[論文精品] 位置隨動系統(tǒng)設(shè)計

1、指導(dǎo)教師評定成績： 審定成績： 自 動 化 學(xué) 院計算機控制技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計報告 設(shè)計題目：位置隨動系統(tǒng)設(shè)計單位（二級學(xué)院）： 自 動 化 學(xué) 院 學(xué) 生 姓 名： 專 業(yè)： 自動化 班 級： 學(xué) 號： 指 導(dǎo) 教 師： 設(shè)計時間： 2010 年 6 月自動化學(xué)院制一、 設(shè)計題目設(shè)計一隨動系統(tǒng)，通過傳感器檢測障礙物的方向，判斷和現(xiàn)有方向的角度，通過控制步進電機調(diào)整轉(zhuǎn)角，實現(xiàn)角度跟蹤。設(shè)計目的：1) 掌握a/d轉(zhuǎn)換與單片機的接口連線；2) 掌握步進電機控制原理；3) 掌握自動控制系統(tǒng)設(shè)計方法；設(shè)計要求：1） 畫出控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；2） 選擇合適元器件進行電路設(shè)計，畫出電路原理圖；3） 畫出系統(tǒng)

2、功能實現(xiàn)流程圖；4） 編寫控制程序。二、 設(shè)計報告位置隨動系統(tǒng)設(shè)計摘要：通過對位置隨動系統(tǒng)的分析，傳感器檢測障礙物的方向，判斷和現(xiàn)有方向的角度，編寫程序?qū)崿F(xiàn)串口控制步進電機的正傳、反轉(zhuǎn)、停止、速度控制，實現(xiàn)角度跟蹤，然后采用激光傳感器檢測障礙物和它距本系統(tǒng)的距離，當(dāng)激光傳感器沒有檢測到障礙物時，兩控制步進電機在規(guī)定水平和垂直的角度內(nèi)不停的掃描。當(dāng)激光傳感器檢測到障礙物時，控制步進電機對障礙物進行跟蹤。畫出了控制結(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。本系統(tǒng)操作使用方便，測試可靠性和準確度較高，外部干擾小。關(guān)鍵字： 位置隨動系統(tǒng) 步進電機 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)

3、設(shè)計方法本系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖一題所示：89c51激光傳感器步進電機基本電路uln2003驅(qū)動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)圖隨動控制系統(tǒng)又名伺服控制系統(tǒng)，是一種以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)，使用在伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動電機要求具有響應(yīng)速度快、定位準確、轉(zhuǎn)動慣量較大等特點。其參考輸入是變化規(guī)律未知的任意時間函數(shù)。隨動系統(tǒng)的重要指標以跟隨性能為主。l 硬件部分本系統(tǒng)用到的硬件如下：單片機：89c51單片機；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步進電機驅(qū)動芯片：提供小于50v的電壓步進電機：四相八拍電機，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：開始初始化順時針方向掃描70度逆時針方向掃描70度左轉(zhuǎn)返回停止轉(zhuǎn)動右轉(zhuǎn)是否檢測到障礙物是否檢測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準障礙物否否是(一) 系統(tǒng)的工作原理步進電機工作原理：一般電動機都是連續(xù)旋轉(zhuǎn)，而步進電動卻是一步一步轉(zhuǎn)動的，故叫步進電動機。每輸入一個沖信號，該電動機就轉(zhuǎn)過一定的角度。因此步進電動機是一種把脈沖變?yōu)榻嵌任灰频膱?zhí)行元件。我們采用的是28byj48步進電機，該步進電機為四相八拍電機，電壓為dc5v-12v。當(dāng)對步進電機施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時，它可以

5、連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動。每一個脈沖信號對應(yīng)步進電機的某一相或兩相繞組的通電狀態(tài)改變一次，也就對應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個步距角。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個齒距。四相步進電機可以在不同的通電方式下運行，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）、d（灰）、e（紅，中點）。三、 設(shè)計總結(jié)通過對位置系統(tǒng)隨動系統(tǒng)的設(shè)計，讓我們加強了搜集資料和動手的能力，激光傳感器的采用，89c51單片機的選取，還有28byj48步進電機的采用，都是經(jīng)過詳細分析和討論選出來的。希望在接下來的學(xué)習(xí)當(dāng)中能夠更上一層樓。四、 參考文獻1 王平,蔣建春.計算機控制技術(shù)及應(yīng)用m.北京:機械工業(yè)出版社,2010.1.2 張毅剛.單片機原理及應(yīng)用m.北京:高等教育出版社,2008.6.3 穆福順.自動測量系統(tǒng)設(shè)計j.火控雷達技術(shù),2009,9(3).4 陳勇,陳亞愛

7、.電機與拖動基礎(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定時器方式1th0 = 0x00;

11、tl0 = 0x00; time = 0; et0 = 1;it0 = 0;/int0負邊沿觸發(fā)ex0 = 1;tr0 = 1;ea = 1; ccout(); ct = 100; while(-ct); /等待一段時間讓超聲波去檢測 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