金属分炼器设计毕业设计论文.docx
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金属分炼器设计毕业设计论文
毕业设计（论文）说明书
金属分炼器
学院电子信息工程学院
专业应用电子技术
指导教师
学生姓名
提交日期2014年05月03日
摘要：
本系统以ATMEL公司的ATmega16芯片为控制核心，采用L298驱动器驱动步进电机控制旋转角度，进而改变转角
，在0、45°、-45°，可以由键盘调整电机的初始位置，绝对误差≤5°。
系统通过模拟量位移传感器分辨出铁、铝、铜，并回收放到指定的位置。
系统利用步进电机旋转的角度对木板偏转角度进行实时测量，并采用LCD1602显示电机偏转角
及位移传感器检测的金属。
关键字：
ATmega16芯片，L298，位移传感器，LCD1602
目录
一．系统方案3
1.系统组成3
二.方案论证与比较3
1.电机控制模块控制选择3
2.显示模块选择4
三.理论分析与计算5
1.角度控制算法分析与计算5
四．系统电路设计5
1.最小系统电路设计5
2.控制之298驱动电路设计6
3.总体电路设计7
五.系统程序设计8
1.程序功能简介8
2.主函数流程图8
六.测试方案与测试结果9
1.测试仪器9
参考文献:
9
附录1：
主要元件清单9
附录2：
电路原理图10
1.1电路原理图10
附录3：
程序清单13
系统调试程序13
/*************************************18
1．系统方案
1.系统组成
根据题目要求，本系统系统设计主要包括三大大部分：
显示模块、金属分离模块、金属检测模块。
系统构成如图F-1-1，
下面对各部分进行方案论证。
系统构成如图F-1-1
二.方案论证与比较
1.电机控制模块控制选择
通过L298驱动器控制直流风扇的直流电机来实现。
L298是一款高压、大电流双全桥式驱动器，可以直接通过电源来调节输出电压，具有输出电压高（最高可达50V），可靠性高，占用空间小等特点。
该芯片可以直接受控于单片机IO口提供的信号。
因此，电路简单，控制方便，所以我们选择L298来做电机驱动。
2.显示模块选择
方案一：
采用数码管显示。
该方案具有程序简单，显示速度快等特点。
但数码管显示需要外加驱动芯片，且只能显示数字。
方案二：
使用基于ST7920的12864汉子图形点阵液晶显示。
LCD12864内置8192个中文汉字（16*16点阵）、128个字符（8*16点阵）及64*256点阵RAM（GDRAM），可采用串并口两种方式传输数据。
该方案显示信息量大，可显示汉字及图形，具有驱动电压低；功耗微小等优点。
方案三：
采用LCD1602显示。
1602内部集成有显示芯片，可以识别英文字母、阿拉伯数字和日语片假名；1602并口传输速度较快。
为方便调试及使用，本设计选用LCD1602液晶显示，在我们这次比赛中，只需要显示字母和角度，就没必要选择12864来显示。
三.理论分析与计算
1.角度控制算法分析与计算
本系统采用了“粗调+微调”纠错调节的方式来完成发挥部分要求的角度设定功能。
该方法调节效率高，绝对误差较小。
由于外部环境的干扰及风力与转速的复杂关系，我们不能直接得到转速（或者PWM波占空比）与转角的线性关系。
最后，通过测试，我们确定用“粗调+微调”逐步纠错的方法来稳定设定角度。
四．系统电路设计
1.最小系统电路设计
AVR最小系统由ATmega16单片机，ISP下载端口，晶振，复位电路及电源等组成。
ATmega16是基于增强的AVRRISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，具有片内振荡器的可编程的看门狗定时器。
其数据吞吐率高达1MIPS/MHz，具有高性能，低功耗的特点。
2.控制之298驱动电路设计
该电路为L298的接线电路。
本电路使能端（ENA和ENB）接高电平，通过控制输入IN1，IN2和IN3，IN4来控制电机。
L298可以驱动两个电机，OUT1，OUT2为一个输出组，OUT3，OUT4为另一个输出组。
本系统只能驱动一台电机。
IN1，IN2和IN3，IN4脚分别是控制OUT1，OUT2和OUT3，OUT4电机的输入电平。
输入与电机的运行关系如表1-2所示。
本系统将单片机产生的PWM波接L298的IN1输入端，IN2引脚接低电平。
当IN1输入为高电平时正转，IN2输入为低电平时被控电机停止。
所以，PWM占空比不同，电机转速也就不一样。
表1-2L298功能模块
电机运转状态
0
ⅹ
ⅹ
停止
1
1
0
正转
1
0
1
反转
1
1
1
立停
1
0
0
停止
3.总体电路设计
本系统整体电路设计包括的主要模块有：
单片机最小系统电路设计，L298驱动电路设计，矩阵按键电路设计，LCD1602液晶接线模块，模拟量位移传感器等。
五.系统程序设计
1.程序功能简介
为方便调试，系统程序分模块进行调试。
系统程序设计的主要模块包括：
电机驱动模块程序，角度测量模块程序，LCD1602液晶显示模块程序及金属检测分离模块程序等。
2.主函数流程图
六.测试方案与测试结果
1.测试仪器
铁、铝、铜、1602显示。
参考文献:
[1]三恒星科技编著.AVR单片机原理与应用实例.北京：
电子工业出版社，2009.7
[2]张军、宋涛编著.AVR单片机C语言程序设计实例精粹.北京：
电子工业出版社
附录1：
主要元件清单
序号
名称
型号
规格
数量
单位
备注
1
单片机
ATMEGA16L
DIP40
1
片
2
LCD1602液晶
DIP16
1
块
3
电机驱动芯片
L298
1
个
4
模拟量位移传感器
1
块
5
电解电容
10uF
16V
1
个
6
电解电容
220uF
25V
1
个
7
稳压管
7805
1
个
8
稳压管
7812
1
个
9
OPA2234
1
个
10
石英晶振
16MHZ
1
个
11
步进电机
1
个
附录2：
电路原理图
1.1电路原理图
电路原理图为系统整体控制部分原理图和电源部分原理图。
附录3：
程序清单
系统调试程序
/******************************************************/
金属分离器
/******************************************************/
#include
#include
#include"LCD1602.H"
unsignedcharCH[]={"0123456789"};
unsignedcharCH0[]={"....!
"};
unsignedcharCH1[]={"-----"};
unsignedcharCH2[]={"_Fe_Just..."};
unsignedcharCH3[]={"_Cu_Against..."};
unsignedcharspin[]={0x1F,0x20,0x4F,0x8F};
unsignedcharspin1[]={0x8F,0x40,0x2F,0x1F};
//#defineK10x01
//#defineK20x02
//#defineK30x04
#definecorner12
intADtemp,x,y,z,w;
unsignedintMotorFlag,MotorFlag1=0,ADFlag;
/*************************************************/
voidinitADC（void）
{
ADMUX|=（1<ACSR=（1<ADCSRA|=（1<//ADC使能，ADC开始转换，连续转换，中断使能，128分频
}
/*************************************************/
//ADC转换完成中断,ADC读取
/*************************************************/
SIGNAL（SIG_ADC）
{
ADtemp=ADCL;//获取ADC的值
ADtemp=（ADCH<<2）|（ADtemp>>6）;
}
/****************************/
//液晶显示
/****************************/
voidLCD_display（unsignedchartemp）
{
unsignedinti;
if（temp==0）
{
for（i=0;i<11;i++）LCD_read_com（CH2[i]）;
}
if（temp==1）
{
for（i=0;i<11;i++）LCD_read_com（CH3[i]）;
}
if（temp==2）
{
for（i=0;i<11;i++）LCD_read_com（CH0[i]）;
}
if（temp==3）
{
for（i=0;i<11;i++）LCD_read_com（CH1[i]）;
}
}
voidLCD_displays（unsignedchartemp）
{
x=ADtemp/1000;
y=ADtemp%1000/100;
z=ADtemp%1000%100/10;
w=ADtemp%10;
LCD_write_com（0X80）;
LCD_read_com（CH[x]）;
LCD_read_com（CH[y]）;
LCD_read_com（CH[z]）;
LCD_read_com（CH[w]）;
LCD_display（temp）;
}
/****************************/
//电机控制
/****************************/
voidMT（unsignedinttemp）
{
unsignedinti,j,h,l;
if（temp==1）
{
for（j=0;jfor（i=0;i<4;i++）
{
LCD_displays（ADFlag）;
PORTD=spin1[i];
h=j/10;
l=j%10;
LCD_write_com（0x80+0x40）;
LCD_read_com（CH[h]）;
LCD_read_com（CH[l]）;
}
}
if（temp==0）
{
for（j=0;jfor（i=0;i<4;i++）
{
LCD_displays（ADFlag）;
PORTD=spin[i];
h=j/10;
l=j%10;
LCD_write_com（0x80+0x40）;
LCD_read_com（CH[h]）;
LCD_read_com（CH[l]）;
}
}
LCD_write_com（0x80+0x40）;
LCD_read_com（CH[10]）;
LCD_read_com（CH[10]）;
}
voidADcom（）
{
intttp;
ttp=ADtemp;
if（ttp>=0&&ttp<=450）ADFlag=0;
if（ttp>=450&&ttp<=700）ADFlag=1;
if（ttp>=700&&ttp<=900）ADFlag=2;
if（ttp>=900&&ttp<=1024）ADFlag=2;
if（ADFlag==1）
{
MT（ADFlag）;
MotorFlag1=1;
}
if（ADFlag==0）
{
MT（ADFlag）;
MotorFlag1=2;
}
if（ADFlag==2）
{
LCD_displays（ADFlag）;
}
}
voidMTcom（）
{
unsignedinti,j;
if（MotorFlag1==1）
{
for（j=0;jfor（i=0;i<4;i++）
{
PORTD=spin[i];
LCD_displays（3）;
}
}
if（MotorFlag1==2）
{
for（j=0;jfor（i=0;i<4;i++）
{
PORTD=spin1[i];
LCD_displays（3）;
}
}
delay（10）;
MotorFlag1=0;
}
/****************************/
//按键扫描
/****************************/
/*
voidkey（）
{
signedchartemp;
PORTD=0xff;
MotorFlag=0;
LCD_display（MotorFlag）;
temp=PIND;
if（temp==~K1）
{
delay（10）;
if（temp==~K1）
{
MotorFlag=1;
LCD_display（n）;
MT（MotorFlag）;
while（temp==~K1）temp=PIND;
MotorFlag1=0;
MotorFlag2=0;
}
}
temp=PIND;
if（temp==~K2）
{
delay（10）;
if（temp==~K2）
{
MotorFlag=2;
LCD_display（MotorFlag）;
MT（MotorFlag）;
while（temp==~K2）temp=PIND;
MotorFlag1=0;
MotorFlag2=1;
}
}
}*/
intmain（void）
{
LCD_init（）;
DDRD=0X00;
DDRB=0XFF;
initADC（）;
sei（）;
while
（1）
{
ADcom（）;
MTcom（）;
//delay（10000）;
}
}
/*************************************
1602.H文件
************************************/
#include
#defineRS1PORTB|=0x01
#defineRS0PORTB&=0x00
#defineRW1PORTB|=0x02
#defineRW0PORTB&=0x00
#defineEN1PORTB|=0x04
#defineEN0PORTB&=0x00
unsignedcharzi[]={"_zby:
1119013207_"};
voiddelay（unsignedintx）
{
unsignedinti,j;
for（i=0;ifor（j=0;j<5;j++）;
}
voidLCD_write_com（unsignedcharcom）
{
RS0;
delay（5）;
PORTC=com;
delay（5）;
EN1;
delay（5）;
EN0;
}
voidLCD_read_com（unsignedcharcom）
{
RS1;
delay（5）;
PORTC=com;
delay（5）;
EN1;
delay（5）;
EN0;
}
voidLCD_init（）
{
DDRC=0XFF;
DDRB=0XFF;
PORTC=0X00;
RW0;
LCD_write_com（0x38）;
LCD_write_com（0x0c）;
LCD_write_com（0x06）;
LCD_write_com（0x01）;
}
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