畢業(yè)論文-基于mcs-51單片機智能小車控制器設(shè)計-文庫吧資料
2025-07-04 10:11本頁面
【正文】 計時值為：2us*2^16=131ms，故需四個這樣的中斷才采樣傳感器信號一次。對于信號的探測和控制字的輸出，使用兩個定時器中斷，T0作為信號探測間隔時間控制，本系統(tǒng)將時間設(shè)為500ms左右，而控制字的輸出間隔設(shè)為2ms。 整個系統(tǒng)的整體原理圖單片機應(yīng)用系統(tǒng)是由硬件和軟件共同完成一定任務(wù)的，只有兩者緊密的結(jié)合協(xié)調(diào)一致才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)，在設(shè)計過程中要相互適應(yīng)，相互配合，達到最高性價比。除此之外，還可以生成元件列表等其他報表，以便檢查和核對，同時還可以直接進行修改和更新。 電氣設(shè)計ERC規(guī)則檢查可以檢查到電路中連接中的各種錯誤或者警告，根據(jù)其報告作出相應(yīng)的檢測直至沒有錯誤為止；之后可以對元件的編號重新分配，使其更有順序和規(guī)律性。當元件庫沒有所需的元件的時候，把自己建立的元件庫加入元件庫管理與其他系統(tǒng)庫的使用方法一致。原理圖的制作步驟如下：圖紙的方向設(shè)為橫向，大小用A4紙，其他的為缺省值。7805的最大輸出電流為500mA，最大輸入電壓為35V，當輸出電壓大于6V時，應(yīng)在輸入和輸出的端接一保護二極管，可防止輸入電壓突然降低，輸出電容對輸出端放電引起穩(wěn)壓塊的損壞。 電機選擇流程 電源電路的設(shè)計，因電路中各個模塊的要求的電壓會有所不同，其工作原理是從變壓器輸出的直流電壓經(jīng)整流濾波后，輸入到三端集成穩(wěn)壓塊的輸入端和接地端，即可從穩(wěn)壓塊的輸出端得到穩(wěn)定的直流電壓輸出。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負載的23倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機的機座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。單一的慣性負載和單一的摩擦負載是不存在的。（2）靜力矩的選擇步進電機的動態(tài)力矩一下子很難確定，我們往往先確定電機的靜力矩。電機的步距角應(yīng)等于或小于此角度。一旦三大要素確定，步進電機的型號便確定下來了。（4）細分驅(qū)動器：在步進電機步距角不能滿足使用的條件下，可采用細分驅(qū)動器來驅(qū)動步進電機，細分驅(qū)動器的原理是通過改變相鄰（A，B）電流的大小，以改變合成磁場的夾角來控制步進電機運轉(zhuǎn)的。平均電流越大電機力矩越大，要達到平均電流大這就需要驅(qū)動系統(tǒng)盡量克服電機的反電勢。（3）功率放大：功率放大是驅(qū)動系統(tǒng)最為重要的部分。（2）信號分配：步進電機以二、四相電機為主，二相電機工作方式有二相四拍和二相八拍二種，具體分配如下：二相四拍為,；二相八拍為,。2）驅(qū)動控制系統(tǒng)組成使用控制步進電機必須由環(huán)形脈沖，功率放大等組成的控制系統(tǒng)。雖然靜轉(zhuǎn)矩與電磁激磁安匝數(shù)成正比，與定齒轉(zhuǎn)子間的氣隙有關(guān)，但過份采用減小氣隙，增加激磁安匝來提高靜力矩是不可取的，這樣會造成電機的發(fā)熱及機械噪音。靜轉(zhuǎn)矩：電機在額定靜態(tài)電作用下，電機不作旋轉(zhuǎn)運動時，電機轉(zhuǎn)軸的鎖定力矩。四拍運行時步距角為θ=360度/（50*4）=（俗稱整步），八拍運行時步距角為θ=360度/（50*8）=（俗稱半步）。拍數(shù)：完成一個磁場周期性變化所需脈沖數(shù)或?qū)щ姞顟B(tài)用n表示，或指電機轉(zhuǎn)過一個齒距角所需脈沖數(shù)，以四相電機為例，有四相四拍運行方式即ABBCCDDAAB，四相八拍運行方式，即AABBBCCCDDDAA步距角：對應(yīng)一個脈沖信號，電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的角位移用θ表示。（2）步進電機的靜態(tài)指標術(shù)語相數(shù)：產(chǎn)生不同對極N、S磁場的激磁線圈對數(shù)。這種步進電機的應(yīng)用最為廣泛?；旌鲜讲竭M是指混合了永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點。 反應(yīng)式步進一般為三相,可實現(xiàn)大轉(zhuǎn)矩輸出,但噪聲和振動都很大。 步進電機選擇及其驅(qū)動電路設(shè)計1）步進電機概述（1）步進電機分三種：永磁式（PM） ,反應(yīng)式（VR）和混合式（HB） 。為了提高電路的運算精度,要求對失調(diào)電壓和失調(diào)電流造成的誤差進行補償,這就是運算放大器的調(diào)零。當輸出保護時,由電阻R起限流保護作用。（2）集成運放結(jié)構(gòu)功能分析：（）。在沒有特殊要求的場合,盡量選用通用型集成運放,這樣即可降低成本,又容易保證貨源。例mA741（單運放）、LM358（雙運放）、LM324（四運放）及以場效應(yīng)管為輸入級的LF356都屬于此種。下面介紹一下通用運算放大器的：通用型運算放大器以通用為目的而設(shè)計的。集成運算放大器的種類非常多,可適用于不同的場合。（3） 外部時鐘電路 集成運放的選擇目前廣泛應(yīng)用的電壓型集成運算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。 MCS51單片機引腳vcc：接正極電源+5vGND：接地RST：復(fù)位信號輸入引腳XTAL1，XTAL2：接外部晶振引腳，外部時鐘電路如圖16P0，P1，P2，P3：不擴展功能作雙向I/O口用，訪問外部存儲器時，P2，P0分別做地址總線高低8位地址（2）。本設(shè)計所用單片機即選用MCS51單片機。工作過程是：二個紅外光電傳感器探測地面情況，由于軌跡為黑色的，不產(chǎn)生反射，其感應(yīng)信號表現(xiàn)為低電平，通過比較運放后以高電平的形式輸出到控制芯片，相反則為低電平，通過比較運放將感應(yīng)信號放大輸出，光電檢測放大電路將其狀態(tài)送入控制器AT89C52，對輸入的信號進行相應(yīng)的判別，并用匯編語言編寫程序控制光電傳感器的檢測間隔，以及小車運動的速度，用驅(qū)動芯片ULN2803驅(qū)動小車運動，其運動的方向與檢測信號有關(guān)，控制器根據(jù)步進電機類別輸出相應(yīng)的控制字，讓小車實現(xiàn)位移。此設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，采用傳統(tǒng)的單片機匯編語言進行編程，通過編譯成機器語言，再由通信軟件將機器碼文件送入單片機聯(lián)機經(jīng)KEIL C51仿真調(diào)試驗證結(jié)果的正確性。最后，由于系統(tǒng)各部分的驅(qū)動電壓、電流的不同,在電源的設(shè)計上，用7805進行轉(zhuǎn)換，滿足各個模塊的需要。電機采用的是四相八拍反應(yīng)式步進電機,實現(xiàn)上只要按一定的時鐘周期(),往四個控制端循環(huán)輸出一組固定的控制字即可,因左右輪的安裝是反向的,要前進兩個步進電機的轉(zhuǎn)動必須是反向的,這里的方向可以由通電順序來改變，如左轉(zhuǎn),左輪停止右輪轉(zhuǎn)動就可以了；反之，右轉(zhuǎn)時，右輪停止左輪轉(zhuǎn)動便是, 要使步進電機停止轉(zhuǎn)動，只要輸出其他的固定的控制字即可。控制系統(tǒng)采用AT89C52,控制器按一定的時鐘周期對光電檢測器的輸入信號采樣檢測,根據(jù)光電檢測器的狀態(tài),判斷小車的動作,給步進電機輸出正確的控制信號,實現(xiàn)電機的轉(zhuǎn)動。小車的控制單元主要包括傳感器及調(diào)理電路,步進電機及驅(qū)動電路,控制器三個部分。此設(shè)計實現(xiàn)了小車的無人駕駛
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