【正文】 = 5 ?i = 5 ?( A D C _ C O N T R | 0 x F 8 ) = = 0 x F 8 ?清 轉(zhuǎn) 換 結(jié) 束 標(biāo) 志 位i = i + 1 i = i + 1i = i + 1( A D C _ C O N T R | 0 x F 8 ) = = 0 x F 9 ?A D C _ C O N TR = 0 x F 9A D C _ C O N TR = 0 x F A置 數(shù) 據(jù) 更 新 標(biāo) 志 位YNYNYNYNYN重 啟 A D退 出 中 斷圖 A/D采集中斷流程圖 AD 數(shù)據(jù)處理 對數(shù)據(jù)進行處理選用中值濾波法。方式 0 為全西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 調(diào)節(jié)，對座椅進行橫縱兩個方向上的調(diào)節(jié)；方式 1 為半調(diào)節(jié)，只進行橫向調(diào)節(jié)；方式 2 為不調(diào)節(jié)，即選擇方式 2 后，座椅不自動調(diào)節(jié)。 讀 取 速 度 傳 感 器 采 集 數(shù) 據(jù)開 始判 斷 電 機 正 反 轉(zhuǎn) ？電 機 正 轉(zhuǎn) N 步Y(jié)電 機 反 轉(zhuǎn) N 步返 回N 圖 步進電機驅(qū)動流程圖 PID 控制算法 PID 控制算法概述 這個理論和應(yīng)用自動控制的關(guān)鍵是，做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。 自動控制系統(tǒng) 可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和 閉環(huán)控制系統(tǒng) ?？删幊炭刂破鳎?PLC) 是利用其閉環(huán)控制模塊來實現(xiàn) PID 控制，而可編程控制器（ PLC）可以直接與 ControlNet 相連，如 Rockwell 的 PLC5 等。如果沒有眼睛，就沒有了反饋回路，也就成了一個開環(huán)控制系統(tǒng)。當(dāng)被控對象的結(jié)構(gòu)和參數(shù)不能完全掌握，或得不到精確的數(shù)學(xué)模型時，控制理論的其它技術(shù)難以采用時，系統(tǒng)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)必須依靠經(jīng)驗和現(xiàn)場調(diào)試來確定，這時應(yīng)用 PID 控制技術(shù)最為方便。對一個自動控制系統(tǒng)，如果在進入穩(wěn)態(tài)后存在穩(wěn)態(tài)誤差，則稱這個控制系統(tǒng)是有穩(wěn)態(tài)誤差的或簡稱有差系統(tǒng)（ System with Steadystate Error）。解決的辦法是使抑制誤差的作用的變化 “超前 ”，即在誤差接近零時，抑制誤差的作用就應(yīng)該是零。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 中被廣泛采用。解決這一矛盾的方法就是事先將差值信號進行放大。因此， I 的取值與拖動系統(tǒng)的時間常數(shù)有關(guān)：拖動。此條應(yīng)該不屬于大的，抽象的 PID 控制理論的內(nèi)容了，而是 PID 理論的具體應(yīng)用。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)。自動控制系統(tǒng)在克服誤差的調(diào)節(jié)過程中可能會出現(xiàn)振蕩甚至失穩(wěn)。當(dāng)僅有比例控制時系統(tǒng)輸出存在穩(wěn)態(tài)誤差（ Steadystate error）。 原理特點 在工程實際中，應(yīng)用最為廣泛的調(diào)節(jié)器控制規(guī)律為比例、積分、微分控制，西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 簡稱 PID 控制，又稱 PID 調(diào)節(jié)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的例子很多。目前， PID 控制及其控制器或智能 PID 控制器（儀表）已經(jīng)很多，產(chǎn)品已在工程實際中得到了廣泛的應(yīng)用，有各種各樣的 PID 控制器產(chǎn)品，各大公司均開發(fā)了具有 PID 參數(shù)自整定功能的智能調(diào)節(jié)器 (intelligent regulator），其中 PID 控制器參數(shù)的自動調(diào)整是通過智能化調(diào)整或自校正、自適應(yīng)算法來實現(xiàn)。同時，控制理論的發(fā)展也經(jīng)歷了古典控制理論、現(xiàn)代控制理論和 智能控制 理論三個階段。當(dāng)縱向電機不驅(qū)動時，脈沖占空比設(shè)置為零。當(dāng)計時溢出，產(chǎn)生中斷，對端口進行一次采集。判斷后，將數(shù)據(jù)存儲在 16 位數(shù)組變量中，存儲完后，重新開啟 A/D，跳出中斷，這樣反復(fù)采集 5 次之后，換端口地址。 經(jīng)過 4 個時鐘延時 ， 正確讀到 ADC_CONTR 控制寄存器的值 。 建議進入空閑模式前 ， 將 ADC 電源關(guān)閉 ， 啟動 A/D 轉(zhuǎn)換前一定要確認 A/D電源已打開 ， A/D 轉(zhuǎn)換完成后關(guān)閉 AD 電源可降低功耗 。定時器溢出時產(chǎn)生中斷。 允許直接訪問物理地址，對硬件進行操作 由于 C 語言允許直接訪問物理地址，可以直接對硬件進行操作，因此它既具有高級語言的功能，又 具有低級語言的許多功能，能夠像匯編語言一樣對位、字節(jié)和地址進行操作，而這三者是計算機最基本的工作單元，可用來寫系統(tǒng)軟件。 C 語言的運算類型極其豐富，表達式類型多樣化。本節(jié)主要講編寫程序方面的技巧。 圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 顯示部分 設(shè)計采用三個 LED燈顯示所選的調(diào)節(jié)模式。 MMA7260 與 STC12C5A60S2 單片機的連接十分簡便 ， 根據(jù) MMA7260 的數(shù)據(jù)手冊可知 ， 只要在 7260 與單片機 AD 引腳間加阻容濾波器即可直接連接 ， 不需要其它有源元件。 單片機功能介紹 STC12C5A60S2 系列單片機是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘 /機器周期 (1T)的單片機，是高速 /低功耗 /超 強 抗干擾的新一代 8051 單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,但速度快 812 倍。片中的激勵方式控制電路用來選擇采用何種勵磁方式。 圖 串行控制示意圖 步進電機脈沖分配 目前對步進電機的控制主要有分散器件組成的環(huán)形脈沖 分配器、軟件環(huán)形脈沖分配器、專用集成芯片環(huán)形脈沖分配器等 ，本題目采用 PMM8731 脈沖分配器。 由于單片機系統(tǒng)與驅(qū)動器之間只有兩條控制線，使系統(tǒng)構(gòu)成簡單。依次類推， A、 B、 C、 D 四相繞組輪流供電，則轉(zhuǎn)子會 沿著 A、B、 C、 D 方向轉(zhuǎn)動。 /(50*4)=176。 四相步進電機 工作原理：四相步進電機 采用單極性直流電源供電。 步進電機不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專用的 步進電動機 驅(qū)動器，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動單元、保護單元等組成。 通常電機的轉(zhuǎn)子為永磁體，當(dāng)電流流過 定子繞組 時，定子繞組產(chǎn)生一矢量 磁場 。電機控制程序，控制輸出脈沖個數(shù)及輸出脈沖速度，從而控制電機轉(zhuǎn)動角度和速度。 ● 常規(guī)可靠性設(shè)計。 2020 年 ,周惠興、趙建萍申請了兩輪自平衡電動車實用新型專利。 2020 年 ,中國科技大學(xué)屠動武、張培仁等研制出了兩輪自平衡代步車一 Free Mover,它是一種兩輪左右布置于人體腳下且具有自平衡控制系統(tǒng)的電動車 ,其結(jié)構(gòu)類似于 Segway PT。 身高只有 50 cm,重約 5 Kg的村田頑童應(yīng)用了陀螺傳感器和各種當(dāng)時的高科技產(chǎn)品 ,最終以完成停而不倒 ,在坡道上行駛和汽車通過 S 型平衡木等多項技能征服 了世界人民的眼睛。國外對自平衡電動車的研究始于二十世紀(jì)八十年代末 ,日本東京電信大學(xué)自動化系的山藤一雄教授提出了一個類似于自平衡車的智能控制器的設(shè)計概念 ,并在 1996 年成功在日本申請了專利，隨著自平衡控制技術(shù)和自平衡電動車的不斷發(fā)展 ,國內(nèi)外研究人員在最近二三十年間取得了一系列的科研成果。 electric control。 I 車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng) —— 軟件部分 摘要 當(dāng)今社會，汽車已經(jīng)成為我們生活中不可缺少的交通工具。 II. 了解掌握 車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)、控制原理等 。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目：車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng) —— 軟件部分 系 別 ： 電子信息系 專 業(yè)： 通信工程 2020 年 5 月 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 題目：車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng) —— 軟件部分 系 別 ： 電子信息系 專 業(yè)： 通信工程 2020 年 5 月 西安工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè) 計（論文）任務(wù)書 院（系 ） 電信學(xué)院 專業(yè) 通信工程 班 090309 姓名 何家歡 學(xué)號 09030935 1. 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng)設(shè)計 —— 軟 件部分 ： 自平衡減搖目前最常用且最成功的是船舶減搖鰭式減搖裝置，理論減搖效果可達 90％以上。 （含起始時間、設(shè)計地點）： 畢業(yè)設(shè)計（論文）工作 12 年 12 月 日起至 13 年 月 日止 畢業(yè)設(shè)計（論文）進行地點： 未央校區(qū)教 1A樓 312室 作為畢業(yè)設(shè)計，應(yīng)完成以下工作： I. 熟練掌握專業(yè)電工、電子（模、數(shù)）技術(shù)。 2 帶 *項可根據(jù)學(xué)科特點選填。s Book. Keywords: vehicle selfbalancing?？蒲袉挝缓推髽I(yè)對兩輪自平衡電動車的研究不僅促進了自平衡控制技術(shù)的發(fā)展 ,而相對應(yīng)的自平衡控制技術(shù)的發(fā)展也給自平衡電動車的發(fā)展帶來了巨大的進步。制作所的控制設(shè)計師曾說 :以村田頑童為基礎(chǔ)的 ,諸如不會摔倒的自行車 ,不碰撞的汽車等智能產(chǎn)品會越來越多。臺灣經(jīng)濟部工業(yè)局于 2020 年幵始大量搜集關(guān)于Segway 的相關(guān)資料 ,并提供給各個科研機構(gòu)和生產(chǎn)廠商參考 ,最終于 2020 年在臺灣國立中央大學(xué)利用模糊控制原理實現(xiàn)了一個 兩輪自平衡小車機構(gòu)的自平衡控制。最近幾年 ,隨著自平衡控制理論的發(fā)展 ,以及控制硬件的升級 ,控制器處理速度越來越快 ,控制理論越來越合理 ,關(guān)于兩輪自平衡電動車的研究得到了飛速的發(fā)展。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 ● 36 鍵坐姿及位置調(diào)節(jié)子程序。數(shù)據(jù)采集處理程序，主要解決 MMA7260 傳送的加速度模擬信號進入單片機以及數(shù)據(jù)的解算。 步進電機必須由雙環(huán)形脈沖信號、 功率 驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。所以可用控制脈沖數(shù)量、頻率及電動機各相繞組的通電順序來控制步進電機的轉(zhuǎn)動。功率放大器主要對環(huán)形分配器的較小輸出信號進行放大，以達到驅(qū)動步 進電機的目的，步進電機的基本控制包括轉(zhuǎn)向控制和速度控制兩個方面。 （轉(zhuǎn)子齒角運行拍數(shù)），四相運行時步距角為a=360176。而 0、 3 號齒和 A、 B 相繞組產(chǎn)生錯齒， 5 號齒就和 A、 D 相繞組磁極產(chǎn)生錯齒。這兩個信號都是送入步進電機驅(qū)動器的環(huán)形脈沖分配器的輸入端，所以在這種控制系統(tǒng)中，驅(qū)動器中必須含有脈沖分配器，對電動機各相勵磁的分配及轉(zhuǎn)換順序都由環(huán)形分配器來完成，見圖 。很顯然，在電動機驅(qū)動器內(nèi)部不包含有環(huán)形分配器，而環(huán)形分配器的功能必須由單片機系統(tǒng)來完成。當(dāng)采用單脈沖輸入法時，其連線方式如圖 （ｂ）所示，該圖中的ＣＫ為時鐘脈沖輸入，步進電機的正反轉(zhuǎn)方向由Ｕ／Ｄ的高、低電位決定。其速度比普通的 8051 快 8~12 倍，具有2 路 PWM， 8 路高速 10 位 AD 轉(zhuǎn)換器，方便接收傳感器的模擬信號和控制小功率直流電機。 MMA7260 是由多晶硅微加工表面工藝制成的電容式加速度傳感器 ， 由硅片表面的彈性結(jié)構(gòu)支撐起的質(zhì)量快下面粘附電容的一個極板 ， 電容的另一個極板固定 ， 當(dāng)加速度引起質(zhì)量快的相對位置變化時 ， 電容值也發(fā)生變化 ， 經(jīng)過電容電壓轉(zhuǎn)化電路和放大濾波電路后輸出與加速度成正比的電壓信號。硬件電路如下圖。 C 語言設(shè)計技巧及優(yōu)點 C 語言程序設(shè)計中一般說來遵循以下幾個步驟 :首先分析題意，確定解題算法，然后根據(jù)算法由粗到精畫程序流程圖，最后編寫程序。運算符豐富 C 語言的運算符包含的范圍很廣泛，共有 34 種運算符。 語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計自由度大 雖然 C 語言也是強類型語言，但它的語法比較靈活，允許程序編寫者有較大的自由度。初始化中允許定時中斷，給定時器控制寄存器和定時器模式 寄存器賦值，使定時器開始工作。 ADC 電源控制位 ADC_POWER：ADC_POWER=0， 關(guān)閉 AD C 電源 ， ADC_POWER=1， 打開 A/D 轉(zhuǎn)換器電源 。 MOV ADC_CONTR,DATA NOP NOP 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 NOP NOP MOV A, ADC_CONTR。進入中斷后，先判斷是哪一個端口產(chǎn)生的中斷，ADC_CONTR 寄存器的第三位是用來設(shè)置 A/D 轉(zhuǎn)換端口，判斷是那一路端口時，可以先將 ADC_CONTR 寄存器的高 5 位屏蔽掉，然后判別低 3 位。先給定時器賦初值， TH0=（ 6553650000） /256,TL0=(6553650000)%256,初始化時，開啟定時中斷。本設(shè) 計使用兩個步進電機，兩路脈沖分別驅(qū)動座椅橫向和縱向轉(zhuǎn)動。