【正文】 序的主要功能是驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。上電時(shí)，剛接通電源，電容 C2 相當(dāng)于瞬間短路， +5V 立即加到 RET/VPD 端，該高電平使 12C5A60S2 全機(jī)自動(dòng)復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過(guò)程中需要程序從頭運(yùn)行，只需按動(dòng)按鈕即可。 圖 11 單片機(jī)最小系統(tǒng) 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)，有條不紊的一拍一拍的工作。通常單片機(jī)驅(qū)動(dòng) ULN20xx時(shí)，上拉 2K 的電阻較為合適，同時(shí)， COM 引腳應(yīng)該懸空或接電源。 (6) 直流電阻： 130Ω177。 第 10 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 5 步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 上圖是表示剛剛步進(jìn)電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，沒(méi)有畫(huà)中線抽頭。 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT1[0] ADC0 ADC 輸入通道 0 CLKOUT2 獨(dú)立波特率發(fā)生器的時(shí)鐘輸出可通過(guò)設(shè)置 WAKE_CLKO[2]位/BRTCLKO將該管腳配置為CLKOUT2 2128 Port2: P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入 /輸出口，也可作為高 8位地址總線使用 (A8 ~ A15)。 （ 8）共 4 個(gè) 16 位定時(shí)器兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051 兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器， 16 位定時(shí) 第 5 頁(yè) 共 34 頁(yè) 器 T0 和 T1，沒(méi)有定時(shí)器 2，但有獨(dú)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(shí)現(xiàn) 2 個(gè) 16 位。 3 硬件選型 單片機(jī)選型 12C5A60S2 簡(jiǎn)介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期(1T)的單片機(jī)，是高速 /低功耗 /超強(qiáng)抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051，但速度快 812 倍。 方案二 通過(guò)小車(chē)來(lái)控制平衡臂平衡，在平衡臂上端放置小車(chē)，最初時(shí)小車(chē)放在平衡臂正中央，平衡臂失去平衡時(shí)，為達(dá)到平衡，小車(chē)向著向上翹起的一段移動(dòng)，小車(chē)靠電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)與角度傳感器相連，當(dāng)角度傳感器檢測(cè)出平衡臂與水平面平衡時(shí)馬達(dá)停止轉(zhuǎn) 動(dòng) [10]。 在日常的工作、學(xué)習(xí)、生活以及工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐中，單片機(jī)的使用越來(lái)越廣泛，貫穿始終，單片機(jī)的 電路簡(jiǎn)單，容易調(diào)試，若是把單片機(jī)與吊塔結(jié)合起來(lái)對(duì)塔式起重機(jī)的發(fā)展有很大的作用，到時(shí)后工地上的吊塔都是自動(dòng)運(yùn)行，一方面提高了工作效率另一方面也降低了事故發(fā)生率雖然現(xiàn)在還不好找到適合大型塔式起重機(jī)的單片機(jī)，但假以時(shí)日，該研究方向肯定會(huì)對(duì)塔式起重機(jī)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用 [1]。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。而其中在建筑高樓大廈過(guò)程中塔式起重機(jī)有著不菲的貢獻(xiàn)， 可以說(shuō)塔式起重機(jī)的生產(chǎn)和發(fā)展是人們提高效率節(jié)約經(jīng)濟(jì)的有效途徑，塔式起重機(jī)越來(lái)越被人們熟知。按照本設(shè)計(jì)思路及方法即可制成一個(gè)具 有自動(dòng)實(shí)現(xiàn)平衡臂平衡的實(shí)際電路成品。 （ 3） 35BYJ46 電機(jī)額定轉(zhuǎn)速是可控的，為了提高效率要求轉(zhuǎn)速應(yīng)在 1r/s 左右。 （ 5）有 EPROM 功能。 Control Unit Port 1 鎖存器 Port0,2,3,4,5 鎖存器 LVD/ LVR RESET XTAL1 XTAL2 Port 1 驅(qū)動(dòng)器 ADC 8 Port 0,2,3,4,5 驅(qū)動(dòng)器 P0,P2,P3,P4,P5 AUXRAM 1024字節(jié) RAM 地址 寄存器 RAM 256 字節(jié) B寄存器 ACC 堆棧指針 TMP2 TMP1 定時(shí)器 0/1 串口 1 串口 2 ALULVR PSW WDT 程序存儲(chǔ)器（ Flash） ISP/IAP 地址生成器 程序計(jì)數(shù)器（ PC） PCA SPI 第 7 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 31 12C5A60S2PDIP40 封裝 圖 32 12C5A60S2 尺寸圖 第 8 頁(yè) 共 34 頁(yè) 單片機(jī)管腳介紹 表 1 單片機(jī)管腳介紹 管腳 管腳編號(hào) 說(shuō)明 ～ 39～ 32 P0 : P0口既可作為輸入 /輸出口，也可作為地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。 由于五線中， a 和 b 組的公共端是連接在一起的。 (3) 減速比： 1/。 ULN 是集成達(dá)林頓管 IC，內(nèi)部還集成了一個(gè)消線圈反電動(dòng)勢(shì)的二極管，它的輸出 端允許通過(guò)電流為 200mA，飽和壓降 VCE 約 1V 左右，耐壓 BVCEO 約為 36V。 第 14 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 10 系統(tǒng)硬件原理圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 單片機(jī)最小系統(tǒng)無(wú)需配置片外存儲(chǔ)器，電路簡(jiǎn)單，工作可靠， 最小系統(tǒng)除單片機(jī)芯片外，只包括復(fù)位電路和時(shí)鐘振蕩電路，如下圖 9，它具有以下特點(diǎn)。 在眾多復(fù)位電路設(shè)計(jì)中復(fù)位輸入引腳 RST是為 12C5A60S2 提供初始化的手段較為方便的。當(dāng)輸出電流較大時(shí)，Lm7805 應(yīng)配上散熱板。 表 3 單片機(jī)寄存器表 符號(hào) 地址 位地址及其符號(hào) P1ASF 9DH P17ASF P16ASF P15ASF P14ASF P13ASF P12ASF P11ASF P10ASF ADC_CONTR BCH ADC_PWOER SPEED1 SPEED0 ADC_FLAG ADC_START CHS2 CHS1 CHS0 ADC_RES BDH ADC_RESL BEH AUXR1 A2H PCA_P4 SPI_P4 S2_P4 GF2 ADRJ DPS IE A8H EA ELVD EADC ES ET1 EX1 ET0 EX0 IP B8H PPCA PLVD PADC PS PT1 PX1 PT0 PX0 IPH B7H PPCAH PLVDH PADCH PSH PT1H PX1H PT0H PX0H （ 1） P1 口模擬功能控制寄存器 P1ASF A/D 轉(zhuǎn)換通道與 P1 口復(fù)用，上電復(fù)位后 P1 口為弱上拉型 I/O 口，用戶(hù)可以通過(guò)軟件設(shè)置 8 路中的任何一路設(shè)置為 A/D 轉(zhuǎn)換，不需作為 A/D 使用的 P1 口可以繼續(xù)作為 I/O 口使用。編譯成功。 調(diào)試過(guò)程 （ 1）仔細(xì)觀察整板，并著重觀察各元件管腳是否存在虛焊、錯(cuò)焊、漏焊，一定要注意焊點(diǎn)之間不能有連接的情況，如發(fā)現(xiàn)，用小刀將之割斷。 （ 4）給出了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)，整畫(huà)出了個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，設(shè)計(jì)圖包含了以下模塊：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)，包括時(shí)鐘電路模塊和復(fù)位電路模塊；以 ULN20xx為主的驅(qū)動(dòng)電路；為系統(tǒng)提供穩(wěn)定電壓的穩(wěn)壓電源電路。 第 26 頁(yè) 共 34 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] 鄭郁正 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].四川：四川大學(xué)出版社， 20xx [2] 吳飛青 ,丁曉 ,李林功 .單片機(jī)原理與應(yīng)用實(shí)踐指導(dǎo) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [3] 張迎新 .單片機(jī)基礎(chǔ)教程 [M].北京 ：北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx [4] 沙占有 .單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì) [M].電子工業(yè)出版社， [5] 陳章龍 .使用單片機(jī)大全 [M].哈爾濱：黑龍江科學(xué)技術(shù)出版社， 1989 [6] 坂本正文 .步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京：科學(xué)出版社， 20xx [7] 李建勇 .機(jī)電控制工程基礎(chǔ) [M].北京：中央電大出版社， 20xx [8] 全國(guó)計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)技術(shù)資格考試辦公室 .步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用技術(shù) [M].北京：清華大學(xué)出版社，20xx [9] 姚福來(lái) .電氣自動(dòng)化工程師速成教程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [10] 白玉岷 .電氣工程及自動(dòng)化系統(tǒng)調(diào)試、送點(diǎn)及試運(yùn) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx [11] 中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)微電機(jī)分會(huì) .微特電機(jī)應(yīng)用手冊(cè) [M].福建：福建科技出版社， 20xx [12] 來(lái)清明 .傳感器與單片機(jī)接口及實(shí)例 [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 20xx [13] 徐科軍 .傳感器與檢測(cè)技術(shù)（第 2 版） [M]..北京：電子工業(yè)出版社， 20xx [14] 譚浩強(qiáng) .C 程序設(shè)計(jì)（第三版） [M].北京：清華大學(xué)出版社， 20xx [15] 齊從謙 .C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)教程 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20xx 第 27 頁(yè) 共 34 頁(yè) 致 謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)做完了，想起我剛拿到這個(gè)題目的時(shí)候心里是多么的忐忑不安，一直擔(dān)心自己無(wú)法按時(shí)完成，在這段時(shí)間里，我努力學(xué)習(xí)以前沒(méi)有掌握扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，翻閱各種相關(guān)書(shū)籍，在這個(gè)過(guò)程中我學(xué)到了很多的東西。 關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)和研究成果知識(shí)產(chǎn)權(quán)的說(shuō)明： 本人完全了解成都信息工程學(xué)院有關(guān) 保管使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括： （ 1）學(xué)校有權(quán)保管并向有關(guān)部門(mén)遞交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件。 到此整個(gè)設(shè)計(jì)已經(jīng)結(jié)束，我相信有一天無(wú)人操作的塔吊一定會(huì)被研制出來(lái)，并會(huì)得到廣泛運(yùn)用。 （ 3）介紹了完成此次設(shè)計(jì)需要用到的各種硬件，分別是： 12C5A60S2 單片機(jī)、 35BYJ46 型四相五線步進(jìn)電機(jī)、 ULN20xx 驅(qū)動(dòng)芯片、電位器和平衡臂。 第 22 頁(yè) 共 34 頁(yè) 原理及 PCB 設(shè)計(jì) 現(xiàn)在可著手硬件制作，此時(shí)運(yùn)用 Protel99SE 進(jìn)行原理設(shè)計(jì)，填好每個(gè)元件封裝，此時(shí)有些元件在庫(kù)中是沒(méi)有原理圖及封裝的，此時(shí)就要求設(shè)計(jì)者自行根據(jù)所用硬件參數(shù)畫(huà)原理圖及封裝。 ADRJ=1表示 10位 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的高 2位放在 ADC_RES寄存器的低 2位，低 8位存放在 ADC_RESL寄存器。 第 19 頁(yè) 共 34 頁(yè) 圖 17 程序流程圖 編譯軟件 Keil C51 簡(jiǎn)介 Keil C51 是德國(guó)知名軟件公司 Keil（現(xiàn)已并入 ARM 公司）開(kāi)發(fā)的基于 8051內(nèi)核的微控制器軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，是目前最流行開(kāi)發(fā) MCS51 系列單片機(jī)的軟件，它提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ uVision）將這些部分組合在一起，它支持 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程。下表為 35BYJ46 相序表。這兩個(gè)引腳跨 接石英晶體振蕩器和電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 該系統(tǒng)主要包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電路模塊、穩(wěn)壓電源模塊。 驅(qū)動(dòng)芯片 ULN20xx ULN20xx、 ULN2800 是高壓大電流達(dá)林頓晶體管陣列系列產(chǎn)品，具有電流增益高、工作電壓高、溫度范圍寬、帶負(fù)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適應(yīng)于各類(lèi)要求高速大功率驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)。應(yīng)用領(lǐng)域：永磁式步進(jìn)電機(jī)主 要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外部設(shè)備、攝影系統(tǒng)、光電組合裝置、閥門(mén)控制、核反應(yīng)堆、銀行終端、數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)繞線機(jī)、電子鐘表及醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域中。 不管是兩相四相，四相五線，四相六線步進(jìn)電機(jī)。 （ 13） A/D 轉(zhuǎn)換， 10 位精度 ADC，共 8 路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘25 萬(wàn)次 )。低 128 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器既可直接尋址也可間接尋址。當(dāng)平衡角度對(duì)應(yīng)的 AD值不在 888～ 892這一范圍時(shí)電機(jī)相應(yīng) 的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)直到平衡臂達(dá)到平衡為止。平衡重的量相當(dāng)可觀，輕型塔機(jī)一般至少要 34t，重型的要近 30t。涵蓋了從需求分析，系統(tǒng)設(shè)計(jì)，編程，原理圖， PCB 圖以及最后的試驗(yàn)板焊制等產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程。 分類(lèi)號(hào)： U D C： D10621408(20xx)2480–0 密 級(jí)：公 開(kāi) 編 號(hào)： 20xx071069 基于單片機(jī)的平衡臂控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 論文作者姓名： 申請(qǐng)學(xué)位專(zhuān)業(yè)： 測(cè)控技術(shù)與儀器 申請(qǐng)學(xué)位類(lèi)別： 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師姓名（職稱(chēng)）： 論文提交日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說(shuō)明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo) 教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 本文詳細(xì)闡述了單片機(jī)和芯片 ULN20xx 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)硬件電路和軟件程序的設(shè)計(jì)及調(diào)試過(guò)程，同時(shí)給出了原理圖、流程圖等。平衡重的用量與平衡臂的長(zhǎng)度成反比關(guān)系，而平衡臂長(zhǎng)度與起重臂長(zhǎng)度之間又存在一定比例關(guān)系。 本次設(shè)計(jì)選用過(guò)的 12C5A