基于QT与单片机的直流电机无线通信控制系统设计

据通信，并成功应用于直流电机调速控制，整个软件系统编程模块化、易于扩展和二次开发、通用性强，适用于
一般的工业控制系统。
关键词：QT；单片机；安卓；无线通信
中图分类号：TN915.41
文献标识码：A
文章编号：2095－414X(2019)04－0072－04
0 引言
随着电动机种类的不断增加以及电机控制技术的不断发展，电机实现的功能越来越多，电机的 应用范围也随之变广，尤其在工业生产中，电机作为一个基础的能量转换装置，几乎无处不在，其 中直流电机凭借其优良的调速特性和稳定的动静态性能以及先进完善的控制手段，在汽车制造、金 属冶炼，海洋钻井、矿山开采、便民生活设备、纺织工程等领域都得到了大规模的使用。早期的电 机 控 制 多 以 模 拟 开 关 在 工 业 现 场 对 电 机 进 行 调 速 控 制 ，随 着 计 算 机 技 术 的 发 展 ，出 现 了 基 于 上 位 机 [1-4] 的电机控制系统，通过 MFC 等可视化开发工具设计电机控制平台，由于依然采用有线的通信方式， 使得电机的操控人员不能够脱离底层工业现场，随着无线通信、安卓系统、PAD 的广泛应用与发展， 无线通信技术以其成本低，实用性更强，越来越多的应用于工业控制领域。Qt[5-8]是一个 1991 年由 Qt Company 开发的跨平台 C++图形用户界面应用程序开发框架，它既可以开发 GUI 程序，也可用于 开发非 GUI 程序，基于此本文在该环境下设计了友好的直流电机控制平台，通过无线通信方式实现 了直流电机的远程控制，将操控人员的工作由恶劣的工业现场转移到了环境舒适的监控室，不仅降 低了系统设计成本而且大大改善了操控人员的工作环境。
#include<reg51.h>
unsigned char flag;
if(flag=='1')
unsigned char w,i;
{
unsigned int j;
Motor(On);//启动
void main()
}
{
else if(flag=='2')
TMOD=0x20;
{
TH1=0xfd;
Motor(Off);//停止
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武汉纺织大学学报
2019 年
实现网络的联接与断开，状态显示模块能够实施显示直流电机的运行状态。用户通过手机或 PAD 可以向电 机发送不同的调速控制命令，同时电机的运行状态也会通过无线网络发送至手机或 PAD 并实时的显示，整 个控制系统按照这种全双工的模式运行。
（2）上位机发送控制命令的后台代码。在设计好的 GUI 界面上，为按钮控件添加响应函数发送控制 命令，由于发送的控制命令格式和代码都是相同的，因此以下给出的是点击启动按钮的响应函数。 void Widget::onBeginBtnClicked()//电机启动按钮的响应函数 {
}
{
……
RI=0;
}
flag=SBUF;
3 上层 QT 无线通信控制界面开发及调试
（1）在 QT 环境下，新建工程添加相应控件，所设计的直流电机无线通信控制界面如图 2 所示，整个 界面由电机控制、网络联接、状态显示三个部分组成，其中电机控制模块部分能够通过 PAD 或手机向单片 机发送控制命令，实现直流电机的启动、停止、正转、反转、加速、减速等功能控制，网络联接模块可以
2 底层单片机串口通信系统设计
以单片机为下位机设计串口接收上位机发送来的数据，其中单片机 P1 口用于驱动直流电机，直接调
用已固化的 Motor()函数，通过参数 On，Off，Forward，Reverse 等参数的设置实现直流电机的启动、停止、
正转、反转等调速运动，串行通信波特率设定为 9600BPS，在 KEILC 软件中编写的结构化 C 语言程序如下：
1 复杂工业直流电机无线通信控制系统的体系架构
复杂工业网络底层电机设备的控制体系结构如图 1 所示，整个工业控制系统抽象为由 n 路不同的工业 控制系统构成，每路工业控制系统上配备有 1 台直流电机用于驱动底层设备，每台电机工作于作业现场实 现完成既定的工业控制功能，其底层运行状态通过信号处理单元和工业级 A/D 采样卡获取，并由 4G 无线 网络传输至工业控制运行部门监控中心的直流电机或底层设备控制基站，底层监控中心又与高层地市局监 控中心通过公网相连，实现资源与信息的共享，同时，监控中心可以通过无线网向底层发送控制指令实现 电机的调速等运动控制，通过上述这种方式监控中心可以与现场作业环境下的直流电机同时进行双向的数 据与信息交换，从而形成一个由工业现场作业环境、直流电机控制系统、监控中心三位一体的智能工业控 制运行与维护平台。在这个平台中，通过无线通信的方式由操控者对工业底层设备实现智能化管理与运行， 能够大大降低作业风险、提高作业效率。
TL1=0xfd;
}
TR1=1;
else if(flag=='3')
SCON=0x50;
{
PCON=0x00;
Motor(Forward);//正转
EA=1;
}
ES=1;
else if(flag=='4')
while(1);
{
}
Motor(Reverse);//反转
void ser() interrupt 4
摘 要：针对传统PC控制方式下的诸多缺陷，为有效提高通信距离以及节省硬件开通信控制系统设计方法，在所设计的系统中，单片机为下位机，PAD或手机为上位机，
利用可视化编程软件QT设计了Android环境下的友好人机交互控制界面，实现了PAD或手机与单片机之间的双向数
________________________________ 作者简介：江维（1983-），男，讲师，博士，研究方向：智能控制与机器人系统. 基金项目：武汉纺织大学教学研究项目（2018JY019）.
第4期
江维，等：基于 QT 与单片机的直流电机无线通信控制系统设计
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图 1 复杂工业控制系统的体系架构
第 32 卷 第 4 期 2019 年 08 月
武汉纺织大学学报
JOURNAL OF WUHAN TEXTILE UNIVERSITY
Vol.32 No.4 Aug. 2019
基于 QT 与单片机的直流电机无线通信控制系统设计
江 维，沈 玄，吴雨川，李红军
（武汉纺织大学 机械工程与自动化学院，湖北 武汉 430200）