基于步進(jìn)電機的自動平衡系統(tǒng)方案

1、 PAGE21 / NUMPAGES21基于步進(jìn)電機的自動平衡系統(tǒng)基于步進(jìn)電機的自動平衡系統(tǒng)摘 要本系統(tǒng)以設(shè)計題目的要求為目的，采用89C52單片機為控制，利用角度傳感器，跟蹤單擺的角度來控制步進(jìn)電機轉(zhuǎn)的角度，實現(xiàn)平木板與地面保持水平的功能。整個系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性能高。實驗測試結(jié)果滿足要求，本文著重介紹了該系統(tǒng)的硬件設(shè)計方法與測試結(jié)果分析。關(guān)鍵詞：角度傳感器，步進(jìn)電機，STC89C52RCAbstractThe system requirements for the purpose of a design, using 89C52 microcontroller to control

2、the use of angle sensors, tracking the angle of the pendulum to control the angle of the stepper motor turn Maintain the level of wood to achieve the level with the surface features. The whole system simple circuit structure, high reliability. Real Test results meet the requirements, this article fo

3、cuses on the system hardware design and test results. Keywords: angle sensor, stepper motor, STC89C52RC目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc18711 Abstract PAGEREF _Toc18711 2 HYPERLINK l _Toc25109 目 錄 PAGEREF _Toc25109 3 HYPERLINK l _Toc4313 第一章 前言 PAGEREF _Toc4313 4 HYPERLINK l _Toc16641 第二章 方案設(shè)計與論證 PA

4、GEREF _Toc16641 5 HYPERLINK l _Toc15903 一、實現(xiàn)方法與框架 PAGEREF _Toc15903 5 HYPERLINK l _Toc5433 （一）實現(xiàn)方法 PAGEREF _Toc5433 5 HYPERLINK l _Toc32511 （二）系統(tǒng)設(shè)計框架 PAGEREF _Toc32511 5 HYPERLINK l _Toc9503 二、控制器模塊 PAGEREF _Toc9503 5 HYPERLINK l _Toc13912 三、角度檢測模塊 PAGEREF _Toc13912 6 HYPERLINK l _Toc11797 四、角度調(diào)整模塊

5、PAGEREF _Toc11797 6 HYPERLINK l _Toc25108 五、電源模塊 PAGEREF _Toc25108 7 HYPERLINK l _Toc23589 第三章 電路硬件設(shè)計 PAGEREF _Toc23589 8 HYPERLINK l _Toc13497 一、步進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng) PAGEREF _Toc13497 8 HYPERLINK l _Toc31702 （一）L297與單片機接口圖 PAGEREF _Toc31702 8 HYPERLINK l _Toc1124 （二）步進(jìn)電機驅(qū)動電路 PAGEREF _Toc1124 8 HYPERLINK l _Toc

6、8125 二、角度傳感器 PAGEREF _Toc8125 9 HYPERLINK l _Toc663 三、AD 轉(zhuǎn)換系統(tǒng) PAGEREF _Toc663 9 HYPERLINK l _Toc32655 四、硬件支架圖 PAGEREF _Toc32655 10 HYPERLINK l _Toc2949 五、單片機最小系統(tǒng) PAGEREF _Toc2949 11 HYPERLINK l _Toc17593 （一）單片機主模塊 PAGEREF _Toc17593 11 HYPERLINK l _Toc4294 （二）通訊模塊 PAGEREF _Toc4294 13 HYPERLINK l _Toc

7、22736 六、其他元器件簡介 PAGEREF _Toc22736 13 HYPERLINK l _Toc660 （一）L297的工作原理介紹 PAGEREF _Toc660 13 HYPERLINK l _Toc11341 （二）L298N引腳圖 PAGEREF _Toc11341 15 HYPERLINK l _Toc29697 （三）L297/L298組合應(yīng)用實例 PAGEREF _Toc29697 16 HYPERLINK l _Toc24699 （四）ADC8032資料 PAGEREF _Toc24699 16 HYPERLINK l _Toc22978 第四章 軟件設(shè)計 PAGER

8、EF _Toc22978 17 HYPERLINK l _Toc21884 一、軟件設(shè)計說明 PAGEREF _Toc21884 17 HYPERLINK l _Toc139 二、任務(wù)流程圖和模塊框圖 PAGEREF _Toc139 19 HYPERLINK l _Toc26067 第五章 系統(tǒng)功能和調(diào)試 PAGEREF _Toc26067 20 HYPERLINK l _Toc32527 一、測試方法與儀器 PAGEREF _Toc32527 20 HYPERLINK l _Toc8913 （一）測試儀器 PAGEREF _Toc8913 20 HYPERLINK l _Toc16854 （

9、二）測量方法 PAGEREF _Toc16854 20 HYPERLINK l _Toc29782 二、系統(tǒng)功能 PAGEREF _Toc29782 20 HYPERLINK l _Toc10319 第六章 總結(jié) PAGEREF _Toc10319 21 HYPERLINK l _Toc1254 致 PAGEREF _Toc1254 22 HYPERLINK l _Toc13517 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc13517 23 HYPERLINK l _Toc1674 附錄A 程序清單 PAGEREF _Toc1674 24第一章 前言步進(jìn)電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移的控制電機

10、。目前，數(shù)字技術(shù)、計算機技術(shù)和永磁材料的迅速發(fā)展，推動了步進(jìn)電機的發(fā)展。本設(shè)計針對目前各個領(lǐng)域?qū)ψ詣踊男枰?，采用STC89C51單片機與L297，L298N驅(qū)動芯片驅(qū)動多臺步進(jìn)電機同時獨立工作，將它應(yīng)用于各種復(fù)雜的控制領(lǐng)域，能使許多半自動控制的系統(tǒng)完全成為真正的全自動，特別是用在機器人等領(lǐng)域，能極大的提高生產(chǎn)力和降低勞動強度。由于步進(jìn)電機具有快速啟動、精確步進(jìn)和定位等特點，因而在數(shù)控機床，繪圖儀，打印機以與光學(xué)儀器中得到廣泛的應(yīng)用。 第二章 方案設(shè)計與論證一、實現(xiàn)方法與框架（一）實現(xiàn)方法 本題要求做一個單擺，擺桿不得受重力以外的任何外力控制，在單擺被給任意角度后，做自由擺動，期間，單擺下部的

11、平板時刻保持與水平面平衡。我們利用步進(jìn)電機與角度傳感器來保持下部的平板始終保持與水平面齊平，從而達(dá)到各項功能。（二）系統(tǒng)設(shè)計框架本設(shè)計的目的是實現(xiàn)單片機能能控制步進(jìn)電機的起/停、轉(zhuǎn)向、加/減速和位置控制。在熟悉好各芯片的性能特點后，接下來就是分配好各芯片的控制任務(wù)。單片機主要完成脈沖的分配，使步進(jìn)電機按照設(shè)定的方式運轉(zhuǎn)，通過程序設(shè)定，從單片機的I/O口輸出一系列有規(guī)律的脈沖信號；由于直接輸出的脈沖信號驅(qū)動功率有限，很難直接驅(qū)動步進(jìn)電機運轉(zhuǎn)，所以必須經(jīng)過驅(qū)動器進(jìn)行脈沖放大，本設(shè)計采用的L297與L298N芯片能解決這個問題，它可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機。利用單片機程序分配好控制

12、字的存儲單元，以與相應(yīng)的存地址賦值，使單片機能控制步進(jìn)電機的起停、換向順序、速度和位置變化。二、控制器模塊方案一：采用ATMEL 公司的STC89C52RC。52單片機價格便宜，應(yīng)用廣泛，但是功能單一，如果系統(tǒng)需要增加語音播報功能，還需外接語音芯片，實現(xiàn)較為復(fù)雜；另外52 單片機需要仿真器來實現(xiàn)軟硬件調(diào)試。方案二：采用8位ST62T系列，ST6系列一直以來都是面向簡單強勁的成本敏感型應(yīng)用的安全并受到廣泛歡迎的選擇，其中包括家庭應(yīng)用、數(shù)字消費類設(shè)備和電機控制。ST6器件采用16引腳到28引腳封裝，部集成了1到4KB的OTP（一次性可編程）或ROM存儲器。 根據(jù)本題的要求，我們選擇第一種方案三、角

13、度檢測模塊角度檢測模塊在這個系統(tǒng)中起到了絕對重要的作用，由于單擺的過程中角度的變化以與變化的速度都是不同的，為了讓步進(jìn)電機跟隨單擺而不停的改變平板的角度實現(xiàn)平板與水平面齊平。我們歸類了以下幾個方案：方案一：采用中西遠(yuǎn)大科技生產(chǎn)的GC03-SP2000，機械角度：360線性度 0.5% ，0.2%。額定功率 2W（70C）。最高工作電壓 30V方案二：采用中西泰技術(shù)服務(wù)所產(chǎn)GC03-WDS36-A-90d。輸出信號 4-20 mA （另有0-5V/0-10V輸出可選），工作電壓 12-24V DC，線性度 0.5% （0.2%，0.1%高精度需說明），額定功率 2W（70C），溫度系數(shù) 400p

14、pm/C，絕緣電壓 750V，電氣角度 9030，60，90，180，300，345（標(biāo)準(zhǔn)）可選 。方案三：采用自己制作的由一個47K 的電位器加一個電壓跟隨器，型號OP177和ADC0832組合單擺的軸承，通過電壓的改變來確定單擺擺過平衡位置的角度。在滿足設(shè)計要求的前提下，考慮到接口、安裝方便等因素,我們選擇了方案三。四、角度調(diào)整模塊方案一：選用步進(jìn)電動機調(diào)整傾斜角度，使平臺平衡，步進(jìn)電機步距角一般為3.6、 1.8， 在低速時易出現(xiàn)低頻振動現(xiàn)象。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機空載起跳頻率的一半。步進(jìn)電機的工作原理所決定的低頻振動現(xiàn)象對于機器的正常運轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)

15、步進(jìn)電機工作在低速時，一般還應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動現(xiàn)象。步進(jìn)電機的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時會急劇下降。步進(jìn)電機的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象。運用步進(jìn)電機，需要與伸縮桿連用，步進(jìn)電機控制伸縮桿伸縮來達(dá)到調(diào)整角度的目的。方案二：選用偏心輪帶動桌面從而來調(diào)整傾斜角度當(dāng)單片機把桌面傾斜的信息傳給偏心輪，偏心輪帶動桌面做回轉(zhuǎn)運動，以此來調(diào)整角度。但偏心輪的缺點是不善于傳遞動力。方案三：選用金屬齒輪微型舵機調(diào)整桌面的傾斜舵機具有以下一些特點：1) 體積緊湊，便于安裝； 2) 輸出力矩大，穩(wěn)定性好； 3) 控制簡單，便于

16、和數(shù)字系統(tǒng)接口，用單片機來控制。 舵機的控制信號是一個脈寬調(diào)制信號，因為在脈沖信號的輸出可以用定時器的溢出中斷函數(shù)來處理，時間很短，因此在精度要求不高的場合可以忽略。通過編程就可以讓舵機從-90度變化到+90度。題目中對于角度精度的要3。傾斜度在20圍之。所以金屬微型舵機完全能夠滿足題目要求。舵機的速度決定于給予它的信號脈寬的變化速度。將脈寬變化值線性到要求的時間，一點一點的增加脈寬值，就可以控制舵機的速度。 因此，我們選擇方案三。五、電源模塊方案一：鉛酸電池供電，優(yōu)點電流大，缺點重量太沉。方案二：電池組供電，可提供800mAh電流，重量很輕。經(jīng)比較，我們選擇方案二，用兩組9V電池組串聯(lián)給步進(jìn)

17、電機供電，其中一組經(jīng)LM6210轉(zhuǎn)換后給控制器、傳感器等模塊使用。第三章 電路硬件設(shè)計一、步進(jìn)電機驅(qū)動系統(tǒng)（一）L297與單片機接口圖（二）步進(jìn)電機驅(qū)動電路L297加驅(qū)動器組成的步進(jìn)電機控制電路具有以下優(yōu)點：使用元件少，組件的損耗低，可靠性高體積小，軟件開發(fā)簡單，并且計算機(或單片機)硬件 費用大大減少。L297與L298配合使用控制雙極步進(jìn)電機工作電流可達(dá)2.5A；如與L293E配套使用，步進(jìn)電機繞組電流。下圖為L297和L298組成的控制驅(qū)動器的線路圖。L297的特性是只需要時鐘、方向和模式輸入信號。相位是由部產(chǎn)生的，因此可減輕計算機(或單片機)和程序設(shè)計的負(fù)擔(dān)。L298芯片是一種高壓、大

18、電流雙H橋式驅(qū)動器。系統(tǒng)的總電路設(shè)計如下圖所示，此電路由STC89C51、L297、L298N、4相4拍步進(jìn)電機器以與相關(guān)的電路組成。利用單片機的并行I/O口的部分引腳（P0.0P0.6）連接驅(qū)動芯片，各個端口直接與驅(qū)動芯片L297直接相連，L297與L298N共用一個+5V的電源，輸出+36V的步進(jìn)電機驅(qū)動電壓；L298N的2、3、13、14四個輸出引腳直接與四相四拍的步進(jìn)電機相連。二、角度傳感器 采用自己制作的由一個47K 的電位器加一個電壓跟隨器（型號OP177）和ADC0832組合單擺的軸承，通過電壓的改變來確定單擺擺過平衡位置的角度。三、AD 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)ADC0832 與單片機的接口電

19、路： 正常情況下ADC0832 與單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線，分別是CS、CLK、DO、DI。但由于DO端與DI端在通信時并未同時使用并與單片機的接口是雙向的，所以在I/O口資源緊時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。當(dāng)ADC0832未工作時其CS輸入端應(yīng)為高電平，此時芯片禁用，CLK 和DO/DI 的電平可任意。當(dāng)要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，須先將CS使能端置于低電平并且保持低電平直到轉(zhuǎn)換完全結(jié)束。此時芯片開始轉(zhuǎn)換工作，同時由處理器向芯片時鐘（CLK）輸入端輸入時鐘脈沖，DO/DI端則使用DI端輸入通道功能選擇的數(shù)據(jù)信號。在第一個時鐘脈沖的下沉之前DI端必須是高電平，表示啟始信號。在第二、三個脈

20、沖下沉之前DI端應(yīng)輸入兩位數(shù)據(jù)用于選擇通道功能。四、硬件支架圖設(shè)計并制作一個自由擺上的平板控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)下圖所示。擺桿的一端通過轉(zhuǎn)軸固定在一支架上，另一端固定安裝一臺電機，平板固定在電機轉(zhuǎn)軸上；當(dāng)擺桿擺動時，驅(qū)動電機可以控制平板轉(zhuǎn)動。五、單片機最小系統(tǒng)（一）單片機主模塊單片機最小系統(tǒng),或者稱為最小應(yīng)用系統(tǒng),是指用最少的元件組成的單片機可以工作的系統(tǒng).對51系列單片機來說,最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括:單片機、電源、晶振電路、復(fù)位電路.下面給出一個51單片機的最小系統(tǒng)電路圖。說明1、復(fù)位電路:此處用RC諧振電路構(gòu)成上電復(fù)位電路。當(dāng)輸入連續(xù)兩個機器周期以上高電平有效時為有效，用來完成單片機的復(fù)位初始化操

21、作，復(fù)位后，單片機從新開始執(zhí)行程序。2、晶振電路給單片機提供時鐘信號，這里選擇的晶振頻率為11.0592MHz，外接兩個諧振電容。該電容選擇30pF。3、單片機:一片AT89S51/52或其他51系列兼容單片機特別注意:對于31腳(EA/Vpp),當(dāng)接高電平時,單片機在復(fù)位后從部ROM的0000H開始執(zhí)行;當(dāng)接低電平時,復(fù)位后直接從外部ROM的0000H開始執(zhí)行.因此可以看出,其實要熟悉51單片機的40個引腳功能也很容易，總共40個腳,電源用2個(Vcc和GND),晶振用2個,復(fù)位1個,EA/Vpp用1個,剩下還有34個.29腳PSEN,30腳ALE為外擴數(shù)據(jù)/程序存儲器時才有特定用處,一般情

22、況下不用考慮,這樣,就只剩下32個引腳,這32個引腳就是要經(jīng)常跟它們打交道的了.它們是:P0端口P0.0P0.7共8個P1端口P1.0P1.7共8個P2端口P2.0P2.7共8個P3端口P3.0P3.7共8個（二） 通訊模塊MAX232芯片引腳結(jié)構(gòu)和外圍電路連接如圖所示：本系統(tǒng)采用MAX232實現(xiàn)TTL電平與RS-232電平的轉(zhuǎn)換。MAX芯片部有一個電源電壓變壓器，可以把輸入的+5V電源電壓變換成為RS-232輸出電平所需的+12V電壓。所以，采用此芯片的串行通信系統(tǒng)只需單一的+5V電源就可以了。MAX232的電容C301, C302，C303，C304,與V+，V-是電源變換電路部分。按照芯

23、片資料，此處選用0.1uF的非極性瓷片電容來設(shè)計電路，在具體設(shè)計電路時，這四個電容要靠近MAX232芯片，以提高抗干擾能力。 在此設(shè)計圖中使用直通接法，數(shù)據(jù)傳輸過程如下：MAX232的10腳T1IN接單片機的TXD端P3.1,TTL電平從單片機的TXD端發(fā)出，經(jīng)過MAX232轉(zhuǎn)換成RS-232電平后從MAX232的7腳T2out發(fā)出，在連接到串口座的第2腳，再通過平行串口線連接到PC機的串口座的第2腳RXD端，直至計算機接收到數(shù)據(jù)。PC機發(fā)送數(shù)據(jù)時從PC機串口座的第3腳TXD端發(fā)出數(shù)據(jù)，再逆向流向單片機的RXD端P3.0接收數(shù)據(jù)。六、其他元器件簡介（一）L297的工作原理介紹L297是意大利S

24、GS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的步進(jìn)電機專用控制器，它能產(chǎn)生4相控制信號，可用于計算機控制的兩相雙極和四相單相步進(jìn)電機，能夠用單四拍、雙四拍、四相八拍方式控制步進(jìn)電機。芯片的PWM斬波器電路可開關(guān)模式下調(diào)節(jié)步進(jìn)電機繞組中的電機繞組中的電流。該集成電路采用了SGS公司的模擬/數(shù)字兼容的I2L技術(shù)，使用5V的電源電壓，全部信號的連接都與TFL/CMOS或集電極開路的晶體管兼容。L297的芯片HYPERLINK :/ 838dz /引腳特別緊湊，采用雙列直插20腳塑封封裝，其HYPERLINK :/ 838dz /引腳見下圖。在L297的部，變換器是一個重要組成部分。變換器由一個三倍計算器加某些組合邏輯電路組成

25、，產(chǎn)生一個基本的八格雷碼。由變換器產(chǎn)生4個輸出信號送給后面的輸出邏輯部分，輸出邏輯提供禁止和斬波器功能所需的相序。為了獲得電動機良好的速度和轉(zhuǎn)矩特性，相序信號是通過2個PWM斬波器控制電動波器包含有一個比較器、一個觸發(fā)器和一個外部檢測電阻，晶片部的通用振蕩器提供斬波頻率脈沖。HYPERLINK :/ 838dz /每個斬波器的觸發(fā)器由振蕩器的脈沖調(diào)節(jié)，當(dāng)負(fù)載電流提高時檢測電阻上的電壓相對提高，當(dāng)電壓達(dá)到Uref時(Uref是根據(jù)峰值負(fù)載電流而定的)，將觸發(fā)器重置，切斷輸出，直至第二個振蕩脈沖到來、此線路的輸出(即觸發(fā)器Q輸出)是一恒定速率的PWM信號，L297的CONTROL端的輸入決定斬波器

26、對相位線A，B，C，D或抑制線INH1和INH2起作用。CONTROL為高電平時，對A，B，C，D有抑制作用；為低電平時，則對抑制線INH1和INH2有抑制作用，從而可對電動機和轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制。（二）L298N引腳圖L298是SGS(通標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)服務(wù))公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，部包含4通道邏輯驅(qū)動電路。是一種二相和四相電機的專用驅(qū)動器，即含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號，可驅(qū)動46V、2A以下的電機。其引腳排列如上圖中所示。L298N的引腳9為LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss，即邏輯供應(yīng)電壓。引腳4為SUP

27、PLY VOLTAGE Vs，即驅(qū)動部分輸入電壓。Vss電壓要求輸入最小電壓為4.5V，最大可達(dá)36V；Vs電壓最大值也是36V，但經(jīng)過我的實驗，Vs電壓應(yīng)該比Vss電壓高，否則有時會出現(xiàn)失控現(xiàn)象。它的引腳2，3，13，14為L298N芯片輸入到電動機的輸出端，其中引腳2和3能控制兩相電機，對于直流電動機，即可控制一個電動機。同理，引腳13和14也可控制一個直流電動機。引腳6和11腳為電動機的使能接線腳。引腳5，7，10，12為單片機輸入到L298N芯片的輸入引腳。下表是其使能、輸入引腳和輸出引腳的邏輯關(guān)系：EN A（B）IN1（IN3）IN2（IN4）電機運行情況HHL正轉(zhuǎn)HLH反轉(zhuǎn)H同IN

28、2（IN4）同IN1（IN3）快速停止LXX停止控制使能引腳ENA或者ENB就可以實現(xiàn)PWM脈寬速度調(diào)整。1腳和15腳可單獨引出連接電流采樣電阻器，形成電流傳感信號，也可以直接接地。在可設(shè)計中就將它們直接接地。L298N是含二個H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動器可驅(qū)動46v,2A以下電機,1和15腳可單獨引出接電流采樣電阻器,形成電流傳感信號.接錯無法控制電機.引腳8為芯片的接地引腳，它與L298N芯片的散熱片連接在一起。由于本芯片的工作電流比較大，發(fā)熱量也比較大，所以在本芯片的散熱片上又連接了一塊鋁合金，以增大它的散熱面積。該芯片的一些參數(shù)如下：(1) 邏輯部分輸入電壓：67V(2) 驅(qū)動部分

29、輸入電壓Vs：4.846V(3) 邏輯部分工作電流Iss：36mA(4) 驅(qū)動部分工作電流Io：2A(5) 最大耗散功率：25W（T=75）(6) 控制信號輸入電平（高電平：2.3VVinVss，低電平：-0.3VVin1.5V）(7) 工作溫度：-25130(8) 驅(qū)動形式：雙路大功率H橋驅(qū)動（三）L297/L298組合應(yīng)用實例L297和L298組合控制驅(qū)動的步進(jìn)電機可用于如打印機的托架位置、記錄儀的進(jìn)給機構(gòu)，以與打字機、數(shù)控機床、軟盤驅(qū)動器、機器人、繪圖機、復(fù)印機、閥門等設(shè)備和裝置。（四）ADC8032資料ADC0832是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種8 位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于

30、它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者與企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普與率。學(xué)習(xí)并使用ADC0832可以使我們了解A/D轉(zhuǎn)換器的原理，有助于我們單片機技術(shù)水平的提高。ADC0832 具有以下特點：8位分辨率； 雙通道A/D轉(zhuǎn)換； 輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；5V電源供電時輸入電壓在05V之間； 工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32S； 一般功耗僅為15mW；8P、14PDIP（雙列直插）、PICC多種封裝； 商用級芯片溫寬為0C to +70C，工業(yè)級芯片溫寬為40C to +85C； 芯片頂視圖：芯片接口說明：CS_片選使能，低電平芯片使能。CH0 模擬輸入通道0，或作為

31、IN+/-使用。CH1模擬輸入通道1，或作為IN+/-使用。GND芯片參考0 電位（地）。DI數(shù)據(jù)信號輸入，選擇通道控制。DO數(shù)據(jù)信號輸出，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸出。CLK芯片時鐘輸入。Vcc/REF電源輸入與參考電壓輸入（復(fù)用）。第四章 軟件設(shè)計一、軟件設(shè)計說明 在進(jìn)行微機控制系統(tǒng)設(shè)計時，除了系統(tǒng)硬件設(shè)計外，大量的工作就是如何根據(jù)每個生產(chǎn)對象的實際需要設(shè)計應(yīng)用程序。因此，軟件設(shè)計在微機控制系統(tǒng)設(shè)計中占重要地位。對于本系統(tǒng)，軟件更為重要。 在單片機控制系統(tǒng)中，大體上可分為數(shù)據(jù)處理、過程控制兩個基本類型。數(shù)據(jù)處理包括：數(shù)據(jù)的采集、數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等。過程控制程序主要是使單片機按一定的方法進(jìn)行計算，然后再輸

32、出，以便控制生產(chǎn)。 為了完成上述任務(wù)，在進(jìn)行軟件設(shè)計時，通常把整個過程分成若干個部分，每一部分叫做一個模塊。所謂“模塊”，實質(zhì)上就是所完成一定功能，相對獨立的程序段，這種程序設(shè)計方法叫模塊程序設(shè)計法。模塊程序設(shè)計法的主要優(yōu)點是：1、單個模塊比起一個完整的程序易編寫與調(diào)試；2、模塊可以共存，一個模塊可以被多個任務(wù)在不同條件下調(diào)用；3、模塊程序允許設(shè)計者分割任務(wù)和利用已有程序，為設(shè)計者提供方便。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，由主程序定時子程序、避障子程序中斷子程序顯示子程序調(diào)速子程序算法子程序構(gòu)成。二、任務(wù)流程圖和模塊框圖第五章 系統(tǒng)功能和調(diào)試一、測試方法與儀器（一）測試儀器測試儀器包括秒表、數(shù)字萬用

33、表、精度米尺，直流穩(wěn)壓電源等。（二）測量方法1、用精度米尺按要求測量好平板的長度寬度，確保平板長度為10cm X 6cm。2、用數(shù)字萬用表對電路每個輸出端進(jìn)行測量保證電路不出任何問題。二、系統(tǒng)功能 通過各硬件與軟件模塊使單擺在擺動的過程中，讓步進(jìn)電機通過傳感器對角度的感應(yīng)來調(diào)整平板與水平面的角度從而實現(xiàn)平板始終保持與水平面齊平。第六章 總結(jié) 本設(shè)計首先分析了STC89C51單片機、L297、L298N驅(qū)動電路以與步進(jìn)電機的基本原理和特點，其次逐步分析各自的連接原理與步進(jìn)電機實現(xiàn)啟停、加速、轉(zhuǎn)向、位置控制的方案，接著綜合性地闡述整個系統(tǒng)的設(shè)計思路與組成框圖。該系統(tǒng)主要是通過寫入單片機中的程序進(jìn)行

34、控制，從I/O口輸出控制脈沖，經(jīng)過L297、L298N驅(qū)動電路進(jìn)行處理，輸出能直接控制步進(jìn)電機的信號，但具有一定的測量精度，其方法的最大優(yōu)點是軟件簡單、計算量小、轉(zhuǎn)換速度快。致參考文獻(xiàn)1 海宴，51單片機原理與應(yīng)用 航空航天2 義和 例說51單片機（C語言版）（第3版）人民郵電3 何希才,新型實用電子電路400例,電子工業(yè),2000年,60654 負(fù)圖,傳感器集成電路手冊,第一版,化學(xué)工業(yè),2004,5905915 伯時,電力拖動自動控制系統(tǒng),第二版,:機械工業(yè),2000年6月,1271306 毅剛,喜元,新編MCS-51 單片機應(yīng)用設(shè)計,第一版,工業(yè)大學(xué)出版社,2003,2527,411417附錄A 程序清單PUSH A ；保護(hù)現(xiàn)場 MOV R4，#N ；設(shè)置步長計數(shù)器 CLR C ；轉(zhuǎn)向標(biāo)志為1，轉(zhuǎn)移ORL C,D5HJC ROTEMOV R0,#20H ；正轉(zhuǎn)控制字首址AJMP LOOPROTE: MOV R0,27H ；反轉(zhuǎn)控制字首址LOOP: MOV A，R0MOV P1，A ；輸出控制脈沖