基于51單片機(jī)點(diǎn)光源自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)_綜合設(shè)計(jì)報(bào)告-wenkub
2022-09-11 18:35:09 本頁(yè)面
【正文】 單位（二級(jí)學(xué)院）： 自 動(dòng) 化 學(xué) 院 專 業(yè)： 自 動(dòng) 化 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2020 年 10 月 重慶郵電學(xué)院自動(dòng)化學(xué)院制 2 摘 要 本設(shè)計(jì)給出了一種基于單片機(jī)的點(diǎn)光源自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 , 該設(shè)計(jì)使用TI公司的超低功耗的 AT89C52 單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng) 的控制核心，主要由電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，點(diǎn)光源檢測(cè)模塊，電源轉(zhuǎn)換模塊等模塊組成。 關(guān)鍵詞： AT89C52單片機(jī)，光源，自動(dòng)跟蹤，傳感器 3 目 錄 摘要 ............................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 5 二、 設(shè)計(jì)報(bào)告正文 設(shè)計(jì)方案的 選擇 系統(tǒng)方案 的擬定 本方案是 由檢測(cè)電路 、 AT89C52 單片機(jī)、時(shí)鐘電路、 A/D 轉(zhuǎn)換控制電路等主要模塊組成。 本方案用以單片機(jī) STC12C5A60S2 為核心，光強(qiáng)度檢測(cè)模塊，時(shí)鐘模塊，步進(jìn)電機(jī)控制電路模塊和 12864 液晶顯示等主要模塊組成。所不同的是采用元器件差異，但從單片機(jī)方面考慮，方案一所使用的傳統(tǒng)的單片機(jī)器件方案二所使用的系列成本低。該 系統(tǒng)可分為電源模塊電路、光電測(cè)量電路、時(shí)鐘電路、步進(jìn)電機(jī)控制電路、單片機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換電路。多路開(kāi)關(guān)可選通 8個(gè)模擬 通道，允許 8路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 VCC： +5V 工作電壓。 START： A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)輸入端。 CLK：時(shí)鐘信號(hào)輸入端（一般為 500KHz）。當(dāng) ALE 線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B， C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)入轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng) ST 上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST 應(yīng)保持低電平。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 8 表 21輸入通道 應(yīng)用說(shuō)明 1） ADC0809 內(nèi)部帶有輸出鎖存器，可以與 AT89S51 單片機(jī)直接相連。 5）是否轉(zhuǎn)換完畢，我們根據(jù) EOC信號(hào)來(lái)判斷。轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和脈沖的頻率成正比。 4）改變脈沖的順序， 可以方便的改變轉(zhuǎn)動(dòng)的方向。 11 圖 25 水平方向步進(jìn)電機(jī)電路連接 圖 26 豎直方向步進(jìn)電機(jī)電路連接 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 本設(shè)計(jì)采用 51 單片機(jī) AT89C52（晶振頻率為 ）對(duì)該四線八相制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制。 ULN2020 工作電壓高，工作電流大，灌電流可達(dá) 500mA，并且能夠在關(guān)態(tài)時(shí)承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。 圖 27 ULN2020 內(nèi)部方框圖 圖 28 ULN2020 和 AT89C52 構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)電路 檢測(cè)模塊： 光敏電阻的分布如圖 29 所示： 圖 29 光敏電阻分布圖 13 比較控制式太陽(yáng)跟蹤裝置。在直筒內(nèi)部，東、南、西、北四個(gè)方向上也分別布置 4只光電阻 。 圖 210 檢測(cè)電路 單片機(jī)模塊 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳 AT89C52 是一個(gè)低功耗高性能單片機(jī)， 40 個(gè)引腳， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）端口，同時(shí)內(nèi)含 2個(gè)外部中斷口， 2 個(gè) 16 位可編程 定時(shí)計(jì)數(shù)器， 2個(gè)全雙工串行通信口， AT89C52 可以按照常規(guī)方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。 14 P0 口： P0 口是一個(gè) 8 位漏極開(kāi)路的雙向 I/O 口。在這種模式下， P0 具有內(nèi)部上拉電阻。當(dāng)對(duì) P1 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此 時(shí)可以作為輸入口使用。對(duì) P2 端口寫(xiě)“ 1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。當(dāng)作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（ IIL）?？撮T(mén)狗計(jì)時(shí)完成后， RST 腳輸出 96 個(gè)晶振周期的高電平。在 Flash 編程時(shí)，此引腳（ PROG）也用做編程輸入脈沖。為使能從 0000H 到 FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令， EA 必須接 GND。 XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端。兩片單片機(jī)的通信接口協(xié)議如表 25 所示： 表 25 單片機(jī)通信 接線 1 接線 2 接線 3 單片機(jī) 1 P2^6 P2^5 P2^4 單片機(jī) 2 P3^2 P3^3 P3^4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)，程序采用 C語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì)。主要通過(guò)單獨(dú)調(diào)試各個(gè)模塊及檢查相關(guān)硬件電路的焊接，找出問(wèn)題所在，然后針對(duì)問(wèn)題逐個(gè)擊破，最后成功完成本設(shè)計(jì)。 電機(jī)的防抖 在最初程序編寫(xiě)過(guò)程，由于沒(méi)考慮到檢測(cè)時(shí)候的延時(shí)及數(shù)據(jù)的波動(dòng)，導(dǎo)致最初的太陽(yáng)能板在最后對(duì)光時(shí)不停波動(dòng)。 本設(shè)計(jì)通過(guò)兩片 AT89C52 分別控制數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制芯片構(gòu)成數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換電路與電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路實(shí)現(xiàn)光源的自適應(yīng)控制。特在此忠心感謝我的指導(dǎo)老師蔣建春老師！ 20 五、 參考文獻(xiàn) [1] 張毅剛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京 ：高等教育出版社， . [2] ADC0809 中文資料 . [3] AT89C52 中文資料 . [4] ULN2020 中文資料 . 21 六、 附錄 VCCS10SWPBVCCC1ELECTRO2R1010Kx1IN 11IN 22IN 33IN 44IN 55IN 66IN 77COMMON8CLAMP9OUT 710OUT 611OUT 512OUT 413OUT 314OUT 215OUT 116Y2ULN2020C430pf C330pf11A121H10F92H83H7B64H1E2D3DP4C5GJ7shu112345678JP18 HEADERVCCVCCA1A2A3A4VCC14A613Y612A511Y510A49Y48A11Y12A23Y24A35Y36GND7U5HD74LS14VCCIN 11IN 22IN 33IN 44IN 55IN 66IN 77COMMON8CLAMP9OUT 710OUT 611OUT 512OUT 413OUT 314OUT 215OUT 116Y3ULN202012345678JP28 HEADERVCCVCCA5A6A7A8VCC14A613
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