【正文】 還有也要感謝我的公司對(duì)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(gè)月的時(shí)間來(lái)做畢業(yè)設(shè)計(jì)我才能順利完成。 第 25 頁(yè) 共 34 頁(yè) 展望 本次的設(shè)計(jì)僅僅是模擬了塔吊工作時(shí)的一個(gè)平衡過(guò)程，故給出了一個(gè)非常簡(jiǎn)易的設(shè)計(jì)。 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(duì)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(lái)是研究的重點(diǎn)。這個(gè)系統(tǒng)主要是有以下幾個(gè)部分。啟動(dòng) A/D轉(zhuǎn)換前一定要確定 A/D電源已打開(kāi)。此時(shí)，如果需取完整數(shù) 10 位結(jié)果，按下面公式計(jì)算。 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。 12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)由一個(gè)反向放大器 第 15 頁(yè) 共 34 頁(yè) 構(gòu)成振蕩器，可以由它產(chǎn)生時(shí)鐘。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。 (7) 溫升： 40K(120Hz)。 AABBBCCCDDDAA 中出現(xiàn)的字母表示這根線對(duì)應(yīng)加上高電平，其余的加低電平。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是 外部時(shí)鐘源的輸入端 XTAL2 18 內(nèi)部時(shí)鐘電路反相放大器的輸出端，接外部晶振 的另一端。 5% 到 177。STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是各自獨(dú)立編址的。 方案對(duì)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(duì)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。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。 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(shí)，平衡臂必然會(huì)向掛有重物的一端傾斜。 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。 electric motor。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。 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。 （ 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)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(gè)片上系統(tǒng)[12]。 如果 a 組和 b 組各自有一個(gè) 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。 (1) 額定電壓： 12V DC。 ULN20xx 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用電路 ULN20xx 內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器。 LED 燈指示單片機(jī)是否成功上電。本設(shè)計(jì)晶振采用 12MHz，則計(jì)數(shù)周期為 [1]。 下圖是 Lm78 系列集成穩(wěn)壓器的典型應(yīng)用電路圖，是一個(gè)輸出正 5V直流電Lm7805 穩(wěn)壓電路壓的穩(wěn)壓電源電路。當(dāng)你準(zhǔn)備在目標(biāo)硬件上測(cè)試軟件應(yīng)用時(shí)，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(cè)試程序代碼。 用 Keil 對(duì) C 語(yǔ)言進(jìn)行編譯如下圖 16。 圖 19 控制系統(tǒng) PCB 圖 第 23 頁(yè) 共 34 頁(yè) 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。注釋了電位器的阻值為 100k。這樣才能編寫(xiě)出一個(gè)合格的程序。 （ 3）學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的復(fù)制、贈(zèng)送和交換學(xué)位論文。通過(guò)各個(gè)元器件的應(yīng)用加深了我對(duì)其作用的了解，更明確了怎么在一個(gè)設(shè)計(jì)中選擇一個(gè)合適參數(shù)的元件，讓整個(gè)設(shè)計(jì)更加協(xié)調(diào)有序工作。介紹了步進(jìn)電機(jī)名稱的由來(lái)和內(nèi)部構(gòu)造，通過(guò)列表給出了該電機(jī)的相序以及驅(qū)動(dòng)方法。自動(dòng)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(duì)于較復(fù)雜的設(shè)計(jì) ，會(huì)出現(xiàn)較多飛線的情況，因此采用手動(dòng)布線。 第 21 頁(yè) 共 34 頁(yè) （ 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。模擬幫助你了解硬件配置，避免在安裝問(wèn)題上浪費(fèi)時(shí)間。電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)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。 圖 12 時(shí)鐘振蕩電路 電路中的 C3 和 C7 都為 33Pf，對(duì)外接電容的值雖然沒(méi)有嚴(yán)格的要求，但是電容的大小會(huì)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。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(dòng)后開(kāi)始正反轉(zhuǎn)。 ULN20xx 芯片特點(diǎn) (1) ULN20xx 的每一對(duì)達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè) 的基極電阻，在 5V 的工作 第 12 頁(yè) 共 34 頁(yè) 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(lái)處理的數(shù)據(jù)。其外觀如下圖。至于究竟是四線，五線，還是六線。 12C5A60S2 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) STC12C5A60S2 系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下圖 2 所示。高128 字節(jié) RAM 只能間接尋址，特殊功能寄存器區(qū)只可直接尋址，其部分特點(diǎn)： （ 1） 增強(qiáng)型 8051CPU， 1T，單時(shí)鐘 /機(jī)器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051。平衡臂的中端有一個(gè)軸承，該軸承與劃動(dòng)電阻器相連，當(dāng)平衡臂左右搖擺時(shí)，電阻器上的滑片也相應(yīng)的改變位置。 本文研究?jī)?nèi)容 本文研究的是基于單片機(jī)的平衡臂控制系統(tǒng)， 主要是對(duì)塔吊平衡進(jìn)行模擬，通過(guò)單片機(jī)的方式實(shí)現(xiàn)其平衡。 關(guān)鍵詞： 平衡臂；單片機(jī)；電機(jī)；螺旋傳動(dòng) Design on Control System of the Balance Arm Based on Microcontroller Abstract When the weights placed in one end of the balance arm, the balance arm is bound to hang heavy objects on the one end of the tilt. Makes the balance arm to reach equilibrium, it is necessary to impose the intensity at the other end of the corresponding location of the balance arm. And this design is based on this principle. The design uses the principle to achieve the balance of the balance arm. In this design, 12C5A60S2 microcontroller and the ULN20xx chip drive motor rotation. Motor scripts end embedded in the thread, screw rotates the motor rotation, If the fixed motor, threaded rotary nut will move. Nut has a certain weight When the nut to move to a certain distance, the balance arm will be balance. This paper describes the internal structure of the singlechip and chip ULN20xx, and hardware circuit and software design and debugging process, and it gives the schematics, flowcharts, etc. It covers from requirements analysis, system design, programming, schematic diagram PCB diagram and the basic process of product development in the experimental plate welding system. This design has a certain significance crane tower crane unattended operation. Key Words: balance arm。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 該設(shè)計(jì)中選用的單片機(jī)是 12C5A60S2， 單片機(jī)內(nèi)含 8路高速 10位 A/D轉(zhuǎn)換，另外電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片選擇的是 ULN20xx。除平衡重外，還常在其尾部裝設(shè)起升機(jī)構(gòu)。在方案三中即使平衡臂偏移非常大，電機(jī)在旋轉(zhuǎn)時(shí)仍然可以改變螺母的位置從而使平衡臂重新達(dá)到平衡，而且方案三電路整體設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，軟件編寫(xiě)也更為簡(jiǎn)單，制成硬件電路后更易于調(diào)試，所以最終采用方案三。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)內(nèi)部有 1280 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其在物理和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間 :內(nèi)部 RAM(256 字節(jié) )和內(nèi)部擴(kuò)展 RAM(1024 字節(jié) )。 （ 10） 3 個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0 的溢出在 ，可由 T1 的溢出在 ，獨(dú)立波特率發(fā)生器可 以在 口輸出時(shí)鐘。 VCC 40 電源正極 Gnd 20 電源負(fù)極，接地 步進(jìn)電機(jī) 很顯然，本次設(shè)計(jì)中最為重要也是核心的原件非步進(jìn)電機(jī)莫屬，市場(chǎng)上的步進(jìn)電機(jī)按力矩產(chǎn)生原理分類(lèi)有永磁式、反應(yīng)式、混合式步進(jìn)電機(jī)；按定子數(shù)分類(lèi)有單定子式、雙定子式、多定子式步進(jìn)電機(jī)；按定子勵(lì)磁相數(shù)分類(lèi)有三相、四相、五相、六相步進(jìn)電機(jī)，本設(shè)計(jì)選的是四相五線步進(jìn)電機(jī) [6]。 具體選用步進(jìn)電機(jī) 永磁式步進(jìn)電機(jī)（ PM），是由磁性轉(zhuǎn)子鐵芯通過(guò)與由定子產(chǎn)生的脈沖電磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 (9) 重量：約 100g。 如果 ULN20xx 的達(dá)林頓管輸入端輸入低電平使其截止，其驅(qū)動(dòng)的元件是感性元件，則電流不能突變，此時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)高壓；如果沒(méi)有二極管，達(dá)林頓管會(huì)被擊穿，所以這個(gè)二極管主要起保護(hù)作用。本設(shè)計(jì)選擇前者。芯片 1 至 4 腳接單片機(jī)的 23 至 20 腳，芯片16 至 13 腳接步進(jìn)電機(jī) 1 到 4 腳，步進(jìn)電機(jī) 5 腳接電源 VCC。平衡判段程序則是首先系統(tǒng)讀取當(dāng)前反饋的 AD 值，程序把得到的 AD值與上下限比較，若 AD 值大于設(shè)定好的上限，則電機(jī)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，（設(shè)螺母遠(yuǎn)離自己一端為參照方向），加大螺帽離平衡臂中心的距離，反之則順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，減小螺帽與平衡臂中心的距離來(lái)達(dá)到平衡。 ADC_FLAG為模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位，當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換完成后， ADC_FLAG=1，要由軟件清 0。 （ 2）原理圖庫(kù)文件編輯環(huán)境：用于設(shè)計(jì)元件原理圖模型。并且簡(jiǎn)要介紹了研究單片機(jī)控制平衡臂涉及到的其它結(jié)構(gòu)。 （ 1）提高設(shè)計(jì)精度 本次雖然達(dá)到了平衡效果，但是并沒(méi)有完全達(dá)到事先設(shè)定好的要求，具體還有一些改進(jìn)的地方如可以選用更的螺桿，固定步進(jìn)電機(jī)于平衡臂的中央，這樣無(wú)論重物放置在什么地方，平衡臂都能達(dá)到平衡。 作者簡(jiǎn)介： 姓 名：張均 性別：男 出生年月： 1988 年 11 月 10 日 民族：漢 Email: 第 28 頁(yè) 共 34 頁(yè) 聲 明 本論文的工作是 20xx 年 02 月至 20xx 年 06 月在成都信息工程學(xué)院完成的。他對(duì)學(xué)生的生活上的關(guān)切也深深地打動(dòng)了我，在學(xué)習(xí)上嚴(yán)格的要求才有我畢業(yè)設(shè)計(jì)的成功 ，他的孜孜教誨讓我受益匪淺。 （ 6）畫(huà)出了整個(gè)系統(tǒng)的 PCB 圖和最終的效果圖。 （ 4）把重物放置在不同位置，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀況和平衡臂平衡情況。不過(guò)在眾多的版本中， Protel99SE 是 EDA 行業(yè)能第一個(gè)可以在單個(gè)應(yīng)用程序中完成所有電路板設(shè)計(jì)的處理工具。 （ 2） ADC 控制寄存器 ADC_CONTR ADC_POWER為 ADC電源控制位。驅(qū)動(dòng)程