單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)項(xiàng)目化教程課件-項(xiàng)目10 智能迅即小車(chē)的設(shè)計(jì)

*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組項(xiàng)目10智能循跡小車(chē)的設(shè)計(jì)【項(xiàng)目導(dǎo)入】格高而且智能度又低。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)制作的一個(gè)智能尋跡小車(chē)，電路簡(jiǎn)單、成本低、又可以擴(kuò)展其它功能，同時(shí)我們通過(guò)本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，可讓同學(xué)們掌握單片機(jī)的電機(jī)控制技術(shù)*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組【項(xiàng)目目標(biāo)】1.知識(shí)目標(biāo)（1）掌握單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的流程；（2）掌握單片機(jī)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制作；（3）掌握單片機(jī)軟件系統(tǒng)的編程；（2.能力目標(biāo)（1）能根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能模塊圖；（2）能根據(jù)電路功能模塊要求，通過(guò)查找資料設(shè)計(jì)電路圖；（3）能結(jié)合硬件，進(jìn)行軟件編程；（4）具有開(kāi)發(fā)單片機(jī)控制系統(tǒng)的能力。3.態(tài)度目標(biāo)（1）具有良好的職業(yè)技能素質(zhì)與職業(yè)道德精神；（2）具有刻獨(dú)立思考、苦鉆研與不怕吃苦的精神；（3）養(yǎng)成良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組本章主要內(nèi)容

9.1MCS-51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述

9.2單片機(jī)控制的溫度采集系統(tǒng)

9.3單片機(jī)控制的紙機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)

9.4步進(jìn)電機(jī)控制應(yīng)用實(shí)例*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組10.1項(xiàng)目描述單片機(jī)的電機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用比較廣泛，比如智能小車(chē)、機(jī)器人、遙控飛機(jī)等。本項(xiàng)目通過(guò)設(shè)計(jì)制作一個(gè)智能循跡小車(chē)讓大家掌握單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)的控制設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要有三個(gè)模塊包括信號(hào)檢測(cè)模塊、主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組10.2項(xiàng)目目的與要求本項(xiàng)目設(shè)計(jì)主要有三個(gè)模塊包括信號(hào)檢測(cè)模塊、主控模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊。信號(hào)檢測(cè)模塊采用紅外光對(duì)管，用以對(duì)黑線進(jìn)行檢測(cè)；主控電路采用宏晶公司的STC89C52單片機(jī)作為控制芯片；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊采用意法半導(dǎo)體的L298N專(zhuān)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。信號(hào)檢測(cè)模塊的功能就是將采集到的路況信號(hào)傳入STC89C52單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)處理過(guò)后對(duì)L298N發(fā)出指令進(jìn)行調(diào)整，小車(chē)速度由單片機(jī)輸出的PWM波控制電動(dòng)小車(chē)的速度及轉(zhuǎn)向，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循跡的功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求：完成智能小車(chē)系統(tǒng)的整體功能方案設(shè)計(jì)；完成外圍接口應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)；完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件；系統(tǒng)組裝和調(diào)試。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組【補(bǔ)充】單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成

1.典型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)10.3項(xiàng)目先關(guān)知識(shí)鏈接*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)、常用輸入/輸出設(shè)備、輸入通道和輸出通道、通信接口*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組2.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成形式專(zhuān)用型單片機(jī)系統(tǒng)

:系統(tǒng)中所有的硬件根據(jù)具體的應(yīng)用要求完全選配，選擇最適用的微處理器，合理配置存儲(chǔ)器和接口電路，系統(tǒng)軟件完全按具體應(yīng)用要求設(shè)計(jì)，組成專(zhuān)用軟、硬件系統(tǒng)，具有最實(shí)用的配置。單片單板機(jī)系統(tǒng)

:典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)配置在一塊印制電路板上，目前國(guó)內(nèi)有許多由8051單片機(jī)組成的單片單板機(jī)，它們自帶監(jiān)控程序，采用十六進(jìn)制小鍵盤(pán)，具有自開(kāi)發(fā)和二次開(kāi)發(fā)能力。模塊化系統(tǒng)：?jiǎn)纹瑱C(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的系統(tǒng)擴(kuò)展和通道配置電路具有典型性，有些計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家將不同的典型配置劃分成功能模塊，并按某種總線標(biāo)準(zhǔn)制成用戶(hù)系列模板，如CPU模板、存儲(chǔ)器模板及各種I/O接口模板等。用戶(hù)可根據(jù)具體需要選擇適當(dāng)?shù)哪K，組成應(yīng)用系統(tǒng)。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組可靠性要高單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，尤其是實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，最重要的一個(gè)基本要求是要有很高的可靠性。因?yàn)橐坏┫到y(tǒng)出現(xiàn)故障，將造成生產(chǎn)過(guò)程混亂，指揮或監(jiān)視系統(tǒng)失靈，從而導(dǎo)致嚴(yán)重后果。系統(tǒng)自診斷功能在總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮系統(tǒng)的故障自動(dòng)檢測(cè)和處理功能。操作維修方便系統(tǒng)的控制開(kāi)關(guān)不有太多，不能太復(fù)雜，越少越好，操作順序應(yīng)簡(jiǎn)單明了，參數(shù)的輸入/輸出應(yīng)采用十進(jìn)制表示。結(jié)構(gòu)要規(guī)范化、模塊化。性?xún)r(jià)比要高硬件軟化是提高系統(tǒng)性能價(jià)格比的實(shí)用方法。在進(jìn)行總體設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能減少硬件成本，能用軟件實(shí)現(xiàn)的功能盡量用軟件實(shí)現(xiàn)，以求得最高的性能價(jià)格比*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組了解測(cè)控對(duì)象的結(jié)構(gòu)、性能、特點(diǎn)和測(cè)控要求，深入認(rèn)真地進(jìn)行目標(biāo)分析，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合、工作環(huán)境、具體用途，考慮系統(tǒng)的可靠性、通用性、可維護(hù)性、先進(jìn)性，以及成本等，提出合理的、詳盡的功能技術(shù)指標(biāo)，以便設(shè)計(jì)出合理、實(shí)用的應(yīng)用系統(tǒng)。選擇機(jī)型：?jiǎn)纹瑱C(jī)是應(yīng)用系統(tǒng)的心臟，選擇得是否合適，對(duì)系統(tǒng)性能好壞、結(jié)構(gòu)繁簡(jiǎn)，設(shè)計(jì)難易及成本高低都有直接影響。選擇元器件：主要考慮精度、速度、容量和可靠性等技術(shù)指標(biāo)，并且還要考慮貨源和成本。硬件與軟件的功能劃分：?jiǎn)纹瑱C(jī)系統(tǒng)硬件、軟件設(shè)計(jì)的關(guān)系很緊密，具有一定的互換性。（1）單片機(jī)電路設(shè)計(jì)：主要完成時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、供電電路、I/O電路的設(shè)計(jì)；（2）擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)：主要完成程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O接口電路的設(shè)計(jì)；（3）輸入/輸出通道設(shè)計(jì)：主要完成檢測(cè)（傳感器）電路、放大電路、多路開(kāi)關(guān)、A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路、開(kāi)關(guān)量接口電路、驅(qū)動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；（4）控制面板的設(shè)計(jì)：主要完成按鍵、開(kāi)關(guān)、顯示器、報(bào)警等電路的設(shè)計(jì)。

硬件設(shè)計(jì)遵循以下原則：（1）相關(guān)元件性能應(yīng)匹配，片外ROM、RAM、接口芯片應(yīng)盡可能選大容量，以減少芯片數(shù)量，使譯碼電路簡(jiǎn)單。（2）盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的典型電路，符合常規(guī)用法，提高設(shè)計(jì)成功率和靈活性。（3）應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)硬件配置的功能要求，并留有適當(dāng)余地，以便進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。（4）工藝設(shè)計(jì)時(shí)要考慮安裝、調(diào)試、維修的方便。合理的軟件設(shè)計(jì)是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件能使CPU有條不紊地對(duì)各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)進(jìn)行處理。軟件通常應(yīng)包括數(shù)據(jù)采集和處理程序、控制算法實(shí)現(xiàn)程序、人機(jī)聯(lián)系程序、數(shù)據(jù)管理程序。軟件設(shè)計(jì)通常采用模塊化程序設(shè)計(jì)和自頂向下的程序設(shè)計(jì)方法

系統(tǒng)的仿真調(diào)試包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試,而且兩者是密不可分的。設(shè)計(jì)好的硬件電路和軟件程序，只有經(jīng)過(guò)聯(lián)合調(diào)試，才能驗(yàn)證其正確性；才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并加以解決、完善，驗(yàn)證其是否達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，最終開(kāi)發(fā)成實(shí)用產(chǎn)品。硬件調(diào)試分單元電路調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試，單元電路調(diào)試在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)進(jìn)行，這里的調(diào)試只是試驗(yàn)電路是否正確，并排除一些加工工藝性錯(cuò)誤（如開(kāi)路、短路、連線錯(cuò)誤等）。這種調(diào)試可單獨(dú)模擬進(jìn)行，也可通過(guò)開(kāi)發(fā)裝置由軟件配合進(jìn)行。硬件聯(lián)機(jī)調(diào)試則必須在系統(tǒng)軟件的配合下進(jìn)行。軟件調(diào)試一般包括分塊調(diào)試和聯(lián)機(jī)調(diào)試兩個(gè)階段。程序的分塊調(diào)試一般在單片機(jī)開(kāi)發(fā)裝置上進(jìn)行，可根據(jù)所調(diào)程序功能塊的入口參量或變量初值編制一個(gè)特殊的程序段，并連同被調(diào)程序功能塊一起在開(kāi)發(fā)裝置上運(yùn)行；也可配合對(duì)應(yīng)硬件電路單獨(dú)運(yùn)行某程序功能塊，然后檢查結(jié)果是否正確程序。聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將已調(diào)試好的各程序功能塊按總體結(jié)構(gòu)聯(lián)成一個(gè)完整程序，在所研制的硬件電路上運(yùn)行。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組10.3.1單片機(jī)控制的紙機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)在電機(jī)的單片機(jī)控制系統(tǒng)中，電機(jī)是被控對(duì)象，單片機(jī)則起控制器的作用，主要完成實(shí)時(shí)控制、監(jiān)控和數(shù)據(jù)處理等任務(wù)。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組一、直流電機(jī)概述直流電機(jī)可按其結(jié)構(gòu)、工作原理和用途等進(jìn)行分類(lèi)，其中根據(jù)直流電機(jī)的用途可分為以下幾種：直流發(fā)電機(jī)（將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為直流電能）、直流電動(dòng)機(jī)（將直流電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）、直流測(cè)速發(fā)電機(jī)（將機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)）、直流伺服電動(dòng)機(jī)（將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械信號(hào)）。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組二、直流電機(jī)結(jié)構(gòu)直流電機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子兩部分組成。在定子上裝有磁極（電磁式直流電機(jī)磁極由繞在定子上的磁繞提供），其轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，轉(zhuǎn)子外圓有槽，槽內(nèi)嵌有電樞繞組，繞組通過(guò)換向器和電刷引出,直流電機(jī)結(jié)構(gòu)如圖所示。直流電解結(jié)構(gòu)圖*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組三、直流電機(jī)參數(shù)直流電機(jī)電路模型如圖10-2所示，磁極N、S間裝著一個(gè)可以轉(zhuǎn)動(dòng)的鐵磁圓柱體，圓柱體的表面上固定著一個(gè)線圈abcd。當(dāng)線圈中流過(guò)電流時(shí)，線圈受到電磁力作用，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。根據(jù)左手定則可知，當(dāng)流過(guò)線圈中電流改變方向時(shí)，線圈的受方向也將改變，因此通過(guò)改變線圈電路的方向?qū)崿F(xiàn)改變電機(jī)的方向。直流電機(jī)的主要額定值有：額定功率Pn：在額定電流和電壓下，電機(jī)的負(fù)載能力。額定電壓Ue：長(zhǎng)期運(yùn)行的最高電壓。額定電流Ie：長(zhǎng)期運(yùn)行的最大電流。額定轉(zhuǎn)速n：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)快慢。以r/min為單位直流電解結(jié)構(gòu)圖*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組勵(lì)磁電流If：施加到電極線圈上的電流。直流電機(jī)電路模型圖*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組四、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)

單片機(jī)本身具有一定的驅(qū)動(dòng)能力，其中I/O口的電流在10mA左右，像驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管之類(lèi)的小電流器件不需要特殊的驅(qū)動(dòng)電路，而對(duì)于直流電機(jī)這樣的大電流負(fù)載就必須有驅(qū)動(dòng)電路。根據(jù)直流電機(jī)的工作原理，可以用采用常規(guī)電路設(shè)計(jì)直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路直流電解結(jié)構(gòu)圖*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組另外，現(xiàn)在直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)專(zhuān)用芯片很多，沒(méi)有必要再去設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路了。直接挑選一種符合要求的驅(qū)動(dòng)芯片就可以了?，F(xiàn)在我們選用L298芯片來(lái)構(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)，基本上跟上圖效果一樣，由L298芯片組裝的驅(qū)動(dòng)電路模塊如下圖所示。

*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組圖L298芯片構(gòu)成直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組五、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)

（1）直流電機(jī)轉(zhuǎn)速直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型可用圖10-5表示，由圖可見(jiàn)電機(jī)的電樞電動(dòng)勢(shì)Ea的正方向與電樞電流Ia的方向相反，Ea為反電動(dòng)勢(shì)；電磁轉(zhuǎn)矩T的正方向與轉(zhuǎn)速n的方向相同，是拖動(dòng)轉(zhuǎn)矩；軸上的機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2及空載轉(zhuǎn)矩T0均與n相反，是制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。圖10-5直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組圖10-5直流電機(jī)的數(shù)學(xué)模型*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組六、單片機(jī)對(duì)直流電機(jī)控制*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組C51程序如下：/*********************************/#include<reg51.h>#include<intrins.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedcharsbitK1=P3^0;//電機(jī)正轉(zhuǎn)控制鍵sbitK2=P3^1;//電機(jī)反轉(zhuǎn)控制鍵sbitK3=P3^2;//電機(jī)停止控制鍵sbitLED1=P0^0;//電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈sbitLED2=P0^1;//電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈sbitLED3=P0^2;//電機(jī)停轉(zhuǎn)指示燈sbitMA=P1^0;sbitMB=P1^1;*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組voidmain(void){LED1=1; LED2=1; LED3=0; while(1) { if(K1==0)//電機(jī)正轉(zhuǎn)

{ while(K1==0); LED1=0; LED2=1; LED3=1; MA=0; MB=1; }*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組if(K2==0)//電機(jī)反轉(zhuǎn)

{ while(K1==0); LED1=1; LED2=0; LED3=1; MA=1; MB=0; } if(K3==0)//電機(jī)停轉(zhuǎn)

{ while(K1==0); LED1=1; LED2=1; LED3=0; MA=0; MB=0; } }}*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組10.4項(xiàng)目實(shí)施

基于單片機(jī)智能循跡小車(chē)由單片機(jī)、循跡紅外對(duì)管、電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)等模塊組成

。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組

一、主要元件單片機(jī)選型：STC89C522.電源系統(tǒng)采用4節(jié)普通1.5V干電池單電源供電，但6V的電壓太小不能同時(shí)給單片機(jī)與與電機(jī)供電。電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)可能會(huì)影響單片機(jī)的正常工作。所以決定獨(dú)立供電，即單片機(jī)控制系統(tǒng)和光對(duì)管與電機(jī)分開(kāi)供電。由于單片機(jī)為低功耗元件而可采用普通1.5v電池（共4節(jié)）供電，電機(jī)為大功耗器件因而單獨(dú)采用鋰電，*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組3.電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路中往往采用功率三極管作為功率放大器的輸出控制直流電機(jī)。線性型驅(qū)動(dòng)的電路結(jié)構(gòu)和原理簡(jiǎn)單，加速能力強(qiáng)。采用由達(dá)林頓管組成的H型橋式電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要用分立元件設(shè)計(jì)制作橋式電路?，F(xiàn)在市面上有很多封裝好的H橋集成電路，接上電源、電機(jī)和控制信號(hào)就可以使用了，在額定的電壓和電流內(nèi)使用非常方便可靠，比如常用的L293D、L298N、TA7257P、SN754410等，在此選用L298N作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組4.循跡模塊小車(chē)循跡原理是小車(chē)在貼有黑膠帶的地板上行駛，由于黑色和白色對(duì)光線的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光的強(qiáng)弱來(lái)判斷“道路”—黑線。在該模塊中利用了簡(jiǎn)單、應(yīng)用也比較普遍的檢測(cè)方法——紅外探測(cè)法。

5.機(jī)械系統(tǒng)本項(xiàng)目要求小車(chē)的機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定、靈活、簡(jiǎn)單，因此采用前驅(qū)，后輪采用兩個(gè)萬(wàn)向輪。小車(chē)上裝有電池、電機(jī)、電子器件等，使得電機(jī)負(fù)擔(dān)較重。為使小車(chē)能夠順利啟動(dòng)且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，在直流電機(jī)和輪車(chē)軸之間加裝了三級(jí)減速齒輪。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組1.信號(hào)檢測(cè)模塊二、接口電路設(shè)計(jì)*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組2.驅(qū)動(dòng)模塊*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組3.主電路設(shè)計(jì)*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組10.4.2軟件設(shè)計(jì)*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組10.4.3仿真調(diào)試

一、使用KeilC51編譯源程序*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組二、使用Proteus系統(tǒng)仿真軟件調(diào)試

*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組項(xiàng)目總結(jié)

此項(xiàng)目的設(shè)計(jì)以單片機(jī)為核心，利用了紅外光對(duì)管傳感器，將軟件和硬件相結(jié)合。本系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)如下功能：自動(dòng)沿預(yù)設(shè)軌道行駛，小車(chē)在行駛過(guò)程中，能夠自動(dòng)檢測(cè)預(yù)先設(shè)好的軌道，實(shí)現(xiàn)直道和弧形軌道的前進(jìn)。若有偏離，能夠自動(dòng)糾正，返回到預(yù)設(shè)軌道上來(lái)。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組項(xiàng)目拓展技能與練習(xí)

【拓展技能訓(xùn)練】本小車(chē)設(shè)計(jì)時(shí)留有擴(kuò)展模塊，可在此項(xiàng)目的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)展壁障和藍(lán)牙控制功能。

*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組【補(bǔ)充】：步進(jìn)電機(jī)控制應(yīng)用實(shí)例步進(jìn)電機(jī)是依靠電脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行電器。它將接收到的控制脈沖轉(zhuǎn)變成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移輸出。步進(jìn)電機(jī)具有啟停迅速、精確步進(jìn)、控制靈活方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于需要精確定位的控制系統(tǒng)和各種智能化儀器儀表，如數(shù)控機(jī)床、加工中心、機(jī)器人、醫(yī)療儀器和計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備（如打印機(jī)、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器）等。常用的步進(jìn)電機(jī)有三相、四相、五相、六相四種，本節(jié)以三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為例，介紹其控制原理及程序設(shè)計(jì)。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組1.步進(jìn)電機(jī)工作原理反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)步進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)上分為定子和轉(zhuǎn)子兩部分。電機(jī)的定子上有六個(gè)等分磁極，相鄰的兩個(gè)磁極之間夾角為60°，相對(duì)的兩個(gè)磁極組成一相（A-A′，B-B′，C-C′）。當(dāng)某一繞組有電流通過(guò)時(shí)，該繞組相應(yīng)的兩個(gè)磁極形成N極和S極，每個(gè)磁極上各有5個(gè)均勻分布的矩形小齒。電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有40個(gè)矩形小齒均勻地分布在圓周上，相鄰兩個(gè)齒之間夾角為9°。*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組當(dāng)某一繞組有電流通過(guò)時(shí)，該繞組相應(yīng)的兩個(gè)磁極形成N極和S極，每個(gè)磁極上各有5個(gè)均勻分布的矩形小齒。電機(jī)的轉(zhuǎn)子上有40個(gè)矩形小齒均勻地分布在圓周上，相鄰兩個(gè)齒之間夾角為9°。反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)的工作原理當(dāng)某一相繞組通電時(shí)，對(duì)應(yīng)的磁極就產(chǎn)生磁場(chǎng)，并與轉(zhuǎn)子形成磁路，如果定子的小齒和轉(zhuǎn)子的小齒沒(méi)有對(duì)齊，轉(zhuǎn)子將轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。由此可見(jiàn)，錯(cuò)齒是促使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的原因。

步距角θs：轉(zhuǎn)子走一步所轉(zhuǎn)過(guò)的角度。定子從一種通電狀態(tài)變換到另一種通電狀態(tài)，叫做“一拍”，每一拍轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)θs，定子的通電狀態(tài)循環(huán)改變一次所包含的狀態(tài)稱(chēng)為拍數(shù)（N），步距角的表達(dá)式為（Zr—轉(zhuǎn)子齒數(shù)）

*開(kāi)封大學(xué)單片機(jī)課件制作組2.步進(jìn)電機(jī)控制原理根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的工作原理，如果按順序給步進(jìn)電機(jī)的繞組施加有序的脈沖電流，就可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字→角度的轉(zhuǎn)換。對(duì)于三相反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，電流脈沖的施加有3種方式。（1）單相三拍方式：按單相繞組施加電流脈沖。正轉(zhuǎn)：A→B→C→A

反轉(zhuǎn)：A→C→B→A（2）雙相三拍方式：按雙相繞組施加電流脈沖。正轉(zhuǎn)：AB→BC→CA→AB反轉(zhuǎn)：AC→CB→BA→AC（3）三相六拍方式：?jiǎn)蜗嗬@組和雙相繞組交