無刷直流電機（BLDC） 應(yīng)用中,，常采用霍爾傳感器" title="傳感器">傳感器來檢測電機轉(zhuǎn)子的實際位置,，給電子換向提供依據(jù)。 然而,，由于制造工藝的限制,，霍爾傳感器的安裝有可能會產(chǎn)生物理位置偏差，從而造成電子換向的時間發(fā)生偏差,，影響電機的轉(zhuǎn)速和平穩(wěn)度,。 為了能檢測出這個制造工藝上的缺陷，在工業(yè)上采用了專用的電機檢測設(shè)備,，然而這些設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜,、體積龐大、價格昂貴,。 本文基于虛擬儀器" title="虛擬儀器">虛擬儀器架構(gòu)的設(shè)計思想,，設(shè)計了一個低成本的邏輯信號檢測分析儀來檢測電機霍爾傳感器信號。

　　1.系統(tǒng)方案

　　本設(shè)計采用廉價的51 單片機" title="單片機">單片機作為信號采集" title="信號采集">信號采集器,，51單片機將采集的數(shù)據(jù)通過RS232串口發(fā)送給PC,，PC再對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和分析并且繪制波形。 硬件部分的結(jié)構(gòu)如圖1所示,。

　　利用51單片機的P1口作為信號采樣口,，可以同步采集8路邏輯信號， 然后通過RS232串口,，將同一時刻采集到的8路邏輯電平作為一個字節(jié)的8個bit傳送給PC,。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)圖。

　　2.軟件部分

　　2.1單片機部分

　　AT89S52單片機是一種低功耗高性能的CMOS 8位微控制器,，其具有8KB可擦寫1000次的在線可編程ISP 閃存,、3級程序存儲器加密、256B內(nèi)部ARM,、32 條可編程I/O線,、3個16位定時器#計數(shù)器、8 個中斷源、UART串行通道等特點,。 在AT89S52單片機上,，采用P1口作為采樣口，Timer()為等待時間計時器,，Timer2用于串口波特率的定時器,。串行口數(shù)據(jù)通信協(xié)議是：數(shù)據(jù)傳輸速率為57600b/s 8位數(shù)據(jù)位，1位停止位,，無奇偶校驗位,。 串行口通信初始化程序為：

　　當(dāng)51單片機上電后，便開始不停地采樣和發(fā)送數(shù)據(jù),， 這類似于計算機上的“DMA”方式,，單片機的主程序流程圖如圖2所示,。主程序部分代碼為：              

圖2 單片機主程序流程圖

　　2.2部分

　　在PC上采用VB來編寫串行口接收,、存儲、分析數(shù)據(jù)的程序,，借鑒了“虛擬儀器架構(gòu)” 的設(shè)計思想,，力求通過操作PC 端軟件來完成所需要的測試功能，就像在操作自己定義,、自己設(shè)計的一臺電子儀器一樣,。

　　首先要初始化串口，必須將MSComm控件的通信特性設(shè)置為同51單片機一致方可正常通信,。

　　串行口初始化完成后利用MSComm控件可以從串口實時的接收數(shù)據(jù),。ONComm是MSComm控件的通信事件處理函數(shù)。其串口通信的程序為：

　　以上是串行口接收數(shù)據(jù)程序,，PC 端在接收到數(shù)據(jù)后還要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和顯示,， 在本系統(tǒng)中通過繪制數(shù)據(jù)采樣結(jié)果來直觀地顯示采集到的信號信息。

　　PC 端軟件除以上功能外,， 還具有對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存盤和讀取歷史采樣的功能,。

　　3. 應(yīng)用實例

　　霍爾傳感器在無刷直流電機控制系統(tǒng)中起著非常重要的作用。它用于檢測轉(zhuǎn)子磁極的位置,， 為開關(guān)電路提供正確的換相信息,。若霍爾傳感器的相位產(chǎn)生偏差則會使電子換向的時間發(fā)生偏差， 影響電機的轉(zhuǎn)速和平穩(wěn)度,。若霍爾傳感器的相位缺相,，則會使電機相電流變大和電磁轉(zhuǎn)矩脈動增大， 甚至燒毀電機,。所以霍爾相位的檢測是十分重要的#本文中將設(shè)計的邏輯信號檢測分析儀應(yīng)用在電機霍爾傳感器信號檢測上,。其硬件電路如圖3所示。

圖3 霍爾傳感器信號檢測硬件電路

　　無刷直流電機（BLDC）一般有3 個霍爾傳感器， 其產(chǎn)生的3個信號被51單片機采樣,， 信號通過RS232串口線被送入PC,，在PC 上運行接收和分析軟件可對采集到的信號進(jìn)行分析、 顯示,。將檢測電路連接好后,，用手轉(zhuǎn)動電機轉(zhuǎn)子，在軟件上啟動采樣,，一段時間后停止,，可以得到如圖4的波形。 由圖4可以看出當(dāng)BLDC的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時,，霍爾信號會呈現(xiàn)出一種方波的波形,， 并可以通過分析軟件的功能對三路霍爾信號的位置變化進(jìn)行有效的分析。

圖4 PC端上采集到的霍爾信號分析界面

　　本文設(shè)計的基于虛擬儀器架構(gòu)的邏輯信號檢測分析儀充分發(fā)揮了單片機和PC 機的作用,，可以同步采樣8路信號,， 存儲、 記錄大量的測試數(shù)據(jù),，能夠?qū)z測數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的分析和圖形顯示,。 文中成功地將其應(yīng)用于電機霍爾傳感器信號檢測中，并取得良好的效果,。由于其結(jié)構(gòu)簡單,、成本低廉、適用面廣,、擴展性強等特點,， 可將它運用于各種多路信號的檢測方案中。