（衢州学院 浙江 衢州 324000）
摘要：为适应全球工业自动化发展的大潮流，改变传统工业中对发电机、直流电机、中小型马达和机床转轴等设备的有线网络测速及调速的现状。本文介绍一种基于STM8单片机的无线网络测速及调速系统设计。以STM8S208R为主控芯片，槽型光耦传感器为测速节点，ESP8266为无线网络传输模块，PC机为上位机接收数据并显示以及控制下位机。实验表明，此系统具有安全可靠，成本低，功耗低，实用强等优点，能在大多数工业生产环境下使用。
关键词：无线网络测速及调速；STM8S；ESP8266；槽型光耦传感器
1引言
现如今，工业生产流水线的运作过程中都不可避免的使用大量直流电动机，来对生产速度的节奏快慢的控制。可见，工业生产中对直流电机测速、调速的控制极为重要。现在国内工业生产中对电机的测速、调速以有线网络传输为主，而有线传输网络测速及调速系统系统存在成本高、灵活性差、检修复杂、占用空间大等缺点。因此，为解决上述问题，将有线网络测速及调速系统改为无线网络测速及调速系统是个很不错的方案。
2硬件系统设计
2.1系统整体设计结构
本系统以STM8S208R为主控芯片和测速电路、按键电路、驱动电路、显示电路、无线传输电路、电源电路六大块电路组成。测速电路采用槽型光耦传感器设计，驱动电路采用L9170芯片设计，显示电路采用OLDE彩屏设计，电源电路采用LM2596芯片设计，而无线传输电路采用工业级ESP8266无线收发射频芯片设计。系统整体设计结构图如图1所示。
图1 系统整体设计结构 图2 槽型光耦传感器电路
测速原理及电路设计：本系统是通过槽型光耦传感器来测出直流电机的速度，其电路图如图2所示。使用槽型传感器测速是属于数字测速的方法，而数字测速方法有三种：M法、T法和M/T法。选择M/T法测速作为本次系统的测速方法。因为M/T法相比其他两种测速方法，无论在高速还是低速时都具有较高的分辨能力和检测精度。
槽型光耦传感器的工作原理：槽两端分别是光发射器和光接收器，当有物体从槽中通过时，光被遮挡，光电开关便动作，输出一个开关控制信号，切断或接通负载电流，从而完成一次控制动作。简单说就是当无物体遮挡时，传感器OUT端恒定输出高电平，而当有物体遮挡时，OUT端输出低电平。
2.2调速原理及电路设计
对于直流电动机调速，采用最多的方法是PWM调速。PWM中文全称叫脉冲宽度调制，即占空比可调而周期不可调的波形。利用PWM实现直流电机调速的原理为：给直流机传送固定频率的脉冲信号，通过微控制器对此脉冲信号的占空比进行调节，来间接调节直流电动 机电枢两端的电压，从而控制电机的转速，起到电机调速的功能。本文介绍的系统是采用L9170芯片构建的电机驱动电路，其电路设计图如图3所示。L9170被广泛应用于玩具汽车电机驱动、脉冲电磁阀门驱动，步进电机驱动和开关功率管等电路上。
图3 L9170驱动电路及引脚定义 图4 ESP8266设计电路
无线网络传输及电路设计：本文介绍的系统采用一款由乐鑫半导体公司自主研发的低功耗、高度集成的ESP8266单核WI-FI模组。该模组具有出色的射频性能，其单核CPU时钟频率高达160MHz，拥有+19.5 dBm天线端输出功率，能够确保良好的信号覆盖范围，外设包括电容式触摸传感器，霍尔传感器，低噪声放大器，高速SPI，UART，I2S 和 I2C等。该模组的电路设计图如图4所示。
2.3软件系统设计
软件系统的设计可分为下位机程序开发和上位机软件设计。其中下位机程序开发采用函数块和库函数编程的方式，即将每一个独立模块功能单独编程，再将其整合一起组成完整的下位机程序。依据系统整体结构图，本系统可分为OLED显示程序块、直流电机驱动程序块、ESP8266无线网络传输程序块、按键程序块等。上位机软件设计中则采用串口调试助手接收下位机传输的数据以及发送数据给下位机。常用的串口调试助手软件有SSCOM32、XCOM V2.0等。
3.结论
通过多次的实验和数据采集分析，本文提出的基于STM8单片机的无线网络测速及调速系统能够满足工业生产中对电机测速及调试的需求，同时还能改变有线网络对电机测速及调速的一些弊端，大大提高生产效率、系统灵活性，且成本低。基于上述的优点，本系统可以应用到实际生产中，具有一定的实用性。
参考文献
[1] 李健,周建.直流电机调速和测速系统设计[J].仪器仪表用户,2016,23(08):28-29;65.
[2]陈庭伟，林艺帆，刘巧基于51单片机和无线传输的直流电机调速测速系统设计.2018
作者简介：
连家民，衢州学院2015级自动化本科学生；指导老师：王海伦；资助项目：国家级大学生创新创业训练项目（201711488004）
论文作者:连家民,侯铭桦,范陈强,顾广龙,代俊富
论文发表刊物:《科技新时代》2018年11期
论文发表时间:2019/1/14
标签：测速论文; 电路论文; 系统论文; 直流电机论文; 传感器论文; 无线网络论文; 衢州论文; 《科技新时代》2018年11期论文;