【正文】 MHz ～ 17MHz ，單片機為： 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時，可選擇使用內(nèi)部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準 13. 共 4個 16位定時器 兩個與傳統(tǒng) 8051兼容的定時器 /計數(shù)器 ,16位定時器 T0和T1，沒有定時器 2，但有獨立 波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器 ,再加上 2路 PCA模塊可再實現(xiàn) 2個 16位定時器 14. 3個時鐘輸出口，可由 T0的溢 出在 ，可由 T1的溢出在 輸出時鐘 ,獨 立波特率發(fā)生器可以在 15. 外部中斷 I/O口 7路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過寄存器設(shè)置到 ), CCP1/(也可通過寄存器設(shè)置到 ) 16. PWM(2路） / PCA（可編程計數(shù)器陣列 ,2路） 也可用來當(dāng) 2路 D/A使用 也可用來再實現(xiàn) 2個定時器 也可用來再實現(xiàn) 2個外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時支持 ) , 10位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達 250K/S(每秒鐘 25萬次 ) (UART)，由于 STC12系列是高速的 8051，可再用定時器或 PCA軟件 實現(xiàn)多串口 19. STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有 S2標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過寄存器設(shè) 置到 )， TxD2/(可通過寄存器設(shè)置 到 ) 20. 工作溫度范圍： 40 ~ +85℃ (工業(yè)級 ) / 0 ~ 75℃ (商業(yè)級 ) ： LQFP48, LQFP44, PDIP40, PLCC44, QFN40 I/O口不夠時，可用 2到 3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） 12 根普通 I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級聯(lián)）來擴展 I/O口 , 還可用 A/D做按鍵掃描來節(jié)省 I/O口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口 圖 單片機引腳 加速度傳感器 課題采用 MMA7260QT三軸加速傳感器 , MMA7260能在 XYZ三個軸上讀 取水平墜落、傾斜、移動、震動和搖擺。另外，設(shè)計中加入 3 個鍵的鍵盤來控制座椅自平衡調(diào)節(jié)的方式，分別是方式 0 橫縱均自動調(diào)節(jié)，方式 1 只是橫向調(diào)節(jié)和方式 2 不調(diào)節(jié)。 C 語言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用。 中斷請求標(biāo)志位 ADC_FLAG： ADC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， 一定要由軟件清零 ， A/D 轉(zhuǎn)換完成后由該位申請中斷 。當(dāng)一個端口采集一次完成時，產(chǎn)生 ADC 中斷，進入A/D 采樣中斷子程 序。電機轉(zhuǎn)動中，脈沖個數(shù)決定電機轉(zhuǎn)的步數(shù)，脈沖輸出高低電位決定電機正反轉(zhuǎn)向。比如 壓力控制系統(tǒng) 要采用壓力傳感器。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準、快三個字來描述。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進入穩(wěn)態(tài)后無穩(wěn)態(tài)誤差?，F(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。任何一種變頻器的參數(shù) P 都給出一個可設(shè)置的數(shù)值范圍，一般在初次調(diào)試時， P 可按中間偏大值預(yù)置．或者暫時默認出廠值，待設(shè)備運轉(zhuǎn)時再按實際情況細調(diào)。所以對有較大慣性或滯后的被控對象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過程中的動態(tài)特性。 PID 控制，實際中也有 PI 和 PD 控制。 PID 控制算法系統(tǒng)分類 開環(huán)控制系統(tǒng)（ openloop control system）是指被控對象的輸出（被控制量）對控制器（ controller）的輸入沒有影響。 PID 控制器 簡單易懂，使用中不需精確的 系統(tǒng)模型 等先決條件，因而成為應(yīng)用最為廣泛的控制器。 對傳感器每個方 向上的數(shù)據(jù)采集 5 次，進行排序，然后去掉最大和最小的數(shù)值，中間三個數(shù)值取平均值。 STC12C5A60S2 系列單片機的 A/D 轉(zhuǎn)換模塊使用的時鐘是外部晶體時鐘或內(nèi)部 R/C 振蕩器所產(chǎn)生的時鐘 ， 不使用時鐘分頻寄存器 CLK_DIV。 （ 1） I/O 端口初始 化： 對部分端口進行引腳配置，設(shè)置 ， ,P1,2 為模擬輸入通道， , 為鍵盤端口， ， 為單片機脈沖輸出， ， 外接三個 LED 燈， ， 為脈沖方向控制輸出， 為復(fù)位。 C 語言一共只有 32 個關(guān)鍵字， 9 種控制語句，程序書寫形式自由，區(qū)分大小寫。A，休眠模式下為 3181。所以脈沖分配芯片 PMM8713 的 EA、EB 管腳接高電平， BA、 D 管腳接低電平， R 管腳是復(fù)位端， VCC、 GND 分別接電源和地，由于我們采用單片機輸出脈沖控制步進電機，并不需要脈沖發(fā)生器，所以 CU（ UP 計時脈沖 ）、 CD（ DOWN 計時脈沖 ）都接地。 控制線可以實現(xiàn)對電機方向的控制，如為低電平： “ 0” 時，環(huán)形分配器按正方向進行脈沖分配，電機正向轉(zhuǎn)動；而為高電平 “ 1” 時，環(huán)形分配器按反方向 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） 8 進行脈沖分配，電動機反向轉(zhuǎn)動。 圖 是該四相反應(yīng)式步進電機工作原理示意圖。步進電機旋轉(zhuǎn)的角度由輸入的電脈沖數(shù)確定，所以，也有人稱步進電機為數(shù)字 /角度轉(zhuǎn)換器。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的 頻率 和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，當(dāng)步進驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進電機按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為 “步距角 ”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。 自主設(shè)計車輛自平衡座椅，含以下部分： ● 典型 51 內(nèi)核的單片機系統(tǒng)軟件（推薦采用 STC 系列 8051）。 Segway 于 2020 年 10 月發(fā)布了自己的又一新作 :一輛四輪電動概念車 半人馬號 。國內(nèi)對自平衡控制技術(shù)的研究幵始于上世紀九十年代 ,并且在本世紀初也取得了一些成績。（ 月下旬前） VI. 在通過仿真軟調(diào)的基礎(chǔ)上，進行系統(tǒng)聯(lián)機調(diào)試。 II. 車輛座椅三自由度運動狀態(tài) 檢測及轉(zhuǎn)換（推薦采用 MMA7260QT 三軸加速度傳感器 ）。自平衡座椅可以彌補普通車輛座椅的不足，在汽車行駛過程中，通過系統(tǒng)電動控制，使座椅自動調(diào)整，確保駕駛員在任何時候都能與地面保持一個相對平衡的姿態(tài)。同年 ,丹麥樂高公司的 Steve Hassenplug設(shè)計了一種取名為 LEWAY 的自平衡玩具 ,該樣機只有手掌大小。由鉛蓄電池提供車體動力 。通過 MMA7260QT 型三軸加速傳感器，檢測到的座椅運動狀態(tài)，以模擬量電壓的方式傳送給單片機，單片機對讀入的座椅平衡狀態(tài)數(shù)據(jù)作為執(zhí)行控制算法的輸入，經(jīng)過計算后，將控制信號傳送給電機，控制電機使座椅回歸平衡。轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。 步進電機的靜態(tài)指標(biāo)及術(shù)語相數(shù)：產(chǎn)生不同隊 N、 S 磁場的激磁線圈對數(shù)，常用 m表示。八拍工作方式的步距角是單四拍與雙四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持較高的轉(zhuǎn)動力矩又可以提高控制精度。 PMM8713 在控制二相或四相步進電機時都可選擇三種勵磁方式（ 1 相勵磁， 2 相勵磁 ， 12 相勵磁三種勵磁方式之一），每相最小的拉電流和灌電流為 20ｍＡ， 這種電路的優(yōu)越性是 它不但可滿足后級 功率放大器的要求，而且在所有輸入端上均內(nèi)嵌有施密特觸發(fā)電路，抗干擾能力很強，其原理框圖如圖 所示。 5%, 單片機為 ，誤差為 177。 圖 LED硬件電路 3 車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng)硬件原理 16 3 車輛自平衡座椅電動控制系統(tǒng)軟件 主程序設(shè)計 車輛座椅自平衡軟件部分主要由加速傳感器數(shù)據(jù)采集處理程序、電機控制程序程序、鍵盤子 程序、判斷采樣周期的中斷子程序組成。并引入了指針概念，使程序效率更高。 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） 19 SFR name Address bit B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P1ASF 9DH name P17ASF P16ASF P15ASF P14ASF P13ASF P12ASF P11ASF P10ASF 表 PLASF寄存器 （ 2） 對 ADCCONTR 特殊功能寄存器設(shè)置 ： 建議直接用 MOV 賦值語句 。ADRJ=1， 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的高 2 位存放在 ADC_RES 中低 2 位中 ， 低 8 位存放在 ADC_RESL中 。考慮按鍵比較少，所以設(shè)計使用獨立式鍵盤接法，三個按鍵分別接與單片機的 ,。一個控制系統(tǒng)包括控制器、傳感器、變送器、 執(zhí)行機構(gòu) 、輸入輸出接口。另例，當(dāng)一臺真正的全自動洗衣機具有能連續(xù)檢查衣物是否洗凈，并在洗凈之后能自動切斷電源，它就是一個閉環(huán)控制 系統(tǒng)。為了消除穩(wěn)態(tài)誤差，在控制器中必須引入 “積分項 ”。 PID 控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、 反應(yīng)曲線 法和衰減法。但 積分時間 I 太長，又會當(dāng)反饋信號急劇變化時，被控物理量難以迅速恢復(fù)。 PID 控制器參數(shù)整定的方法很多，概括起來有兩大類：一是理論計算 整定法。其控制器的輸出與輸入誤差信號成比例關(guān)系。閉環(huán)控制系統(tǒng)有正反饋和負反饋，若反饋 信號與系統(tǒng) 給定值信號相反，則稱為負反饋（ Negative Feedback），若極性相同，則稱為正反饋，一般閉環(huán)控制系統(tǒng)均采用負反饋，又稱負反饋控制系統(tǒng)。 目前工業(yè)自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。先給定時器賦初值， TH0=（ 6553650000） /256,TL0=(6553650000)%256,初始化時，開啟定時中斷。 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。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。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。硬件電路如下圖。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。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。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。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。 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。 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。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。科研單位和企業(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。 2 帶 *項可根據(jù)學(xué)科特點選填。 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。 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。國外對自平衡電動車的研究始于二十世紀八十年代末 ,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。 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 Fre