【正文】 是同一根線！那現(xiàn)在我就用圖來表示解釋下什么是四相八拍， AABBBCCCDDDAA 表示的是 什么。其外觀如下圖。7%(25℃ )。 ULN20xx 芯片特點(diǎn) (1) ULN20xx 的每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個 的基極電阻，在 5V 的工作 第 12 頁 共 34 頁 電壓下它能與 TTL 和 CMOS 電路直接相連，可以直接處理原 先需要標(biāo)準(zhǔn)邏輯緩沖器來處理的數(shù)據(jù)。 ULN20xx 是一個非門電路，包含 7 個單元，單獨(dú)每個單元驅(qū)動電流最大可達(dá) 350mA， 9 腳可以懸空。單片機(jī)的 P2 口接 ULN20xx 芯片，芯片另一端接步進(jìn)電機(jī)，上電后步進(jìn)電機(jī)就在芯片驅(qū)動后開始正反轉(zhuǎn)。因此，時鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 圖 12 時鐘振蕩電路 電路中的 C3 和 C7 都為 33Pf，對外接電容的值雖然沒有嚴(yán)格的要求，但是電容的大小會影響振蕩器的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、振蕩器的快速性和溫度的穩(wěn)定性。按下按鈕，則直接把 +5V 直接加到 RET/VPD 端 第 16 頁 共 34 頁 從而復(fù)位稱為手動復(fù)位 [2]。電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的 Lm78 系列和負(fù)電壓輸出的 Lm79 系列。 A/D 轉(zhuǎn)換程序把模擬信號改變成數(shù)據(jù)信號，由于 12C5A60S2 單片機(jī)自身含有 10 路 A/D 轉(zhuǎn)換，特殊功能寄存器ADC_RES 和 ADC_RESL 用于保存 AD 轉(zhuǎn)換結(jié)果，當(dāng) ADRJ=1 時， 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換的結(jié)果的高 2 位存放在 ADC_RES 的低二位中，低 8 位存放在 ADC_RESL 中。模擬幫助你了解硬件配置，避免在安裝問題上浪費(fèi)時間。 0：關(guān)閉 A/D轉(zhuǎn)換器電源； 1：開啟 A/D轉(zhuǎn)換器電源。 第 21 頁 共 34 頁 （ 4） A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 ADC_RES、 ADC_RESL AUXR1寄存器的 ADRJ位是 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器（ ADC_RES、 ADC_RESL）的數(shù)據(jù)格式調(diào)整控制位。 Protel99SE 主要是由 PCB 印刷電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)和 FPGA 設(shè)計(jì)系統(tǒng)兩部分組成，在這次的設(shè)計(jì)中，使用了引用最廣泛的 PCB 設(shè)計(jì)系統(tǒng)。自動布線是軟件根據(jù)當(dāng)前元件布局進(jìn)行的智能布線操作，但是對于較復(fù)雜的設(shè)計(jì) ，會出現(xiàn)較多飛線的情況，因此采用手動布線。 設(shè)計(jì)結(jié)果 因?yàn)樵谫徺I元件過程中找不到更長的螺桿，步進(jìn)電機(jī)不能固定在平衡臂的正中間，導(dǎo)致我的設(shè)計(jì)結(jié)果在一端放置重物時要考慮到另一端的步進(jìn)電機(jī)的重量，當(dāng)重物放置離平衡臂中間太近，平衡臂不能達(dá)到平衡，同樣，放置得太遠(yuǎn)也不能 第 24 頁 共 34 頁 達(dá)到平衡，但是在適當(dāng)?shù)木嚯x時，設(shè)計(jì)能達(dá)到除要求（ 5）以外的其他要求：通電后 LED 燈有變亮， 平衡臂掛有重物時，電機(jī)能自動旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺母位置使之平衡，電機(jī)的轉(zhuǎn)速也控制在了 1r/s 左 右，但是由于電機(jī)的端子長期暴露在空氣中，端子上已經(jīng)開始生銹，電機(jī)在快達(dá)到平衡時的微調(diào)過程中轉(zhuǎn)動不連貫，導(dǎo)致了電機(jī)停止轉(zhuǎn)動之后平衡臂與水平面的角度大概在 5 度左右，未能完全達(dá)到 =5 度的要求。介紹了步進(jìn)電機(jī)名稱的由來和內(nèi)部構(gòu)造，通過列表給出了該電機(jī)的相序以及驅(qū)動方法。程序編譯完后被燒盡單片機(jī)并開始調(diào)試，驗(yàn)證是否達(dá)到最初的設(shè)計(jì)要求，最后得出除了平衡角度未能達(dá)標(biāo)外其余都達(dá)標(biāo)。通過各個元器件的應(yīng)用加深了我對其作用的了解，更明確了怎么在一個設(shè)計(jì)中選擇一個合適參數(shù)的元件，讓整個設(shè)計(jì)更加協(xié)調(diào)有序工作。同時我還要感謝我的同學(xué)，周圍很多同學(xué)的設(shè)計(jì)原理是想通的，同學(xué)不經(jīng)意的一句話總會把我點(diǎn)醒，正是由于大家的相互鼓勵和相互幫組才有了今天。 （ 3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈送和交換學(xué)位論文。最后還要感謝花了 3 個月時間認(rèn)真專研學(xué)習(xí)相關(guān)知識的自己，感謝自己堅(jiān)持了下來并成功完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，謝謝。這樣才能編寫出一個合格的程序。還可以更加完善這個設(shè)計(jì)并最終作出大型的仿真 塔吊工作過程。注釋了電位器的阻值為 100k。單片機(jī)因?yàn)槠潆娐泛唵我子谡{(diào)試而而被廣泛運(yùn)用，本文著力于用單片機(jī)來來控制模擬塔吊平衡臂的平衡，并詳細(xì)解釋了其工作原理和實(shí)現(xiàn)方法并作出以下結(jié)論： （ 1）詳細(xì) 闡述了塔吊在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，說明了研究平衡臂的重要性和通過單片機(jī)來控制平衡臂的可行性。 圖 19 控制系統(tǒng) PCB 圖 第 23 頁 共 34 頁 圖 20 電路板 圖 21 系統(tǒng)效果圖 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試的準(zhǔn)備工作 （ 1）掌握相關(guān)器件的工作原理。 （ 1）原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境：主要用來設(shè)計(jì) 原理圖文件。 用 Keil 對 C 語言進(jìn)行編譯如下圖 16。 SPEED SPEED0為模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度控制位，當(dāng)二者皆為一時表示 90個時鐘周期轉(zhuǎn)換一次， CPU工作頻率 21MHz時， A/D轉(zhuǎn)換速度約 250KHz。當(dāng)你準(zhǔn)備在目標(biāo)硬件上測試軟件應(yīng)用時，可以使用 MON5 MON390、 NONADI、或者 FlashMON51 目標(biāo)監(jiān)視器、 ISD51 InSystem 調(diào)試器、 ULINK USBJTAG 適配器在目標(biāo)系統(tǒng)上下載并測試程序代碼。 V c cV in*1 0 2 4R e s u lt C o n v e r s io nDAb it10 ? (式 51) 式中， Vin 為模擬輸入通道輸入電壓， Vcc 為單片機(jī)實(shí)際工作電壓，本設(shè)計(jì)中為 5V。 下圖是 Lm78 系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖，是一個輸出正 5V直流電Lm7805 穩(wěn)壓電路壓的穩(wěn)壓電源電路。 驅(qū)動電路模塊 驅(qū)動電路模塊如下圖 12 所示。本設(shè)計(jì)晶振采用 12MHz，則計(jì)數(shù)周期為 [1]。常用的時鐘電路方式有兩種，一種是內(nèi)部時鐘，另一種是外部時鐘。 LED 燈指示單片機(jī)是否成功上電。 輸出端的二極管學(xué)名續(xù)流二極管，英文 freewheel diode。 ULN20xx 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用電路 ULN20xx 內(nèi)部還集成了一個消線圈反電動勢的二極管，可用來驅(qū)動繼電器。 (8) 噪音： 40dB(A)。 (1) 額定電壓： 12V DC。具體就是 A 處于高電平，其余處于低電平，延時一小段， AB 處于高電平，其余處于低電平，依次類推 [8]。 如果 a 組和 b 組各自有一個 端，則該步進(jìn)電機(jī)六線，如果 a 和 b 組的公共端連在一起，則是 5 線的。當(dāng)直接使用外部時鐘源時，此引腳可 浮空，此時 XTAL2實(shí)際將 XTAL1輸入的時鐘進(jìn)行輸 出。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)幾乎包 含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需的所有單元模塊，可稱得上一個片上系統(tǒng)[12]。 10% 以內(nèi) )用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時鐘常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz ～ 17MHz； 單片機(jī)為： 8MHz ～ 12MHz。 （ 3）工作頻率范圍： 0 ～ 35MHz，相當(dāng)于普通 8051 的 0 ～ 420MHz。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的所有程序存儲器都是片上 Flash 存儲器，不能訪問外部程序存儲器，因?yàn)闆]有外部訪問使能信號 — EA 和程序存儲 啟用信號— PSEN。 設(shè)計(jì)要求 本設(shè)計(jì)要完成以下功能： （ 1）當(dāng)單片機(jī)插上電源后，位于 PCB 板上的 LED 亮，成功表示上電。案二需要平衡臂較寬，而且馬達(dá)的動力必須比較高，平衡臂與小車輪胎之間的摩擦力也不可忽視，因?yàn)楫?dāng)平衡臂偏 移過大小車很有可能無法向反方向運(yùn)動而掉落，故方案二亦布恩那個采用。其中硬件主要包括：平衡臂、單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、螺桿、螺帽、變壓器。凡是上回轉(zhuǎn)塔機(jī)均需設(shè)平衡重，其功能是支承平衡重，用以構(gòu)成設(shè)計(jì)上所要求的作用方面與起重力矩方向相反的平衡力矩。 electric motor。為使得平衡臂重新達(dá)到平衡狀態(tài)，就要在平衡臂的另一端相應(yīng)位置施以力度，即杠桿原理， 本 設(shè)計(jì) 正是用了該原理來達(dá)到平衡臂的平衡 。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使 用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 基于單片機(jī)的平衡臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 當(dāng)在平衡臂的一端放置重物時，平衡臂必然會向掛有重物的一端傾斜。 microcontroller unit。自升塔頂有截錐柱式、前傾或后傾截錐柱式、人字架式 及斜撐架式。 根據(jù)此課題主要著手研究以下內(nèi)容： 掌握平衡系 第 2 頁 共 34 頁 統(tǒng)的基本構(gòu)架，熟悉相關(guān)的硬件和軟件知識，再結(jié)合實(shí)際需要設(shè)計(jì)出控制平衡臂達(dá)到平衡的硬件框架結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)流程。 方案對比 方案一運(yùn)用舵機(jī)，由于舵機(jī)控制臂桿左右的偏向是非線性控制，程序?qū)崿F(xiàn)相對較為復(fù)雜，且舵機(jī)能夠承受的力矩較小，其在平衡臂的應(yīng)用的并不合適，故方案一不能采用。 設(shè)定單片機(jī)的 A/D轉(zhuǎn)換口， ，所以 器分得的電壓 [3]。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器是各自獨(dú)立編址的。 （ 2） 工作電壓： STC12C5A60S2 系列工作電壓： ～ （ 5V 單片機(jī)）。 5% 到 177。 STC12C5A60S2單片機(jī)中包含中央 處理器 (CPU)、程序存儲器 (Flash)、數(shù)據(jù)存儲器 (SRAM)、定時/計(jì)數(shù)器、 UART 串口、串口 I/O 接口、高速 A/D 轉(zhuǎn)換、 SPI 接口、 PCA、看門狗及片內(nèi) R/C 振蕩器和外部晶體振蕩電路等模塊。當(dāng)直接使用外部時鐘源時，此引腳是 外部時鐘源的輸入端 XTAL2 18 內(nèi)部時鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振 的另一端。就要看 A 和 ~A 之間， B 和 B~之間有沒有公共端 抽線 。 AABBBCCCDDDAA 中出現(xiàn)的字母表示這根線對應(yīng)加上高電平，其余的加低電平。 第 11 頁 共 34 頁 圖 6 35BYJ46 步進(jìn)電機(jī) 35BYJ46 步進(jìn)電機(jī)工作參數(shù) 35BYJ46 步進(jìn)電機(jī)，永磁減速步進(jìn)電機(jī)，微型減速步進(jìn)電機(jī)， 4 相減速電機(jī)[7]。 (7) 溫升： 40K(120Hz)。 (2) ULN20xx 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)時承受 50V 的電壓，輸出還可以在高負(fù)載電流并行運(yùn)行。比如 1 腳輸入， 16 腳輸出，你的負(fù)載接在 VCC 與 16腳之間，不用 9 腳。其余則是供電模塊和為好接線而作的引腳。 12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)由一個反向放大器 第 15 頁 共 34 頁 構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時鐘。而外接晶體的頻率大小，主要取決于單片機(jī)的工作頻率范圍，每一種單片機(jī)都有自己的最大頻率，外接晶體振蕩器的頻率不大于單晶片的最大工作頻率即可。 圖 13 復(fù)位電路 工作原理：通電瞬間， RC 電路充電， RST 引腳出現(xiàn)高電平，只要 RST 端出現(xiàn) 10ms 以上的高電 平，就能使單片機(jī)有效地復(fù)位。顧名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。此時，如果需取完整數(shù) 10 位結(jié)果，按下面公式計(jì)算。此外，使用模擬器你可以在沒有目標(biāo)設(shè)備的情況下編寫和測試應(yīng)用程序。啟動 A/D轉(zhuǎn)換前一定要確定 A/D電源已打開。 當(dāng) ADRJ=1時， 10位 A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果的高 2位存放在 ADC_RES的低 2位中，低8位存放在 ADC_RESL中。這個系統(tǒng)主要是有以下幾個部分。如下圖 17是布完線后的 PCB 圖，圖 18是 PCB 圖對應(yīng)的電路板圖，圖 19為整個設(shè)計(jì)成品圖。 7 結(jié)論與研究展望 主要結(jié)論 塔吊作為當(dāng)代修建各種大小型建筑物的不可或缺的機(jī)械，對其更深入的研究具有重要的意義，平衡臂作為塔吊的主要構(gòu)成成分之一歷來是研究的重點(diǎn)。詳細(xì)介紹了 ULN20xx 的特點(diǎn)和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用電路。 第 25 頁 共 34 頁 展望 本次的設(shè)計(jì)僅僅是模擬了塔吊工作時的一個平衡過程，故給出了一個非常簡易的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)過程中，我發(fā)現(xiàn)這次的編程較以前學(xué)習(xí)的更加龐大，模塊多樣，要考慮的因素多了 起來，正是這樣，我才明白了程序編寫的重要性及嚴(yán)謹(jǐn)性，每一個模塊都牽一發(fā)而動全身，要編寫出好的程序必定要預(yù)先設(shè)計(jì)好程序框圖，這樣才會使思維清晰，不易出錯。還有也要感謝我的公司對我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的大力支持，正是因?yàn)楣窘o了我 3 個月的時間來做畢業(yè)設(shè)計(jì)我才能順利完成。 （ 4）學(xué)?？稍试S學(xué)