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文檔簡(jiǎn)介
1、<p> 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī): </p><p> 審定成績(jī): </p><p><b> 自 動(dòng) 化 學(xué) 院</b></p><p> 自動(dòng)控制原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p> 設(shè)計(jì)題目:位置隨動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>
2、單位(二級(jí)學(xué)院): 自 動(dòng) 化 學(xué) 院 </p><p> 學(xué) 生 姓 名: </p><p> 專(zhuān) 業(yè): 自動(dòng)化 </p><p> 班 級(jí): </p><p> 學(xué)
3、 號(hào): </p><p> 指 導(dǎo) 教 師: </p><p> 設(shè)計(jì)時(shí)間: 年 月</p><p><b> 目錄</b></p><p><b> 設(shè)計(jì)題目1</b></p>&l
4、t;p><b> 摘要2</b></p><p><b> 一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</b></p><p> 二、 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)4</p><p><b> 三、模塊設(shè)計(jì)5</b></p><p><b> 3.1 電源5</b><
5、/p><p> 3.2 晶振電路6</p><p><b> 3.3復(fù)位電路6</b></p><p> 3.4傳感器模塊6</p><p> 3.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊7</p><p><b> 四、 程序7</b></p><p>&
6、lt;b> 五、 總結(jié)10</b></p><p> 六、 參考文獻(xiàn)10</p><p><b> 設(shè)計(jì)題目</b></p><p> 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,然后判斷和現(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。</p><p><b> 設(shè)計(jì)目
7、的:</b></p><p> 掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口連線;</p><p> 掌握步進(jìn)電機(jī)控制原理;</p><p> 掌握自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法;</p><p><b> 設(shè)計(jì)要求:</b></p><p> 畫(huà)出控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖;</p><p
8、> 選擇合適元器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì),畫(huà)出電路原理圖;</p><p> 畫(huà)出系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)流程圖。</p><p><b> 編寫(xiě)控制程序。</b></p><p><b> 摘要</b></p><p> 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,自動(dòng)控制已廣泛地用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、軍事等各領(lǐng)域,成為
9、現(xiàn)代技術(shù)的重要組成部分。位置隨動(dòng)系統(tǒng)是應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛的一種系統(tǒng)。導(dǎo)彈制導(dǎo),火炮瞄準(zhǔn),數(shù)控機(jī)床加工軌跡的控制,機(jī)器人等都是位置隨動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。這些系統(tǒng)一般都要求響應(yīng)快,抗干擾能力強(qiáng),精度高等特點(diǎn)。本課程設(shè)計(jì)是采用紅外傳感器檢測(cè)物體,通過(guò)單片機(jī)對(duì)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)對(duì)物體在平面上的跟蹤。通過(guò)該實(shí)踐環(huán)節(jié),可以提高自己的分析問(wèn)題和解決實(shí)際問(wèn)題的能力,對(duì)于鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識(shí),提高實(shí)踐能力,把理論和實(shí)踐很好的結(jié)合起來(lái)有著重要的意義。<
10、/p><p><b> 一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p> 位置隨動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖一所示:</p><p> 圖一 位置隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p> 電源、晶振電路、復(fù)位電路構(gòu)成51單片機(jī)工作的基本外圍電路,紅外傳感器用來(lái)檢測(cè)物體,單片機(jī)輸出脈沖通過(guò)ULN2003芯片驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)工作。</p>
11、<p><b> 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)</b></p><p> 本系統(tǒng)使用三個(gè)傳感器進(jìn)行跟蹤物體,左右兩邊的傳感器用來(lái)判斷物體移動(dòng)方向,中間的傳感器用來(lái)判斷是否跟蹤到物體。單片機(jī)使用5V電源,可以直接用電腦USB輸出的電壓作為電源,而傳感器的工作電壓時(shí)10-36V,可以用12V的電源,但傳感器輸出信號(hào)的電流型,故在傳感器輸出線和地線之間接合適的電阻,確保接入單片機(jī)時(shí)的電平為0V或
12、5V。單片機(jī)和傳感器上電,系統(tǒng)開(kāi)始工作。單片機(jī)先判斷中間的傳感器是否檢測(cè)到物體,如果檢測(cè)到,則步進(jìn)電機(jī)停止不轉(zhuǎn);如果沒(méi)檢測(cè)到物體,則電機(jī)左轉(zhuǎn)360或檢測(cè)到物體,步進(jìn)電機(jī)才停止轉(zhuǎn)動(dòng)。然后檢查左邊和右邊的傳感器有沒(méi)有檢測(cè)到物體,如果左邊的傳感器檢測(cè)到,電機(jī)左轉(zhuǎn);如果右邊傳感器檢測(cè)到,則電機(jī)右轉(zhuǎn);如果三個(gè)傳感器都沒(méi)檢測(cè)到物體,電機(jī)左轉(zhuǎn),直到檢測(cè)到物體為止。</p><p> 系統(tǒng)功能流程圖如圖二:</p>
13、<p><b> 否</b></p><p> 是 是</p><p><b> 否</b></p><p><b> 是</b></p><p><b> 否 </b></p>
14、;<p><b> 否 否</b></p><p> 圖二 系統(tǒng)功能流程圖</p><p><b> 三、模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 3.1 電源</b></p><p> 89c51單片機(jī)工作電壓為5V,故可用電腦USB電壓作為電
15、源;而傳感器工作電壓為10-36V,可用12V直流電源做為傳感器的電源。</p><p> 3.2 晶振電路 </p><p> 晶振電路圖如圖二所示:</p><p><b> 圖三 晶振電路圖</b></p><p><b> 3.3復(fù)位電路</b>
16、</p><p><b> 復(fù)位電路如圖三:</b></p><p><b> 圖四 復(fù)位電路圖</b></p><p><b> 3.4傳感器模塊</b></p><p> 使用紅外傳感器JM-E3F-DS30C4。</p><p> 傳感
17、器與單片機(jī)借口如圖五:</p><p> 圖五 傳感器及單片機(jī)接口圖</p><p> 3.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊</p><p> 步進(jìn)電機(jī)采用四相八拍的工作方式,即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。</p><p> 步距角為5.625,減速比為64。ULN2003是一個(gè)非門(mén)電路,每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5
18、V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連。</p><p> 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖如圖六:</p><p> 圖六 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)圖</p><p><b> 程序</b></p><p> #include<reg52.h></p><p> #define ucha
19、r unsigned char</p><p> #define uint unsigned int</p><p> sbit left_light=P2^0;</p><p> sbit right_light=P2^1;</p><p> sbit mid_light=P2^2;</p><p> u
20、char code s[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08} ;</p><p> void delay_nm(int x)</p><p><b> {</b></p><p><b> int y;</b></p><p><b&g
21、t; uchar z;</b></p><p> for(y=0;y<x;y++)</p><p> for(z=0;z<100;z++);</p><p><b> }</b></p><p> void delay(int z)</p><p><b&g
22、t; {</b></p><p><b> uint x,y;</b></p><p> for(x=z;x>0;x--)</p><p> for(y=200;y>0;y--);</p><p><b> }</b></p><p> v
23、oid right()</p><p><b> {</b></p><p><b> char i;</b></p><p> while(mid_light)</p><p><b> {</b></p><p> for(i=0;i<
24、;8;i++)</p><p><b> {</b></p><p> if(mid_light==1)</p><p><b> {</b></p><p><b> P1=s[i];</b></p><p><b> delay(
25、1);</b></p><p><b> }</b></p><p><b> /* else</b></p><p><b> {</b></p><p><b> break;</b></p><p>&l
26、t;b> }*/</b></p><p><b> }</b></p><p><b> //break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p&g
27、t; void left()</p><p><b> {</b></p><p><b> char i;</b></p><p> while(mid_light)</p><p><b> {</b></p><p> for(i=7;
28、i>=0;i--)</p><p><b> {</b></p><p> if(mid_light==1)</p><p><b> {</b></p><p><b> P1=s[i];</b></p><p><b> d
29、elay(1);</b></p><p><b> }</b></p><p><b> /* else</b></p><p><b> {</b></p><p><b> break;</b></p><p&
30、gt;<b> }*/</b></p><p><b> }</b></p><p><b> //break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p>&
31、lt;p> void main()</p><p><b> {</b></p><p> char a,b,i,j;</p><p> for(a=0;a<64;a++)</p><p><b> {</b></p><p> for(i=0;i&l
32、t;8;i++)</p><p><b> {</b></p><p> for(j=0;j<8;j++)</p><p><b> {</b></p><p> if(mid_light==1)</p><p><b> {</b>&l
33、t;/p><p><b> P1=s[j];</b></p><p><b> delay(1);</b></p><p><b> }</b></p><p> if(mid_light==0)</p><p><b> {</b
34、></p><p><b> b=1;</b></p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }</b></p><p><b> if(b
35、==1)</b></p><p><b> break;</b></p><p><b> }</b></p><p><b> if(b==1)</b></p><p><b> break;</b></p><p
36、><b> }</b></p><p><b> while(1)</b></p><p><b> {</b></p><p> if(right_light==0&&mid_light==1)</p><p><b> {</
37、b></p><p> delay_nm(20);</p><p><b> right();</b></p><p><b> }</b></p><p> if(left_light==0&&mid_light==1)</p><p><
38、;b> {</b></p><p> delay_nm(20);</p><p><b> left();</b></p><p><b> }</b></p><p> if(mid_light==1&&left_light==1&&ri
39、ght_light==1)</p><p><b> {</b></p><p> delay_nm(20);</p><p><b> left();</b></p><p><b> }</b></p><p><b> }<
40、;/b></p><p><b> }</b></p><p><b> 總結(jié)</b></p><p> 通過(guò)這次實(shí)踐,加強(qiáng)了動(dòng)手能力和分析能力。理論知識(shí)和做實(shí)物有很大的區(qū)別,理論上行得通的設(shè)計(jì),做出的實(shí)物未必能正常運(yùn)行,還需要通過(guò)檢測(cè)調(diào)試硬件,認(rèn)真分析,才能解決問(wèn)題。同時(shí),通過(guò)這次實(shí)驗(yàn),也加強(qiáng)了自己收集資料的
41、能力,進(jìn)一步掌握單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]王平,謝昊飛,蔣建春,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用[M].機(jī)械出版社 2010.1</p><p> [2]陳勇,羅萍,
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