悬挂运动控制系统详版样本Word下载.docx

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Keywords:

78E52，stepmotor，Infraredphotoelectricsensor

1.系统设计……………………………………………………………………………………　３

1.1设计规定…………………………………………………………………………………　3

1.1.1总体规定………………………………………………………………………………３

1.1.2基本某些………………………………………………………………………………3

1.1.3发挥某些…………………………………………………………………………………3

1.2方案比较与论证…………………………………………………………………………3

1.2.1驱动机构选取………………………………………………………………………　3

1.2.2编程语言选取…………………………………………………………………………4

1.2.3显示模块选取…………………………………………………………………………4

1.3系统总体设计……………………………………………………………………………4

2.硬件单元电路设计……………………………………………………………………………5

2.1键盘与显示电路设计……………………………………………………………………　5

2.2步进电机驱动电路设计………………………………………………………………　7

2.3反射式红外线传感器模块设计……………………………………………………………8

3.系统软件设计……………………………………………………………………………　8

3.1控制系统软件总体设计……………………………………………………………8

3.2画任意设定线段………………………………………………………………………9

3.3画圆………………………………………………………………………………………10

3.4画设定终点坐标线段…………………………………………………………………13

3.5步进电机软件控制………………………………………………………………………13

3.6红外寻迹…………………………………………………………………………………15

4.系统调试……………………………………………………………………………………16

4.1测试使用仪器…………………………………………………………………………16

4.2步进电机驱动电路调试……………………………………………………………17

4.3画直设定坐标线段测试………………………………………………………………17

4.4.画圆程序测试………………………………………………………………………18

4.4.1第一次画圆……………………………………………………………………………18

4.4.2初次改进………………………………………………………………………………18

4.4.2第二次改进……………………………………………………………………………18

4.4.3第三次改进………………………………………………………………………………19

5．结论与总结…………………………………………………………………………………19

参照文献………………………………………………………………………………………20附录1重要元器件清单………………………………………………………………………21

附录2系统使用阐明…………………………………………………………………………22

1.系统设计

1.1设计规定

1.1.1总体规定

设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）板上运动。

在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮吊绳控制一物体在板上运动，运动范畴为80cm×

100cm。

物体形状不限，质量不不大于100克。

物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。

板上标有间距为1cm浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点。

1.1.2基本某些

（1）控制系统可以通过键盘或其她方式任意设定坐标点参数；

（2）控制物体在80cm×

100cm范畴内作自行设定运动，运动轨迹长度不不大于100cm，物体在运动时可以在板上画出运动轨迹，限300秒内完毕；

（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm圆周运动，限300秒内完毕；

（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定一种坐标点（两点间直线距离不不大于40cm）。

1.1.3发挥某些

（1）可以显示物体中画笔所在位置坐标；

（2）控制物体沿板上标出任意曲线运动（见示意图），曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；

曲线前一某些是持续，长约30cm；

后一某些是两段总长约20cm间断线段，间断距离不不不大于1cm；

沿持续曲线运动限定在200秒内完毕，沿间断曲线运动限定在300秒内完毕；

（3）其她

1.2方案比较与论证

1.2.1驱动机构选取

依照题目规定,要用小型电机来控制图板两边细线进行收放来调节物体在斜板上运动。

小型电机咱们可以选用直流电机或步进电机。

下面是对两种电机分析和比较。

方案一:

采用直流电机作为系统重要动力机构.直流电机是寻常生活中比较惯用电机类型.直流电机可以采用由小功率三极管8050和8550构成简朴H型PWM电路作为直流电机驱动.虽然,只需要D/A转换芯TLC5615、脉宽调制芯片TL494、光隔离芯片TLP521等就可以完毕单片机对直流电机控制,其调速也比较平滑.但是本次设计中用到两个电机互相配合来调节物体升降，规定很高精度，直流电机较难实现。

方案二:

采用步进电机作为系统重要动力机构.步进电机是一种用脉冲信号进行控制,并将电脉冲转换成角位移或线位移控制电机.它可以看作是一种特殊运营方式同步电机.它由专用电源供应电脉冲,每输入一种脉冲,步进电机就移进一步.这种电机运动方式与普通匀速旋转电动机有一定差别,它是步进式运动,由于步进电机是受脉冲信号控制,因此它适合于作为数字控制系统伺服元件.这就可以用单片机给它送脉冲顺序和频率变化来达到较为精准控制步进电机转向和转速.这就能基本可以满足题目规定——通过调节电机转向和转速来更为精准调节两条细线收放,来控制物体在板上运动.

通过度析、比较和论证,最后结合题目实际规定,采用了转速和转向都容易达到较为精准控制混合式步进电机.

1.2.2编程语言选取

方案一:

采用汇编语言来进行程序编写.汇编语言是低档语言,因而设计人员对单片机硬件构造要有较详细理解,编程时对数据存储、寄存器和工作单元使用等要由设计者安排，一但程序较长，功能较复杂时，其程序就显得不够条理化。

并且汇编语言对数学计算显得较弱，精度也不太抱负。

采用C语言进行程序编写,C语言功能丰富,表达能力强,使用灵活以便,应用面广,目的程序效率高,可移植性好,即具备高档语言长处,又具备低档语言许多特点.因而,C语言特别适合于编写系统软件.C语言简洁、紧凑，使用以便、灵活；

运算符丰富；

数据构造丰富；

具备构造化控制语句，用函数作为程序模块单位，便于实现程序模块化；

生成目的代码质量高，程序执行效率高。

其中运算功能强大非常有实用价值。

通过度析、比较和论证，最后结合题目实际规定，采用了C语言来实现数学运算较为复杂本次设计。

1.2.3显示模块选取

显示界面能较好让使用者理解系统运营状态和操作成果。

显示界面显示效果和显示信息可以充分反映出设计者设计理念和编程技术。

采用点阵式液晶显示屏（LCD）显示.虽然其功能强大,可显示各种字体子数、中文、图象，还可以自定义显示内容，但是编程复杂，需要完毕大量显示编程工作。

并且它也得占用单片机诸多接口。

会影响其她功能模块实现。

方案二：

采用八段数码显示管（LED）显示。

虽然只能显示很有限符号和数码字，但完全可以满足本设计数字显示规定，且编程很简朴。

用串行显示其占用单片机I/O口也很少。

通过度析、比较、和论证，最后依照题目实际规定，考虑到两者价格，采用了后者。

1.3系统总体设计

系统方框图如图1—1所示

图1—1

本系统可通过键盘输入来选取工作模式和设定详细坐标，LED显示模块实时显示操作者所选取工作模式、详细输入参数和物体中画笔所在位置坐标。

单片机依照输入工作模式和设定详细坐标参数，从I/O中口P0口低四位和P2口低四位给左右两个步进电机发送相应频率和数量脉冲，脉冲通过步进电机驱动电路后，从而达到对步进电机正反转和加减速控制，最后实现对物体运动控制。

2.硬件单元电路设计

硬件电路设计是整个系统功能实现必要条件，是设计成功基本。

因而硬件单元电路设计也马虎不得，认真地做好准备。

2.1键盘与显示电路

本设计中为了尽量节约单片机I/O口，采用了具备128段LED显示及64键键盘控制芯片BC7281A,其特点是可驱动8位或16位数码管显示或64/