CN110690572A - 一种基于stm32f0微控制器的天线倾角调节控制方法 - Google Patents

一种基于stm32f0微控制器的天线倾角调节控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，它是通过RCU来实现的；其特征在于，所述RCU包括：电机，用来充当改变天线倾角的动力机构；霍尔开关，用来反馈所述电机的转动圈数；STM32F0微控制器，用来接收所述霍尔开关反馈的信号并控制所述电机工作；实际工作时，采用所述STM32F0微控制器内部的定时器产生PWM信号，所述STM32F0微控制器通过RS485接口与外部设备连接，并根据所述外部设备发出的指令改变所述PWM信号的频率和占空比，进而改变所述电机的运转速度、扭矩力。本发明具有低成本、可调转速及扭矩力、控制精准等优势。

Description

一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法。
背景技术
天线网络中，如果部分站点高度过大会造成越区覆盖的问题，越区覆盖会导致网络结构复杂，进而影响到网络质量。为解决越区域覆盖问题，一般通过调节基站天线的下倾角来实现。
现有技术中，天线的倾角一般通过RCU(Remote Control Unit，电调天线控制装置)来控制。常见的RCU包括步进电机和控制器，现有的步进电机RCU具有精度高的特点。工作时，通过外部脉冲来控制步进电机的走动步数，控制方法比较简单，一般就是发一个信号电机走一步(或微分步)，如果要知道丢步的现象，需要采用编码器方式作为反馈(就是说发一个控制信号给步进电机，通过编码器反馈一个信号来判断有无丢步)，这样一来成本也相应增加；存在成本高、体积大、转速增大则力矩变小的缺陷。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低成本、可调转速及扭矩力的、控制精准的天线倾角调节控制方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，它是通过RCU来实现的；其特征在于，所述RCU包括：电机，用来充当改变天线倾角的动力机构；霍尔开关，用来反馈所述电机的转动圈数；STM32F0微控制器，用来接收所述霍尔开关反馈的信号并控制所述电机工作；实际工作时，采用所述STM32F0微控制器内部的定时器产生PWM信号，所述STM32F0微控制器通过RS485接口与外部设备连接，并根据所述外部设备发出的指令改变所述PWM信号的频率和占空比，进而改变所述电机的运转速度、扭矩力。
更为优选的是，所述电机为直流有刷电机，所述霍尔开关安装在所述电机上。
更为优选的是，所述STM32F0微控制器为STM32F072型微控制器。
更为优选的是，所述外部设备为上位机、手持控制器中的一种或几种。
更为优选的是，中断采集所述霍尔开关反馈信号的方法为：1)把所述霍尔开关检测信号连接到所述STM32F0微控制器的U6_18引脚，此引脚配置成外部中断下降沿触发方式，所述霍尔开关的圆盘具有两个检测点，当所述电机每转一圈C1，所述霍尔开关检测出两次下降沿信号并触发所述STM32F0微控制器外部中断两次，在每次触发中断时进入中断处理函数，中断处理函数中霍尔计数H累加一次；2)计算出所述电机经过减速后运转的圈数C2，C2＝H/(2*R)，R代表电机减速箱的减速比；3)计算移相器移动距离S2，S2＝S1*C2，所述移相器通过拉杆、转接件、螺杆连接件、螺杆、传动梅花头与所述减速器的输出轴连接，S1代表螺杆的螺纹间距；4)计算出每0.1°倾角对应的霍尔计数HQ，HQ＝HZ/(A1*10)，HZ为螺杆最大调节距L1对应的总霍尔计数，HZ＝L1/S1*2*R；A1为天线的移相器的最大调节角度，调节距离与调节角度成均分状态；5)调节倾角时，根据检测到霍尔计算等于计算得到的霍尔计数停机，从而实现精准调节倾角的目的。
更为优选的是，天线倾角调节控制方法包括如下步骤：1)系统初始化；2)利用所述外部设备发出倾角调节指令，所述STM32F0微控制器接收到倾角调节指令后，通过定时器中断产生PWM信号控制所述电机启动进行倾角调节、并中断采集所述霍尔开关信号，直至所述电机运转到倾角调节指令指定位置；3)利用所述外部设备发出校准指令，所述STM32F0微控制器接收到倾角调节指令后，通过定时器中断产生PWM信号控制所述电机启动进行倾角校准。
更为优选的是，校准步骤为：首先控制所述电机运转到原点位置，原点位置对应最大倾角；接着控制所述电机反转，并运转到最大可调位置，该位置对应最小倾角；然后控制所述电机正转，返回到系统中保存参数的倾角位置，完成整个校准过程。
更为优选的是，所述电机运转到原点位置的判断方法为：通过检测所述霍尔开关停止计数时长来确定，当检测到一定时间T1内没有计数，就判断所述电机咔堵，运转到原点位置。
本发明的有益效果是：
采用性价比高的STM32F0微控制器作为控制中心，利用微控制器内部定时器产生精准PWM信号，外部设备(包括上位机软件、手持控制器等)通过RS485接口发指令改变此PWM信号频率和占空比，进而达到调驱动电机运转速度和扭矩力的目的，该方案与现有技术相比，具有成本低、体积小、转速增大扭力矩不变小(电流大小决定转速大小)等优点。同时，通过微控制器外部中断方式接收电机霍尔开关信号，微控制器经过分析处理此电机霍尔开关信号就可精准得出电机运转情况，进而精准控制电机调节天线倾角。另外，STM32F072微控制器接口资源丰富，很方便的分配IO口实现控制多路电机，是一种低成本RCU远端控制单元，提升了市场竞争力。
附图说明
图1所示为中断采集霍尔开关信号调节天线倾角流程图。
图2所示为天线校准流程图。
具体实施方式
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，它是通过RCU来实现的。
其中，所述RCU包括：电机，用来充当改变天线倾角的动力机构；霍尔开关，用来反馈所述电机的转动圈数；STM32F0微控制器，用来接收所述霍尔开关反馈的信号并控制所述电机工作。
本实施例中，所述电机优选为直流有刷电机，所述霍尔开关安装在所述电机上。所述STM32F0微控制器优选为STM32F072型微控制器。所述外部设备优选为上位机。在其他实施方式中，所述外部设备为手持控制器、平板电脑，不限于本实施例。
实际调节天线倾角时，利用所述STM32F0微控制器内部的定时器产生PWM信号，所述STM32F0微控制器通过RS485接口与外部设备连接，并根据所述外部设备发出的指令改变所述PWM信号的频率和占空比，进而改变所述电机的运转速度、扭矩力。
具体地，所述天线倾角调节包括如下步骤：1)系统初始化；2)利用外部设备发出倾角调节指令，所述STM32F0微控制器接收到倾角调节指令后，通过定时器中断产生PWM信号控制所述电机启动进行倾角调节、并中断采集所述霍尔开关信号，直至所述电机运转到倾角调节指令指定位置；3)利用外部设备发出校准指令，所述STM32F0微控制器接收到倾角调节指令后，通过定时器中断产生PWM信号控制所述电机启动进行倾角校准。
结合图1所示，中断采集所述霍尔开关反馈信号进行倾角控制的方法为：
1)把所述霍尔开关检测信号连接到所述STM32F0微控制器的U6_18引脚，此引脚配置成外部中断下降沿触发方式，所述霍尔开关的圆盘具有两个检测点，当所述电机每转一圈C1，所述霍尔开关检测出两次下降沿信号并触发所述STM32F0微控制器外部中断两次，在每次触发中断时进入中断处理函数，中断处理函数中霍尔计数H累加一次。
2)根据霍尔计数H计算出所述电机经过减速后运转的圈数C2，C2＝H/(2*R)，由于所述电机配有减速箱，R代表减速箱的减速比。
3)在减速器的输出轴上固定传动梅花头，传动梅花头与一个螺杆拴在一起，螺杆外套一个带有内螺纹的螺杆连接件，所述螺杆连接件通过转接件、拉杆与移相器连接；所述电机经过减速后运转一圈，带动所述螺杆连接件前进或后退一个螺杆的螺纹间距S1，根据总的转动圈数可得移相器移动距离S2，S2＝S1*C2。
4)假设天线的移相器的最大调节角度A1，对应的最大调节距L1，调节距离与调节角度成均分状态，根据最大调节距L1、螺纹间距S1，计算出总的霍尔计数HZ＝L1/S1*2*R，进而计算出每0.1°倾角对应的霍尔计数HQ＝HZ/(A1*10)。
5)调节倾角时，根据检测到霍尔计算等于计算得到的霍尔计数停机，从而实现精准调节倾角的目的。
结合图2所示，所述倾角校准步骤为：首先控制所述电机运转到原点位置，该位置对应倾角最大位置；接着控制所述电机反转，并运转到最大可调位置，该位置对应倾角最小位置；然后控制所述电机正转，返回到系统中保存参数的倾角位置，完成整个校准过程。
本实施例中，所述电机运转到原点位置的判断方法为：通过检测所述霍尔开关停止计数时长来确定，当检测到一定时间T1内没有计数，就判断所述电机咔堵，运转到原点位置。
本实施例提供的一种天线倾角调节控制方法，采用性价比高的STM32F072微控制器作为控制中心，利用微控制器内部定时器产生精准PWM信号，外部设备(包括上位机软件、手持控制器等)通过RS485接口发指令改变此PWM信号频率和占空比，进而达到调驱动电机运转速度和扭矩力的目的，该方案与现有技术相比，具有成本低、体积小、转速增大扭力矩不变小(电流大小决定转速大小)等优点。同时，通过微控制器外部中断方式接收电机霍尔开关信号，微控制器经过分析处理此电机霍尔开关信号就可精准得出电机运转情况，进而精准控制电机调节天线倾角。另外，STM32F072微控制器接口资源丰富，很方便的分配IO口实现控制多路电机，是一种低成本RCU远端控制单元，提升了市场竞争力。
通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (8)

1.一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，它是通过RCU来实现的；其特征在于，所述RCU包括：电机，用来充当改变天线倾角的动力机构；霍尔开关，用来反馈所述电机的转动圈数；STM32F0微控制器，用来接收所述霍尔开关反馈的信号并控制所述电机工作；
实际工作时，采用所述STM32F0微控制器内部的定时器产生PWM信号，所述STM32F0微控制器通过RS485接口与外部设备连接，并根据所述外部设备发出的指令改变所述PWM信号的频率和占空比，进而改变所述电机的运转速度、扭矩力。
2.根据权利要求1所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，所述电机为直流有刷电机，所述霍尔开关安装在所述电机上。
3.根据权利要求1所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，所述STM32F0微控制器为STM32F072型微控制器。
4.根据权利要求1所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，所述外部设备为上位机、手持控制器中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，中断采集所述霍尔开关反馈信号的方法为：
1)把所述霍尔开关检测信号连接到所述STM32F0微控制器的U6_18引脚，此引脚配置成外部中断下降沿触发方式，所述霍尔开关的圆盘具有两个检测点，当所述电机每转一圈C1，所述霍尔开关检测出两次下降沿信号并触发所述STM32F0微控制器外部中断两次，在每次触发中断时进入中断处理函数，中断处理函数中霍尔计数H累加一次；
2)计算出所述电机经过减速后运转的圈数C2，C2＝H/(2*R)，R代表电机减速箱的减速比；
3)计算移相器移动距离S2，S2＝S1*C2，所述移相器通过拉杆、转接件、螺杆连接件、螺杆、传动梅花头与所述减速器的输出轴连接，S1代表螺杆的螺纹间距；
4)计算出每0.1°倾角对应的霍尔计数HQ，HQ＝HZ/(A1*10)，HZ为螺杆最大调节距L1对应的总霍尔计数，HZ＝L1/S1*2*R；A1为天线的移相器的最大调节角度，调节距离与调节角度成均分状态；
5)调节倾角时，根据检测到霍尔计算等于计算得到的霍尔计数停机，从而实现精准调节倾角的目的。
6.根据权利要求1所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)系统初始化；
2)利用所述外部设备发出倾角调节指令，所述STM32F0微控制器接收到倾角调节指令后，通过定时器中断产生PWM信号控制所述电机启动进行倾角调节、并中断采集所述霍尔开关信号，直至所述电机运转到倾角调节指令指定位置；
3)利用所述外部设备发出校准指令，所述STM32F0微控制器接收到倾角调节指令后，通过定时器中断产生PWM信号控制所述电机启动进行倾角校准。
7.根据权利要求6所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，校准步骤为：首先控制所述电机运转到原点位置，接着控制所述电机反转，并运转到最大可调位置；然后控制所述电机正转，返回到系统中保存参数的倾角位置，完成整个校准过程。
8.根据权利要求7所述的一种基于STM32F0微控制器的天线倾角调节控制方法，其特征在于，所述电机运转到原点位置的判断方法为：通过检测所述霍尔开关停止计数时长来确定，当检测到一定时间T1内没有计数，就判断所述电机咔堵，运转到原点位置。
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