金筹划问题，宣布停止了这一筹划。
国际上对磁悬浮轴承研究工作也非常活跃。1988年召开了第一届国际磁悬浮轴承会议，此后每两年召开一次。1991年，美国航空航天管理局还召开了第一次磁悬浮技术在航天中应用讨论会。当前，美国、法国、瑞士、日本和中华人民共和国都在大力支持开展磁悬浮轴承研究工作。国际上这些努力，推动了磁悬浮轴承在工业上广泛应用。
中华人民共和国：对磁悬浮列车研究工作起步较迟，1989年3月，国防科技大学研制出中华人民共和国第一台磁悬浮实验样车。1995年，中华人民共和国第一条磁悬浮列车实验线在西南交通大学建成，并且成功进行了稳定悬浮、导向、驱动控制和载人运营等时速为300 km实验。西南交通大学这条实验线建成，标志中华人民共和国已经掌握了制造磁悬浮列车技术。
国内对磁悬浮轴承研究工作起步同样较晚，尚处在实验室阶段，落后外国约。1986年，广州机床研究所与哈尔滨工业大学一方面对“磁力轴承开发及其在FMS中应用”这一课题进行了研究。此后，清华大学、西安交通大学、天津大学、山东科技大学、南京航空航天大学等都在进行这方面研究工作。
因此对于中华人民共和国而言，磁悬浮技术还与其她发达国家有着许多差距，这同样需要更多课题研究来弥补中华人民共和国磁悬浮技术不够成熟。

第1章 绪论

§1.1 研究背景及前景

§1.1.1 研究背景
　随着航天事业发展，模仿微重力环境下空间悬浮技术已成为进行有关高科技研究重要手段。当前悬浮技术重要涉及电磁悬浮、光悬浮、声悬浮、气流悬浮、静电悬浮、粒子束悬浮等，其中电磁悬浮技术比较成熟。普通通过线圈交变电流频率为104—105Hz。 同步，金属上涡流所产生焦耳热可以使金属熔化，从而达到无容器熔炼金属目。当前，在空间材料研究领域，EML技术在微重力、无容器环境下晶体生长、固化、成核及深过冷问题研究中发挥了重要作用。磁悬浮技术原理示意图当前世界上有三种类型磁悬浮。一是以德国为代表常导电式磁悬浮，二是以日本为代表超导电动磁悬浮，这两种磁悬浮都需要用电力来产生磁悬浮动力。而第三种，就是国内永磁悬浮，它运用特殊永磁材料，不需要任何其她动力支持。
§1.1.2 发展前景
1. 磁悬浮发展优势
一方面，它克服了老式轮轨铁路提高速度重要障碍，发展前景辽阔。第一条轮轨铁路出当前1825年，通过140年努力，其运营速度才突破200公里/小时，由200公里/小时到300公里/小时又花了近30年，虽然技术还在完善与发展，继续提高速度余地已不大，而困难却很大。还应注意到，轮轨铁路提高速度代价是很高，300公里/小时高速铁路造价比200公里/小时准高速铁路高近两倍，比120公里/小时普通铁路高三至八倍，继续提高速度，其造价还将急剧上升。与之相比世界上第一种磁悬浮列车小型模型是1969年在德国浮现，日本是1972年造出。可仅仅十年后1979年，磁悬浮列车技术就创造了517公里/小时速度纪录。当前技术已经成熟，可进入500公里/小时实用运营建造阶段。 第二，磁悬浮列车速度高，常导磁悬浮可达400-500公里/小时，超导磁悬浮可达500-600公里/小时。对于客运来说，提高速度重要目在于缩短乘客旅行时间，因而，运营速度规定与旅行距离长短紧密有关。各种交通工具依照其自身速度、安全、舒服与经济特点，分别在不同旅行距离中起骨干作用。专家们对各种运送工具总旅行时间和旅行距离分析表白，按总旅行时间考虑，300公里/小时高速轮轨与飞机相比在旅行距离不大于700公里时才优越。而500公里/小时高速磁悬浮，则比飞机优越旅行距离将达1500公里以上。 第三，磁悬浮列车能耗低，据日本研究与实际实验成果，在同为500公里／时速下，磁悬浮列车每座位公里能耗仅为飞机1／3。据德国实验，当TR磁悬浮列车时速达到400公里时，其每座位公里能耗与时速300公里高速轮轨列车持平；而当磁悬浮列车时速也降到300公里时，它每座位公里能耗可比轮轨铁路低33％。
2. 磁悬浮发展前景问题
由于磁悬浮系统以电磁力完毕悬浮、向导和驱动功能，断电后磁悬浮安全保障办法，特别是列车停电后制动问题依然是要解决问题。其高速稳定性和可靠性还需要很长时间运营考验。 常导磁悬浮技术悬浮高度减少，因而对线路平整度、路基下沉量级道岔构造方面规定较超导技术更高。 超导磁悬浮技术由于涡流效应悬浮能耗较常导轨技术更大，冷却系统重，强磁场对人体与环境均有影响。 每一种新交通工具间世，都极大地推动着社会进步。回顾交通工具发展史，咱们发现汽车极大地以便了人们生活,但长途运送能力差，且日益增多汽车数量使交通拥挤堵塞现象越来越严重∋ 常规轮轨列车运送量大，但运营速度慢，运营噪声大，爬坡能力低，高速轮轨列车规定轨道有很高平整度，在高速运营时，能量消耗大，铁轨和车轮磨损很严重，从而导致维修费用昂贵∋ 飞机运营速度快，但运精量小，且事故往往是致命性( 本文简介磁悬浮列车是一种新交通工具，相对而言，它有多方面长处，如高速，运送量大，安全,舒服，无噪声等。综合各种因素，就当前而言，磁悬浮发展是最有潜力，最有发展必要。

第2章 系统总体设计与工作原理

§2.1 设计内容与办法

§2.1.1 设计内容
以单片机为核心，设计磁悬浮小球控制电路设计，对控制算法进行研究，编写程序，通过传感器对小球位置测量，运用通过单片机来实现对小球悬浮稳定控制。
§2.1.2 设计办法
采用霍尔元件检测小球，输位置出电信号经A/D转换反馈至单片机，运用单片机数字PID控制器来控制磁悬浮小球在磁场中位置。
§12..3 设计总框图
电磁铁执行器
传感器信号
功率驱动
信号转换

单片机
控制器

给定输入量

图 2-1 总流程图
给定数字量作用是手动控制小球在磁场中位置，依照给定量不同，小球受力大小也随之变化。
单片机控制器重要是在接到传感器反馈后通过把模仿信号转换成数字信号发给磁铁执行器从而控制磁场大小。
功率驱动则是变化驱动能力。
霍尔元件则是用于测量小球位置传感器，并将其信号通过模数转换发送给单片机控制器

§2.2 工作原理

磁悬浮小球工作原理是运用电生磁力来吸引小球，通过传感器测量其位移并用PID控制使小球在磁力重力作用下达到一种平衡点，即悬浮不掉落，详细设计细节请查阅硬件软件设计。

第3章 系统硬件电路设计

§3.1 硬件所需元件

§3 .1.1 单片机STC12C5A60S2
STC12C5A60S2简介 STC12C5A60S2是STC生产单时钟/机器周期（1T）单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰新一代8051单片机，指令代码完全兼容老式8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，强干扰场合。
1、增强型8051CPU，1T（1024G），单时钟/机器周期
2、工作电压 5.5-3.5V
3、1280字节RAM
4、通用I/O口，复位后为：准双向口/弱上拉 可设立成四种模式：准双向口/弱上拉，强推挽/强上拉，仅为输入/高阻，开漏 每个I/O口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不要超过120mA
5、有EEPROM功能
6、看门狗
7、内部集成MAX810专用复位电路
8、外部掉电检测电路
9、时钟源：外部高精度晶体/时钟，内部R/C振荡器 常温下内部R/C振荡器频率为：5.0V单片机为：11~17MHz 3.3V 单片机为：8~12MHz
10、4个16位定期器 两个与老式8051兼容定期器/计数器，16位定期器T0和T1
11、3个时钟输出口，可由T0溢出在P3.4/T0输出时钟，可由T1溢出在P3.5/T1输出时钟，独立波特率发生器可以在P1.0口输出时钟
12、外部中断I/O口7路，老式下降沿中断或电平触发中断，并新增支持上升沿中断PCA模块，Power Down模式可由外部中断唤醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RxD/P3.0，CCP0/P1.3，CCP0/P1.3
13、PWM2路
14、A/D转换，10位精度ADC，共8路，转换速度可达250K/S
15、通用全双工异步串行口（UART）
16、双串口，RxD2/P1.2，TxD2/P1.3
17、工作范畴：-40~85
18、封装：LQFP-48，LQFP-44，PDIP-40，PLCC
管脚阐明 ：
P0.0~P0.7 P0：P0口既可以作为输入/输出口，也可以作为地址/数据复用总线使用。当P0口作为输入/输出口时，P0是一种8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当P0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线A0~A7，数据线D0~D7 P1.0/ADC0/CLKOUT2 原则IO口、ADC输入通道0、独立波特率发生器时钟输出 P1.1/ADC1
§3 .1.2 模仿量接近开关
概述
普通，电感式接近接近开关均有着相似工作原理及应用。然而,本文所要讨论是模仿量接近开关某些特殊特性。下面所讲述例子均来源于实践，由于篇幅有限，只能选取某些实例。但从中可以看出它应用是极其广泛。参数参照：

图 3-1 模仿量参数1

图 2-2 模仿量参数2

图3-3模仿量参数3
模仿量接近开关应用:
1. 一种模仿量接近开关控制几种开关点
人们经常会遇到这种情形，在被检测目的物体运动过程中，某一动作需要在不止一种位置被触发。更多是：不同位置往往发生某些有关动作。因而，一种程序控制站，可用一张金属盘片和一种模仿量接近开关代替几种凸轮和同等数量接近开关来解决此类问题。
例如通过一种带模仿量输入PLC输入模块来实现该功能( 例如西门子 S5 ， 6ES5 464-8MC11 ) 。当前以非常合理价格便可买到这些模块。固然也可以使用其他供应商信号解决装置来实现该功能。
2. 模仿量接近开关线性运动转换成电子信号
用接近开关将线性运动转换成电子信号最直接简朴办法。但是这种状况，必要保证设备没有被物理接触。然而在实践中，开关检测范畴往往不够大，导致直接检测有困难。但如果使用楔形物体，便能随意调节检测范畴。同步如果此物体为非平面物时，可供调节范畴会更广。很容易便能把线型转换成电子信息 。
3. 模仿量接近开关旋转运动转换成电子信号
通过一种偏心金属盘片，模仿量装置便可采集到旋转运动信号或角度信号。与上例相似，如果盘片形状适当，角度可调范畴相应比较大，线性度也能做得较好。
4. 模仿量接近开关启动调节
典型控制程序普通在通过基点时，具有一种简朴驱动通断切换。 (该点可由一种普通接近开关进行检测) 。但是由于偏差，该点很难精准定位。如果使用带模仿量输出接近开关和 PLC，在启动时便可进行低成本精准调节了
5. 模仿量接近开关电梯启动调节
启动调节最令人感兴趣是应用在电梯领域里。普通，一台电梯在到达停靠点之前短时间内会转换成缓慢行驶，然后突然停止于停靠点上。技术上看，非常简朴，但有两个缺陷。 第一，缓慢行驶阶段会延长电梯运营时间，第二，停靠位置精准性有限且受负载影响。但如果采用模仿量接近开关会同一种启动调节装置作为发送器来检测电梯位置，这些问题都可以解决，并且还不会增长多少接近开关费用。若采用可调节驱动会增长额外费用，但使用模仿量接近开关，这些费用都可以省去了。
6. 模仿量接近开关检测机动车里踏脚板位置
当代车辆里踏脚板位置是诸多控制过程信息源。当踏脚板变化途径或转换角度时，接近开关需要能捕获到这些变化，并转换成电子信号，再反馈到控制系统。最简朴转换器是由电位计构成， 也可使用磁场敏感元件。更多地人们使用依照微分转换原理工作位移接近开关。然而，尚有某些此前没有好解决方案，依当前技术都已能得到圆满解决，例如建筑装备（高频率振动再加上极其恶劣环境，如尘土飞扬，工作温度和湿度高，不好安装）。此外，永久性磁铁由于吸附金属和铁屑 ，可靠性不好，也被弃用。但模仿量接近开关就不同了，它能满足上面所有规定，并且价格还比较低廉。
7. 模仿量接近开关非接触电位计（角位移）
上面所说关于踏脚板位检测也可应用到其他需要把机械信号转换成电子信号应用上面。把接近开关当作电位计使，起初不被人们看好。但是它能解决安装上问题。使用模仿量接近开关也可实现现带轴多圈多匝电位计同样功能（使用纺缍体状设计）。
8. 模仿量接近开关对零部件控制
很早此前，人们就开始使用光电开关和光纤监测传送带上零部件位置。在检测金属部件时，特别是在对尘土敏感度方面，模仿量接近开关也有较好应用价值。
9. 模仿量接近开关轴同心度监测
在防止护方面，轴同心度监测起着一种非常重要作用。在运动过程中，由于轴磨损，同心轴也许被损坏，导致机器浮现故障，并随之而来是昂贵修理费并导致工厂停工。对轴同心度持续监测，可以获得轴承许多实时信息。
10. 模仿量接近开关对振动监测
振动也是显示机器状态一种指标,通过对一定期间段内振幅进行监测，可以进行防止护，也有助于消除因故障引起维修和关停等。这种状况下，也可以用带模仿量输出接近开关和PLC 一起使用，来解决就这些问题，并且费用不高。监测也以用单轴式，双轴式或三轴式，但是每一种轴向都必要安装一种接近开关,同步也必要注意设备上限频率。
11. 模仿量接近开关开关点自动调节
许多状况下，开关点都必要保持极高精度，因而普通必要通过拧螺坶来进行经常调节，以保证精度。虽然有点费事，但原装设备初装时普通不至于产生问题。但是备品备件替代完全不同，维修安装人员综合技能普通是参差不齐。
就这个应用而言，相对来说模仿量接近开关价格还比较低廉。因素就在于在安装时，接近开关只需模糊调节，例如，可直接用眼睛进行调节。紧接着，初始化开始，其中大某些可以通过软件来完毕。仅需配套使用一种适当低成本模块，在初始化过程中，先将设备置于开关所应动作位置，再将模仿量接近开关输出读入PLC，并存储起来。该值将始终保存到下一次初始化。因而无论如何多接近开关都可以被技术人员迅速精确地安装，与安装维护人员技能无多大关系。
12. 模仿量接近开关离散样本自动校正
象其他元件同样，模仿量接近开关也受离散样本影响。制造商在技术参数中给出数据普通是粗略。在Bode 数据表曲线上，有三个点显示这个值。但是它依然无法变化离散限度相应用影响。这就意味着必要进行手动调节，导致现场安装、更换部件不以便。但是没关系，可以应用前述方式来解决此类问题。
13. 模仿量接近开关响应曲线线性化
由感应技术所产生曲线不太平滑。从图中可以看出在结束端时所产生曲线非线性。固然，接近开关制造商也可以在设备中额外附加一种线性电路，但这将大大加大费用，而在控制电子实际应用中也用不上。
相反，曲线应当数字线性化。为了达到这一目的，可以在初始化阶段把开关响应曲线存储到PLC 内存中。与例11单个开关点不同，如果采用这样解决方案，可以多采些开关点，那么在初始化阶段，就可以存贮开关整个响应曲线了。在获得开关数字化测量值后来，就可以计算每个测试点测量值和抱负值之间差别，并且以校正表形式存贮在 PLC中。在运营期间，通过插入法就可以进行进一步信号解决了。
14. 模仿量接近开关用一种接近开关辨认旋转方向
通过恰当放置齿状和孔状盘，模仿量接近开关可以精准辨认旋转方向（可参照作为编码器模仿量接近开关应用报道）。在这种状况下，用一只模仿量接近开关便可测定旋转方向。在二次仪表上， 设立了3个开关点，其中2个位于齿表面，另一种位于齿外。依她们移动顺序，可以得出齿状和孔状盘旋转方向。不用说，也可同步测出旋转速度。

§3.2 硬件原理图及有关图片

图 3-4 硬件原理图

图3-5单片机及其有关电路实体

图 3-6 铁架线圈及模仿量开关实体

第4章 系统软件设计

§4.1 软件功能与作用

§4 .1.1 软件流程图

图 4-1 软件流程图
程序：
#include <reg52.h>
#include <INTRINS.H>
#define NOP5 _nop_();_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();
int adc_res[8],adc_resl[8],res_count,recv_count=0;
float k0=0,k1=0,k2=0,a0=1,a1=0.1,a2=1,u0=0,u1=0;
char de_time=10;
int position=180;
sbit P13=P1^3;
void waitnms(int x)
{
int i,k;
for(k=0;k<x;k++)
for(i=0;i<120;i++);
}
void ADCX(char x)
{
switch(x)
{
case 0:ADC_CONTR=0xe8;NOP5;res_count=0;break;
case 1:ADC_CONTR=0xe9;NOP5;res_count=2;break;
case 2:ADC_CONTR=0xea;NOP5;res_count=3;break;
case 3:ADC_CONTR=0xeb;NOP5;res_count=4;break;
case 4:ADC_CONTR=0xec;NOP5;res_count=5;break;
case 5:ADC_CONTR=0xed;NOP5;res_count=6;break;
case 6:ADC_CONTR=0xee;NOP5;res_count=7;break;
case 7:ADC_CONTR=0xef;NOP5;res_count=8;break;
}
}

void iniCOM()
{
SCON=0x50;//串口方式1，容许接受
PCON=0x80;//波特率加倍
AUXR=0xd5;//定期器0、1高速计时（不分频）；容许独立波特率运营；
//串口二不加倍；独立波特率不分频；采用独立波特率发生器，释放定期器1
BRT=0xd0;//独立波特率发生器重装计数值；波特率14400 (晶振频率11.0592M）

}
void iniPWM()
{
CCON=0;
CL=0;
CH=0;
CMOD=0x00;
CCAP0H=CCAP0L=0xff;
CCAPM0=0x42;
PCA_PWM0=0x00;
CR=1;
}
void PID()
{
u1=u0+a0*(k2-k1)+a1*k2+a2*(k2-2*k1+k0);
u1=(u1<0?0:u1);
u1=(u1>=255?255:u1);
CCAP0H=u1;
u0=u1;
adc_resl[0]&=0x03;
k0=k1;k1=k2;k2=position-adc_res[0]-adc_resl[0]/4.0;
}
void main()
{
P1ASF=0x01;
AUXR1=0x00;
CCAPM0=0x42;
iniCOM();
iniPWM();
EADC=1;
PS=0;
PADC=1;
ES=0;
EA=1;
ADCX(0);
CCAP0H=0;

while(1)
{
ADCX(0);
PID();
// waitnms(de_time);
SBUF=adc_res[0];
while(!TI);
TI=0;
}
}
void int_ADC() interrupt 5
{
adc_res[0]=ADC_RES;
adc_resl[0]=ADC_RESL;
}
void COM_int() interrupt 4
{
if(RI)RI=0;
SBUF=adc_res[0];
while(!TI);
TI=0;
}
§4 .1.2 调试软件简介及调试办法
本次使用软件调试运用了labvew程序，一方面先来简介一下这个程序。
简介
与 C 和BASIC 同样，LabVIEW也是通用编程系统，有一种完毕任何编程任务庞大函数库。LabVIEW函数库涉及数据采集、GPIB、串口控制、数据分析、数据
LabVIEW标志：
显示及数据存储，等等。LabVIEW也有老式程序调试工具，如设立断点、以动画方式显示数据及其子程序（子VI）成果、单步执行等等，便于程序调试。LabVIEW（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）是一种用图标代替文本行创立应用程序图形化编程语言。老式文本编程语言依照语句和指令先后顺序决定程序执行顺序，而 LabVIEW 则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间数据流向决定了VI及函数执行顺序。VI指虚拟仪器，是 LabVIEW 程序模块。
LabVIEW 提供诸多外观与老式仪器（如示波器、万用表）类似控件，可用来以便地创立顾客界面。顾客界面在 LabVIEW 中被称为前面板。使用图标和连线，可以通过编程对前面板上对象进行控制。这就是图形化源代码，又称G代码。LabVIEW 图形化源代码在某种限度上类似于流程图，因而又被称作程序框图代码。
特点：
尽量采用了通用硬件，各种仪器差别重要是软件。
可充分发挥计算机能力，有强大数据解决功能，可以创造出功能更强仪器。
顾客可以依照自己需要定义和制造各种仪器。
将来：
虚拟仪器研究另一种问题是各种原则仪器互连及与计算机连接。当前使用较多是IEEE488 或 GPIB合同。将来仪器也应当是网络化。
LabVIEW（Laboratory Virt