[論文精品] 位置隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)： 審定成績(jī)： 自 動(dòng) 化 學(xué) 院計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)報(bào)告 設(shè)計(jì)題目：位置隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)單位（二級(jí)學(xué)院）： 自 動(dòng) 化 學(xué) 院 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 自動(dòng)化 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2010 年 6 月自動(dòng)化學(xué)院制一、 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)一隨動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)傳感器檢測(cè)障礙物的方向，判斷和現(xiàn)有方向的角度，通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)角度跟蹤。設(shè)計(jì)目的：1) 掌握a/d轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口連線；2) 掌握步進(jìn)電機(jī)控制原理；3) 掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；設(shè)計(jì)要求：1） 畫(huà)出控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；2） 選擇合適元器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，畫(huà)出電路原理圖；3） 畫(huà)出系統(tǒng)

2、功能實(shí)現(xiàn)流程圖；4） 編寫(xiě)控制程序。二、 設(shè)計(jì)報(bào)告位置隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：通過(guò)對(duì)位置隨動(dòng)系統(tǒng)的分析，傳感器檢測(cè)障礙物的方向，判斷和現(xiàn)有方向的角度，編寫(xiě)程序?qū)崿F(xiàn)串口控制步進(jìn)電機(jī)的正傳、反轉(zhuǎn)、停止、速度控制，實(shí)現(xiàn)角度跟蹤，然后采用激光傳感器檢測(cè)障礙物和它距本系統(tǒng)的距離，當(dāng)激光傳感器沒(méi)有檢測(cè)到障礙物時(shí)，兩控制步進(jìn)電機(jī)在規(guī)定水平和垂直的角度內(nèi)不停的掃描。當(dāng)激光傳感器檢測(cè)到障礙物時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)對(duì)障礙物進(jìn)行跟蹤。畫(huà)出了控制結(jié)構(gòu)圖，利用keil軟件編程并用proteus仿真，最后在硬件電路上位置隨動(dòng)。本系統(tǒng)操作使用方便，測(cè)試可靠性和準(zhǔn)確度較高，外部干擾小。關(guān)鍵字： 位置隨動(dòng)系統(tǒng) 步進(jìn)電機(jī) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)

3、設(shè)計(jì)方法本系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖一題所示：89c51激光傳感器步進(jìn)電機(jī)基本電路uln2003驅(qū)動(dòng)芯片超聲波傳感器液晶顯示器顯示到障礙物的距離圖一 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖隨動(dòng)控制系統(tǒng)又名伺服控制系統(tǒng)，是一種以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)，使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)要求具有響應(yīng)速度快、定位準(zhǔn)確、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大等特點(diǎn)。其參考輸入是變化規(guī)律未知的任意時(shí)間函數(shù)。隨動(dòng)系統(tǒng)的重要指標(biāo)以跟隨性能為主。l 硬件部分本系統(tǒng)用到的硬件如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)：89c51單片機(jī)；激光傳感器：采用有效量程為01.5米的發(fā)收一體激光傳感器傳感器；uln2003步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片：提供小于50v的電壓步進(jìn)電機(jī)：四相八拍電機(jī)，電壓為5v-12

4、v，步距角5.625，衰減比為64；本系統(tǒng)的工作原理圖如圖二所示：l 軟件部分程序流程圖如圖三所示：開(kāi)始初始化順時(shí)針?lè)较驋呙?0度逆時(shí)針?lè)较驋呙?0度左轉(zhuǎn)返回停止轉(zhuǎn)動(dòng)右轉(zhuǎn)是否檢測(cè)到障礙物是否檢測(cè)到障礙物是否否是障礙物是左邊還是右邊否右左中間激光對(duì)準(zhǔn)障礙物否否是(一) 系統(tǒng)的工作原理步進(jìn)電機(jī)工作原理：一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步進(jìn)電動(dòng)卻是一步一步轉(zhuǎn)動(dòng)的，故叫步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。每輸入一個(gè)沖信號(hào)，該電動(dòng)機(jī)就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。因此步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰频膱?zhí)行元件。我們采用的是28byj48步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)為四相八拍電機(jī)，電壓為dc5v-12v。當(dāng)對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以

5、連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。每一個(gè)脈沖信號(hào)對(duì)應(yīng)步進(jìn)電機(jī)的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。四相步進(jìn)電機(jī)可以在不同的通電方式下運(yùn)行，通電方式有為八拍:a-ab-b-bc-c-cd-d-da-a。其相序表如下步序：3 2 1 0 1 0 0 0 1 01h 2 0 0 1 1 03h 3 0 0 1 0 02h 4 0 1 1 0 06h 5 0 1 0 0 04h 6 1 1 0 0 0ch 7 1 0 0 0 08h8 1 0 0 1 09h主要技術(shù)參數(shù)：相數(shù)4、電流92ma電阻13、步鉅角5.625、衰減比為1/64、空載牽

6、出頻率800pps空載牽入頻率500pps、牽入轉(zhuǎn)矩78.4mn.m、接線指示a（橙）、b（黃）、c（藍(lán)）、d（灰）、e（紅，中點(diǎn)）。三、 設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)對(duì)位置系統(tǒng)隨動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓我們加強(qiáng)了搜集資料和動(dòng)手的能力，激光傳感器的采用，89c51單片機(jī)的選取，還有28byj48步進(jìn)電機(jī)的采用，都是經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析和討論選出來(lái)的。希望在接下來(lái)的學(xué)習(xí)當(dāng)中能夠更上一層樓。四、 參考文獻(xiàn)1 王平,蔣建春.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用m.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.1.2 張毅剛.單片機(jī)原理及應(yīng)用m.北京:高等教育出版社,2008.6.3 穆福順.自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)j.火控雷達(dá)技術(shù),2009,9(3).4 陳勇,陳亞愛(ài)

7、.電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)m.北京:電子工業(yè)出版社,2007.5.五、 附錄程序：#include#include intrins.h#define n 64 /減速比unsigned char code table1=detecting object;unsigned char code table2=distace = . cm; /10 12unsigned char data dist_temp3;sbit left_light = p00;sbit right_light = p01;sbit mid_light = p02;sbit up_light = p03;sbit down_ligh

8、t = p04;sbit center_light = p05;sbit csout = p34;sbit rs = p35;sbit rw = p36;sbit lcden = p37;unsigned char flag,time,receiveok,ct; /1左，2中，3右 4上 5中 6下unsigned char code rotate_r8 = 0x99,0x11,0x33,0x22,0x66,0x44,0xcc,0x88;void delay_nm(unsigned char z) unsigned char x; while(z-) for(x = 0;x 0;x-)for(

9、y = 600;y 0;y-);void write_com(unsigned char com)rs = 0;lcden = 0;p2 = com;delay_ms(5);lcden = 1;delay_ms(5);lcden = 0;void write_dat(unsigned char dat)rs = 1;lcden = 0;p2 = dat;delay_ms(5);lcden = 1;delay_ms(5);lcden = 0;void ccout() /超聲波發(fā)射函數(shù)unsigned char i,j; csout = 0;for(j = 0;j 12;j+) csout = c

10、sout; for(i = 0;i 12;i+) _nop_(); csout = 1;void dataprocess() /計(jì)算距離并分解 long time = 0; time = th0; time = (time 8)|tl0; time *= 173; /距離 time = time/10000; /單位:cm dist_temp0 = time%10; dist_temp1 = time%100/10; dist_temp2 = time/100;void csbcj_start()unsigned char i;tmod = 0x01;/t0定時(shí)器方式1th0 = 0x00;

11、tl0 = 0x00; time = 0; et0 = 1;it0 = 0;/int0負(fù)邊沿觸發(fā)ex0 = 1;tr0 = 1;ea = 1; ccout(); ct = 100; while(-ct); /等待一段時(shí)間讓超聲波去檢測(cè) tr0 = 0;ex0 = 0; if(receiveok = 1) /接收成功 dataprocess(); /數(shù)據(jù)處理 write_com(0x80+0x40+10); write_dat(dist_temp2); write_com(0x80+0x40+12); write_dat(dist_temp1); write_dat(dist_temp0); r

12、eceiveok = 0; /清除接收成功標(biāo)志 for(i = 0;i 3;i+) dist_tempi = 0; elsewrite_com(0x80+0x40+10); write_dat(dist_temp2); write_com(0x80+0x40+12); write_dat(dist_temp1); write_dat(dist_temp0);void right_rotate()unsigned char r,i,j;for(r = 0;r n;r+) for(j = 0;j 8;j+)for(i = 0;i 8;i+)p1 = rotate_ri&0x0f;if(mid_li

13、ght = 0)delay_ms(5);if(mid_light = 0)flag = 2;csbcj_start();break;delay_nm(10);if(flag = 2)break; if(flag = 2)break;flag = 0;void left_rotate()unsigned char r,j;char i;for(r = 0;r n;r+)for(j = 0;j = 0;i-)p1 = rotate_ri&0x0f;if(mid_light = 0)delay_ms(5);if(mid_light = 0)flag = 2;csbcj_start();break;d

14、elay_nm(10);if(flag = 2)break;if(flag = 2)break;flag = 0;void up_rotate()unsigned char r,j;char i;for(r = 0;r n;r+) for(j = 0;j = 0;i-)p1 = rotate_ri&0xf0;if(center_light = 0)delay_ms(5);if(center_light = 0)flag = 5;csbcj_start();break;delay_nm(10);if(flag = 5)break; if(flag = 5)break;flag = 0;void

15、down_rotate()unsigned char r,i,j;for(r = 0;r n;r+) for(j = 0;j 8;j+)for(i = 0;i 8;i+)p1 = rotate_ri&0xf0;if(center_light = 0)delay_ms(5);if(center_light = 0)flag = 5;csbcj_start();break;delay_nm(10);if(flag = 5)break; if(flag = 5)break;flag = 0;void main()unsigned char r,j;char i;flag = 0;rw = 0;wri

16、te_com(0x38);write_com(0x0c);write_com(0x06);write_com(0x01);write_com(0x80);for(j = 0;j 16;j+)write_dat(table1j);for(j = 0;j 16;j+)write_dat(table2j);while(1)while(1)/順時(shí)針巡查for(r = 0;r n;r+)for(j = 0;j 8;j+)for(i = 0;i 8;i+) p1 = rotate_ri;if(mid_light = 0)delay_ms(2);if(mid_light = 0)flag = 2;break

17、;if(left_light = 0)delay_ms(2);if(left_light = 0)flag = 1;break;if(right_light = 0)delay_ms(2);if(right_light = 0)flag = 3;break;if(up_light = 0)delay_ms(2);if(up_light = 0)flag = 4;break;if(center_light = 0)delay_ms(2);if(center_light = 0)flag = 5;break;if(down_light = 0)delay_ms(2);if(down_light =

18、 0)flag = 6;break;delay_nm(10);if(flag != 0) break;if(flag != 0)break; if(flag != 0)break;/逆時(shí)針巡查delay_ms(100);for(r = 0;r n;r+)for(j = 0;j =0;i-)p1 = rotate_ri;if(mid_light = 0)delay_ms(2);if(mid_light = 0)flag = 2;break;if(left_light = 0)delay_ms(2);if(left_light = 0)flag = 1;break;if(right_light = 0)delay_ms(2);if(right