畢業(yè)論文-基于單片機(jī)的小球滾動控制系統(tǒng)設(shè)計(編輯修改稿)
2025-02-12 22:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 止在 30177。2cm 位置區(qū)域內(nèi)，并至少保持 10s。 實現(xiàn)方法 本設(shè)計要求在 門形支架的一個立柱上用轉(zhuǎn)軸固定一根 U 型導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的另一端可由固定在頂梁上的電機(jī)控制其上下運(yùn)動，使小球在導(dǎo)軌上按要求靈活滾動或定位 。導(dǎo)軌以轉(zhuǎn)軸處為原點，以厘米（ cm）為單位標(biāo)注位置。 我們利用步進(jìn)電機(jī)控制 U 型導(dǎo)軌的角度，以達(dá)到改變 U 型導(dǎo)軌的角度控制小球運(yùn)動與靜止。 單片機(jī)選型 在小球滾動控制系統(tǒng)設(shè)計的整個工作過程中需要一個主控芯片對各機(jī)械系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行處理，實現(xiàn)產(chǎn)品的自動化和系統(tǒng)化的要求。擬考慮以下方案： 方案一：采用 SPCE061A 單片機(jī)。 SPCE061A 單片機(jī)是 16 位的微處理器，主頻可以達(dá)到 49MHz,速度很快，并且具有方便的 ADC 接口，但 SPCE061A 單片機(jī)的功耗不是最低的。 方案二： 采用 Ti 公司的 MSP430 作為 主控芯片。 MSP430 系列單片機(jī)是美國德州儀器(TI)1996 年開始推向市場的一種 16 位超低功耗的混合信號處理器 (Mixed Signal Processor)。稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。 MSP430 系列 系統(tǒng)調(diào)試 3 由于具有 Flash 存儲器，在系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)調(diào)試及實際應(yīng)用上都表現(xiàn)出較明顯的優(yōu)點。這是 TI 公司推出具有 Flash 型存儲器及 JTAG 邊界掃描技術(shù)的廉價開發(fā)工具 。 方案三 ： 采用 Atmel 公司的 AT89S52 作為主控芯片。 AT89S52 是一種低功耗、高性能 CMOS 8 位微控制器，具有 8K 系統(tǒng)可編程 Flash 儲存器。使用 Atmel 公司高密度非易失性存儲器 技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上 Flash 允許 程序儲存器 在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。在單芯片上，擁有靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash，使得 AT89S52 在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。 經(jīng)過反復(fù)的比較、論證，我們最終選用了方案二。該控制芯片處理速度快，易于控制。 電源設(shè)計方案 在本系統(tǒng)中的電源 主要考慮以下方案 。 方案一： 家用 電源。電源的效率高，適應(yīng)的范圍大， 帶負(fù)載承受能力強(qiáng)，通過整流降壓可方便地轉(zhuǎn)換為 12V/5V 直流電源。 方案二： 12V/24V 移動 電源。此電源的優(yōu)點是 便于移動 ， 降壓方便 ， 但本系統(tǒng)工作時需要長時間用電，不能提供長時間的有效供電 。 綜上所述，選擇方案一，通過降壓整流電路將 220V 家用電源轉(zhuǎn)換為 12V/5V 直流電源，供系統(tǒng)使用。 電機(jī) 動力模塊 的選擇 方案一：步進(jìn)電機(jī)作為動力。 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)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(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)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(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時供 電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動器就是為步進(jìn)電機(jī)分時 供電的，多相時序控制器。 系統(tǒng)調(diào)試 4 方案二：直流減速電機(jī)作為動力。 即 齒輪減速電機(jī) ，是在普通 直流電機(jī) 的基礎(chǔ)上，加上配套齒輪減速箱。齒輪減速箱的作用是，提供較低的轉(zhuǎn)速，較大的力矩。同時，齒輪箱 不同的 減速比 可以提供不同的轉(zhuǎn)速和力矩。 由于步進(jìn)電機(jī)對于 U 型導(dǎo)軌角度的控制更為精確，由此我們選擇方案一。 距離檢測模塊的選擇 方案一： 超聲波傳感器測距。超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動頻率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點。超聲波對液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波， 碰到活動物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng) 方案二：紅外傳感器測距。紅外傳感器是基于紅外線輻射原理，紅外線的波長在 微米到 1000 微米之間，頻率的范圍為 3*1011 到 4*1014 之間。任何物體只要溫度大于絕對零度都會輻射紅外線，溫度越高，紅外輻射能量越強(qiáng)，紅外傳感器就是將紅外能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。紅外測溫可以遠(yuǎn)距離對非接觸物體的測量，且響應(yīng)快、靈敏度高、準(zhǔn)確度高等優(yōu)點。 方案三：光電傳感器測距。 光電傳感器是采用光電元件作為檢測元件的 傳感器 。它首先把被測量的變化轉(zhuǎn)換成光信號的變化，然后借助光電元件進(jìn)一步將光信號轉(zhuǎn)換成電信號。光電傳感器一般由光源、光學(xué)通路和光電元件三部分組成。光電檢測方法具有精度高、反應(yīng)快、非接觸等優(yōu)點，而且可測參數(shù)多，傳感器的結(jié)構(gòu)簡單，形式靈活多樣。 經(jīng)過反復(fù)測試，紅外傳感器距離太近，只能探測 30cm 以內(nèi)的距離，光電傳感器需求數(shù)量太大，成本太高且不精確，超聲波傳感器測距精確，成本低廉，能滿足設(shè)計要求，隨 意我們選擇方案一。 報警模塊 蜂鳴器采用直流電機(jī)供電，其能發(fā)出單調(diào)的或者某個固定頻率的聲音，如嘀嘀嘀，嘟嘟嘟等。 系統(tǒng)調(diào)試 5 顯示模塊 12864 模塊靈活的接口方式和簡單、方便的操作指令，可構(gòu)成全中文人機(jī)交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 1616 點 陣的漢字 . 也可完成圖形顯示 .低電壓低功耗是其又一顯著特點。由該模塊構(gòu)成的液晶顯示方案與同類型的圖形點陣液晶 顯示模塊相比，不論硬件電路結(jié)構(gòu)或顯示程序都要簡潔得多，且該模塊的價格也略低于相同點陣的圖形液晶模塊。 系統(tǒng)
研究報告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1