直流电机监控系统是机电产品中的重要环节，其控制性能反映了机电设备的控制质量。灵活、方便、准确、实时的监控需要对电机的转速信号进行测量和处理，以达到精确控制转速的目的。

2 系统总体设计

arm／dsp／fpga虽精度高、速度快，但设计复杂，价格也一直居高不下。本系统采用一种适用于小容量存储器单片机(如pic系列)系统且功能强大的rtos—salvo。无需扩展大量的ram和rom，并且实时性好。大大节省了成本。系统选用pc机作为上位机，运用api函数及mscomm控件实现计算机通信。pic16f877a单片机及外围电路组成一个单片机系统。作为下位机。电路设计包括pwm驱动、ccp捕捉、a／d模数转换、lcd液晶显示、rs232和spi串行通讯以及下位机双机通信模块。系统总体框图如图1所示。

3 salvo系统简介

嵌入式实时操作系统salvo具有占用系统资源少和功能强大两大特点。

3.1 salvo占用的系统资源

salvo最大的特点是占用系统资源少，特别是占用存储器资源极少。它不但适用于51系列单片机，也适用于存储器资源更少的pic系列单片机。salvo占用rom资源取决于用户调用的系统函数，占用ram取决于用户定义的变量、任务和事件的数量。以pic16系列单片机为例，每个全局变量占10 b，任务占5 b，事件占3 b。

3.2 salvo功能和性能

salvo是一个基于优先级任务切换、支持事件驱动的多任务嵌入式实时操作系统。salvo共支持16个任务优先级，且多个任务可共用一个优先级，任务按优先级高低切换，对于多个同一优先级的任务则以时间片循环方式(round-robin)切换。salvo支持任务和事件的数量取决于ram的大小(salvo默认支持255个任务、255个事件和255个消息队列)。salvo内核主要提供以下几类函数供用户应用程序引用：

任务管理：提供任务建立、任务撤消功能；

时间管理：提供任务延时函数功能；

信号管理：提供信号量建立、删除、等待、发出等功能；

消息管理：提供消息建立、删除、等待、发出等功能。

4 系统硬件总述

通讯部分主要由两部分组成：单片机与pc机以及pic单片机之间的通讯。pc机与下位单片机间互传数据采用rs232串行异步通信方式。而pic单片机之间的通讯则采用spi总线，它是主要用于处理器和外设同步串行通信的4线接口。采用同步时钟把串行数据以8位码的形式移入和移出微控制器。spi总线是一种主／从接口，主接口驱动串行时钟。在使用spi时，会同时发送和接收数据，使其成为一种全双工协议，通讯效率高，而且电路连线及软件编程结构简单。硬件电路如图2、图3所示，其单元电路包括ccp捕捉电路、pwm驱动电路、rs232／spi通讯模块、a／d转换算法及lcd显示等。

4.1 ccp捕捉电路

光电采集模块中，采用光电器件具有高转换精度、良好的静态工作点、完整的模拟前端以及片内校正，特别适用于测量低频小信号。该电路将光信号转换成电压信号，再经过整形滤波就可直接送至单片机。送往单片机的转速信号可通过ccp捕捉模块测量出转速。在该模式下，若要采用捕捉功能应将相应的tris置为1，将单片机ccpx引脚设置为输入。例如，输入频率稳定时，将单片机预分频值设置为1：16，则这16个周期的总误差为1个tcy。其有效分辨率为tcy／16，即在40 mhz时有效分辨率为6.25 ns。只有在输入频率在16个采样周期内均稳定的情况下，这一方法才有效。不使用预分频器(1：1)时，每个采样分辨率为tcy。而且当改变捕捉模式时，产生一个捕捉中断。用户应保持ccpxie位清零以禁止这种中断，还应在运行模式改变后将ccpxif位清零。整个捕捉过程快捷、简单。

4.2 pwm驱动模块

pic16f877a单片机产生的pwm信号经过光电耦合器连接到l298n的使能控制端。考虑到tlp521-4电路具有反相器作用，pwm信号中的高电平持续时间对应直流电机的断电时间。从单片机其他引脚输出的信号送入l298n的方向控制端，控制直流电机的转动方向和制动状态。l298n驱动负载的电源电压最大为46 v，单桥的驱动电源接近2a，最大开关频率不小于40 khz。与由分立元件构成的桥式驱动电路相比，该电路结构简单，性能可靠。通过改写程序，可以控制小型直流电机的多种变速。使用光电编码器实现电机速度检测，构成了完整的闭环控制系统。