MCS-51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)在智能小車中的應(yīng)用自動(dòng)化112蔡宇鋮

1、附10嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 綜 合 實(shí) 踐實(shí)施計(jì)劃報(bào)告（開(kāi)題報(bào)告）書(shū) 課題名稱：MCS-51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)在智能小車中的應(yīng)用 學(xué) 生： 蔡宇鋮 所在分院： 機(jī)電與汽車分院 專業(yè)班級(jí)： 電氣自動(dòng)化112 指導(dǎo)教師： 李武朝 二 零 一 四 年 三 月設(shè)計(jì)（論文）題目MCS-51單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)在智能小車中的應(yīng)用一、 選題的背景和意義：1. 課題研究的背景隨著現(xiàn)代科技的飛速發(fā)展，單片機(jī)已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)由于體積小，功耗低兩個(gè)基本特征，在通訊、家電、工業(yè)控制、儀器儀表、汽車等產(chǎn)品中都可以看到單片機(jī)的身影。單片機(jī)技術(shù)也隨著集成電路技術(shù)的進(jìn)步在近幾年飛速的發(fā)展，這種發(fā)展可

2、以分為兩方面：一方面在硬件上單片機(jī)內(nèi)部集成了越來(lái)越多的功能部件，如A/D、D/A、PWM、WATCHDOG、LCD驅(qū)動(dòng)、串行口、大容量FLASH存儲(chǔ)器等；另一方面在開(kāi)發(fā)手段上從匯編語(yǔ)言向高級(jí)C語(yǔ)言過(guò)度，計(jì)算機(jī)仿真調(diào)試，IAP，ISP技術(shù)的應(yīng)用使單片機(jī)開(kāi)發(fā)周期大大的縮短，為各類產(chǎn)品更新，軟件的升級(jí)提供了可靠的技術(shù)保障。在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，由于歷史的原因，目前在國(guó)內(nèi)仍然以8051系列單片機(jī)為主。作為機(jī)電一體化專業(yè)的學(xué)生，非常有必要通過(guò)對(duì)實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制作，了解現(xiàn)代IT產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)全流程。全面提高機(jī)，電，光，算知識(shí)的綜合應(yīng)用能力，掌握從系統(tǒng)級(jí)，電路級(jí)，到芯片級(jí)各個(gè)層次的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)手段?；谏鲜鲈?/p>

3、因，我選擇此設(shè)計(jì)課題，在此設(shè)計(jì)過(guò)程中，將會(huì)用到多門學(xué)科的理論知識(shí)，復(fù)習(xí)和鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，更重要的是培養(yǎng)了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，還有鍛煉了動(dòng)手能力，是一次很好的實(shí)踐，對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作也會(huì)有所幫助。2. 課題研究的意義科技的進(jìn)步帶動(dòng)了產(chǎn)品的智能化，單片機(jī)的應(yīng)用更是加快了發(fā)展的步伐，它的應(yīng)用范圍日益廣泛，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了計(jì)算機(jī)科學(xué)的領(lǐng)域。小到玩具、信用卡、大到航天器、機(jī)器人、從實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、模糊控制等智能系統(tǒng)到人類的日常生活，到處都離不開(kāi)單片機(jī),此設(shè)計(jì)正是單片機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。此設(shè)計(jì)通過(guò)實(shí)現(xiàn)了小車的無(wú)人駕駛，通過(guò)對(duì)路面的檢測(cè)，由單片機(jī)來(lái)判斷控制其小車的反應(yīng)情況，使其變得智

4、能化，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的前進(jìn)，轉(zhuǎn)彎，停止功能。此系統(tǒng)還不斷的完善后可以應(yīng)用到道路檢測(cè)，安全巡邏中，能滿足社會(huì)的需要。二、 課題研究的主要內(nèi)容：1. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)a) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理及框圖b) 單片機(jī)的介紹c) 步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)電路2. 電源電路3. 原理圖和電路板的制作4. 軟件設(shè)計(jì)a) 定時(shí)器的中斷b) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊c) 源程序5. 調(diào)試a) 硬件調(diào)試b) 軟件調(diào)試c) 硬軟件綜合挑時(shí)候6. 總結(jié)三、 主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：本選題是用單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)智能小車,通過(guò)對(duì)路面的檢測(cè)能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)的前進(jìn),左右轉(zhuǎn)彎,后退等基本功能,能夠方便的應(yīng)用于路面的安全巡檢。小車的控制單元主要包括傳感器及調(diào)理電路,步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)

5、動(dòng)電路,控制器三個(gè)部分。小車的行動(dòng)離不開(kāi)傳感器通過(guò)兩個(gè)紅外光電傳感器,根據(jù)路面的情況分別輸出高低信號(hào),由于傳感器檢測(cè)到的信號(hào)比較微弱,通過(guò)比較運(yùn)放將其信號(hào)擴(kuò)大,調(diào)理,使其輸出兼容 TTL 電平，以便與控制器接口?？刂葡到y(tǒng),這里采用 AT89C51控制器按一定的時(shí)鐘周期對(duì)光電檢測(cè)器的輸入信號(hào)采樣檢測(cè),根據(jù)光電檢測(cè)器的狀態(tài),判斷小車的動(dòng)作,給步進(jìn)電機(jī)輸出正確的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)定時(shí)器中斷用匯編語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的控制，改變定時(shí)器的初值控制小車的速度。電機(jī)部分，在這里采用的是四相八拍反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)上只要按一定的時(shí)鐘周期(不小于 1.25ms)，往四個(gè)控制端循環(huán)輸出一組固定的控制字即

6、可，因左右論輪的安裝是反向的，要前進(jìn)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)必須是反向的，這里的方向可以由通電順序來(lái)改變，如左轉(zhuǎn),左輪停止右輪轉(zhuǎn)動(dòng)就可以了;反之,右轉(zhuǎn)時(shí)，右輪停止左輪轉(zhuǎn)動(dòng)便是，要使步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，只要輸出其他的固定的控制字即可.步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行還要一個(gè)驅(qū)動(dòng)電路,這里采用 ULN2803 驅(qū)動(dòng)芯片。最后,由于系統(tǒng)各部分的驅(qū)動(dòng)電壓，電流的不同，在電源的設(shè)計(jì)上，用 7805 進(jìn)行轉(zhuǎn)換,滿足各個(gè)模塊的需要。在軟件設(shè)計(jì)方面,則分為三個(gè)模塊,即數(shù)據(jù)采集模塊,信號(hào)處理模塊,控制器控制電機(jī)模塊。此設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,采用傳統(tǒng)的單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程,通過(guò)編譯成機(jī)器語(yǔ)言,再由通信軟件將機(jī)器碼文件送入單片機(jī)聯(lián)機(jī)經(jīng)KEILC51仿真調(diào)試，多次驗(yàn)證結(jié)果的正確性。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí)間（迄止日期）工 作 內(nèi) 容 2011.9.19-2011.9.25收集與畢業(yè)設(shè)計(jì)課題有關(guān)的資料，對(duì)所收集的資料進(jìn)行整理和取舍：查閱設(shè)計(jì)參考書(shū)和手冊(cè)等2011.9.25-2011.9.30完成選題表、開(kāi)題報(bào)告2011.10.1-2011.10.30完成設(shè)計(jì)，提交設(shè)計(jì)初稿，請(qǐng)指導(dǎo)老師指導(dǎo)修改2011.10.31-