摘要：介绍一种以pic16f877单片机为核心的智能型位置遥控系统，它能快速可靠地实现对船舶位置的串级控制，主从机串行通信部分采用了rs－422标准。文中介绍了系统结构，分析了系统原理并给出了软件框图。
关键词：舵角；pic单片机；串级控制
1 系统硬件电路设计
该系统以microchip公司生产的pic系列单片机pic16f877为核心，配以测量舵角、航向传感器以及键盘、显示电路，实现船舶位置串级控制。
结构框图如图1所示，整个控制由两个闭环控制系统组成———航偏角闭环控制系统和舵角闭环控制系统。船舶在航行中，船长通过键盘给定理想航向信号，由航向传感器—电罗经测出实际航向信号，主控机将这两个信号进行运算和处理，然后发出理想的舵偏转角信号给从控机。从控机安装在舵机所在现场，精密电位器通过机械装置与舵机联在一起，舵角在0～360°变化时，精密电位器输出的电压信号为0～5v，经从控机—pic16f877内部的a／d转换器转换为与实际舵角信号相对应的数字量，并与理想的舵角信号进行比较、运算和处理，然后发出控制步进电机转动的信号，步进电机带动舵面转动，从而实现位置控制。
1．1 pic16f877的特点及在本系统中的应用
pic16f877片内设有a／d转换器、内部eeprom数据存储器和flash程序存储器，并具有i2总线和spi总线接口电路、异步串行通信接口电路、lcd驱动等。pic16f877单片机中40脚封装的型号有ra、rb、rc、rd和re五个i／o口，其中ra口兼8条模／数转换器的模拟量输入通道，rc口提供串行通信接口的外接引脚。
本系统中，主控机中电罗经所输出的8位数字信号直接给rb口，显示器部分可由pic16f877的spi接口和移位寄存器芯片74hc595实现led静态显示，也可利用其lcd驱动能力实现液晶显示；从控机可直接利用ra口中的一个模拟通道及其片内的10位a／d转换器，在pic16f877处于休眠状态时，此a／d转换器仍可工作。步进电机可由ra和rb口经驱动芯片驱动。整个系统的硬件设计既简单可靠，又满足低功耗的要求。
1．2 主从机异步通信的实现
因主、从机之间有一定的距离，所以信号的传输采用串行异步通信方式。pic16f877系列单片机内部集成的usart模块，适合于同其他计算机系统以及单片机外扩的外设芯片进行通信，实现全双工异步、半双工同步主控和半双工同步从控三种工作方式。
本系统中采用如图2所示硬件接口电路，利用其usart模块工作于全双工异步通信方式，其中tx为发送线、rc为接收线。ds3487和ds3486芯片分别为rs－422驱动器和接收器，ds3487实现将ttl电平信号转换为标准的rs－422电平信号，ds3486将标准的rs－422电平信号转换为单片机所需的ttl电平信号，这样有利于单片机间信号的稳定传输，而在软件编程上却无任何变化。
2 系统软件设计
系统的软件设计主要包括主控机程序设计、从控机程序设计两大部分。主控机程序设计要完成航向信号的采集并加以显示，同时经过运算和处理得到理想的舵偏转角信号并传递给从控机，其流程图如图3所示。从控机随时接收主控机发送的舵偏转角信号，并与采集到的实际舵角信号相比较，根据二者的偏差信号来控制步进电机带动船舵转动；从机系统采用位置型数字pid控制算法，其流程图如图4所示。为防止程序跑飞，利用了pic16f877内部的wdt。
3 结束语
本智能型位置遥控系统实现了船舶位置的串级遥控，适应现代化舰船的需求。由于使用了pic16f877单片机，使得整个系统具有硬件电路简单、可靠性高、工作稳定和性价比较高等特点，而且利用pic16f877单片机中未用到的资源，该系统具有一定的可再开发性。
参考文献：
［1］刘和平．pic16f87x单片机实用软件与接口技术［m］．北京航空航天大学出版社，2002．
［2］李学海．pic单片机应用教程［m］．北京航空航天大学出版社，2002．
［3］邬宽明．单片机外围器件实用手册—数据传输接口器件分册［m］．北京航空航天大学出版社，1998
