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自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽

2024-08-06 12:09本頁(yè)面
  

【正文】 0v,輸出電流可達(dá) 750mA,由輸入的邏輯電平來(lái)決定輸出脈沖的寬度及頻率,所以由這款芯片組成的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將脈沖發(fā)生器、脈沖分配器、脈沖放大器合 為一體,省去了很多外圍器件。 輸入控制信號(hào)經(jīng)前級(jí)緩沖后送入片內(nèi)控制器,然后由控制部分進(jìn)行處理并驅(qū)動(dòng)晶體管,最后由 OUT 端口輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)以控制電機(jī)的運(yùn)行。其關(guān)系式為:Imax = Vref /10*Rs:PHASE1 的邏輯電平值決定了該通道的電流輸出方向。其中 PHPHI0I0I1I12 對(duì)應(yīng)著 SPGT62C19B 的 6個(gè)控制引腳;而 SPEED則是速度檢測(cè)信號(hào)輸出腳 。 應(yīng)注意的是,模組接口標(biāo)示為“VDD”的腳應(yīng)與 61 板接口標(biāo) 示為“ +”的腳相對(duì)應(yīng),不能接反。因此,要把 61 板的 I/O 電壓選擇跳線(61 板的 J5)跳至“5V”位置,并保證 61 板供電電壓在 以上,建議使用 5V 穩(wěn)壓電源給 61 板供電。 步進(jìn)電機(jī)接口在模組上標(biāo)示為 J10,是 4PIN 排針形式,對(duì)應(yīng)著步進(jìn)電機(jī)的 4 根引線,以及 SPGT62C19B 的 OUT1A、OUT1B、OUT2A、OUT2B 這 4個(gè)輸出端。SPGT62C19B 芯片有兩個(gè)電源輸入口,分別給邏輯控制電路和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路供電。模組提供了兩種形式的電機(jī)供電電源接口,分別是 2PIN 針座和直流穩(wěn)壓電源插座; 可以將外部電源連接在其中一組電源接口上。利用SPGT62C19B控制步進(jìn)電機(jī),兩相步進(jìn)電機(jī)的 4 根引線分為兩組,可分別連接SPGT62C19B的兩個(gè)輸出通道。: 步進(jìn)電機(jī)工作原理圖步進(jìn)電機(jī)與 SPGT62C19B :表 步進(jìn)電機(jī)與 SPGT62C19B 的連接方法 電機(jī)引線顏色 電機(jī)引線名稱 SPGT62C19B引腳序號(hào) SPGT62C19B引腳名稱 藍(lán) 1A 1 OUT1A 黃 1B 21 OUT1B 粉 2A 2 OUT2A 橙 2B 5 OUT2B每通道的輸出電流可以有 4 種狀態(tài),這為步進(jìn)電機(jī)提供了多種控制方式,可實(shí) 現(xiàn)“ 整步(FullStep)” 、“ 半步(HalfStep)” 、“優(yōu)化半步(Modified HalfStep)”等工作模式。實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)的控制,關(guān)鍵在于將國(guó)旗升降高度與控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向及回轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)起來(lái),二者緊密配合,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)旗升降的運(yùn)動(dòng)控制。步進(jìn)電機(jī)我們選用“整步”工作方式,㎝,完全符合精度的要求。在程序設(shè)計(jì)中,我們運(yùn)用時(shí)間精度很高的SPGT62C19B產(chǎn)生4KHz的中斷脈沖送給單片機(jī)的外部中斷IRQ4。這樣步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要沒(méi)1/32s走一次,系統(tǒng)不可避免地會(huì)出現(xiàn)余數(shù)的現(xiàn)象,這里我們采用插補(bǔ)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)解決這個(gè)問(wèn)題。開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)打開(kāi)外部中斷,結(jié)束后等待中斷到來(lái)再進(jìn)入下一次循環(huán)。在步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,實(shí)時(shí)顯示運(yùn)動(dòng)時(shí)間和所在位置,并不斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù),存放于SPGT62C19B中。1)“上升鍵”按下時(shí),對(duì)SPCE061A輸出播音控制信號(hào)播放國(guó)歌,國(guó)旗經(jīng)43s的時(shí)間勻速上升至旗桿頂端,國(guó)歌播放完畢。2)“下降鍵”按下時(shí),此時(shí)程序只掃描下降鍵,下降鍵按下有效時(shí),國(guó)旗經(jīng)43s的時(shí)間勻速下降至地端。此鍵主要用于程序跑飛的情況下。掉電現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)主要包括兩個(gè)方面:一是斷掉電后國(guó)旗位置不變,二是斷掉電之后重新合上電源,旗幟所在的高度數(shù)據(jù)顯示不變。在每次中斷數(shù)據(jù)改變時(shí),把國(guó)旗所在的精確位置和狀態(tài)寫在SPGT62C19B芯片中。細(xì)分狀態(tài)如下:1)如果在0cm位置,不做處理。當(dāng)下降鍵按下時(shí),國(guó)旗經(jīng)過(guò)43s的時(shí)間勻速下降至0cm最低端處。這整個(gè)過(guò)程中,所存的位置數(shù)據(jù)一定要精確,確保不出現(xiàn)誤差積累現(xiàn)象。G1~: 數(shù)碼管設(shè)置列表G1G2G3 G4 時(shí)間十位時(shí)間個(gè)位高度十位高度個(gè)位1) GG2數(shù)碼管分別顯示在某一種運(yùn)行狀態(tài)下,運(yùn)動(dòng)的時(shí)間,上升和下降時(shí)間不累計(jì)。2) GG4數(shù)碼管顯示此時(shí)國(guó)旗所在高度,以cm為單位。數(shù)碼管顯示接口包括 “段控制” 接口和“位控制” 接口??梢杂?10PIN 排線將模組的 J1與 61 板的 IOA 低 8 位(即 61 板的 J8)相連,模組的 J2 與 61 板的 IOA 高 8 位(即 61 板的 J9) 相連。用凌陽(yáng)SPCE061A板的三位按鍵,作為鍵盤輸入寄存器,并入串出接口芯片串行接入到單片機(jī)。1)升旗國(guó)旗在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的最底端時(shí),按下KEY2上升按鍵后,國(guó)歌起,國(guó)旗緩緩上升, GG2兩位數(shù)碼管顯示工作時(shí)間,GG4兩位數(shù)碼管顯示國(guó)旗所在位置,43s后到達(dá)頂點(diǎn),國(guó)歌停,國(guó)旗停止,運(yùn)動(dòng)時(shí)間顯示43s,位置顯示86cm,鍵號(hào)只顯示中間的橫線。2)降旗當(dāng)KEY3下降鍵按下時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間顯示0s,國(guó)旗開(kāi)始勻速下降,43s后到達(dá)低端,下降時(shí)國(guó)歌不播放。系統(tǒng)上電后進(jìn)行初始化,上升鍵按下時(shí),電機(jī)正轉(zhuǎn),裝載國(guó)歌語(yǔ)音模型,定時(shí)計(jì)數(shù)器TimerA開(kāi)始計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)器每加1s,國(guó)旗高度計(jì)算一次,高度加2cm,時(shí)間高度數(shù)據(jù)送入顯示子程序,LED顯示子程序開(kāi)始掃描數(shù)據(jù)并顯示,上升到最高處86cm處,電機(jī)停轉(zhuǎn),國(guó)歌停奏,按下下降鍵時(shí),電機(jī)反轉(zhuǎn)到最低位置0cm處停止,并實(shí)時(shí)顯示國(guó)旗運(yùn)行時(shí)間及所在高度。: 計(jì)時(shí)子程序流程圖該子程序的主要功能是實(shí)現(xiàn)國(guó)旗時(shí)間及高度的顯示,由于LED顯示為段碼的顯示,所以處理后的十進(jìn)制數(shù)要首先取段碼,然后送顯示單元。本設(shè)計(jì)的顯緩單元為Ox702d存儲(chǔ)單元Ox0040,采用四位LED顯示,先把要顯示的數(shù)據(jù)存入對(duì)應(yīng)的顯緩單元,然后查表取段碼,將段碼經(jīng)IOB1~IOB4口送給LED顯示,四位位選碼由IOB5~IOB8控制。等待國(guó)歌播放完畢中斷返回主程序。由于本設(shè)計(jì)采用的是整體的61板及電機(jī)模組,因此,在硬件調(diào)試部分只要將61板自檢程序及電機(jī)模組自檢程序下載到各自的核心芯片中,運(yùn)行后61板可以進(jìn)行國(guó)歌播放,電機(jī)模組的電機(jī)可以正反轉(zhuǎn),LED可以顯示時(shí)間高度就證明硬件調(diào)試成功。根據(jù)高度加入步長(zhǎng)脈沖調(diào)試,其控制升、降旗以及與語(yǔ)音子程序同步均符合要求。音樂(lè)播放程序調(diào)試過(guò)程:1) 在網(wǎng)絡(luò)上找到播放一遍的國(guó)歌,再用凌陽(yáng)公司提供的Compress 2) 新建一個(gè)工程 ex3_S480_Auto,在工程里新建 文件和 文件。 4) 拷貝支持文件:把 、 兩個(gè)頭文件和 匯編語(yǔ)言文件拷貝到 ex3_S480_Auto 工程文件夾。 6) 拷貝資源文件:可以在 IDE 的安裝路徑 \SPCE061A\VoiceExa\ex3_S480_Auto\Voice ,把這個(gè)語(yǔ)音資源文件拷貝到 ex3_S480_Auto 工程文件夾。 8) 包含 庫(kù)到 ex3_S480_Auto 工程中。 10) , 。 12) Rebuild All,出現(xiàn)沒(méi)有定義 T_SACM_S480_SpeechTable 的錯(cuò)誤。 14) Rebuild All,如果沒(méi)有其他錯(cuò)誤,下載程序到實(shí)驗(yàn)箱。運(yùn)行程序,根據(jù)實(shí)驗(yàn)箱播放的音樂(lè)判斷是否符合實(shí)驗(yàn)要求。系統(tǒng)綜合調(diào)試:上電后,對(duì)系統(tǒng)復(fù)位,然后設(shè)置狀態(tài),在運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)存在有一定的誤差,經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試,發(fā)現(xiàn)誤差出現(xiàn)的原因是由于步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸、滑輪直徑以及轉(zhuǎn)角都存在著一定誤差,使實(shí)際值與理論值之間總會(huì)有些誤差,經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)試,最后增加了實(shí)際脈沖數(shù),結(jié)果問(wèn)題解決,實(shí)現(xiàn)理想功能。 由于初次接觸61的編程,所以在實(shí)習(xí)初期我們主要是學(xué)習(xí)和認(rèn)知61的板以及61編程的基本知識(shí),這是個(gè)學(xué)習(xí)深入的過(guò)程。 在對(duì)編程基礎(chǔ)知識(shí)了解后,基于對(duì)題目要求的理解和思考,我們確定實(shí)現(xiàn)方案。 這個(gè)方案的確定是在查閱了,61資料“步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn)”的實(shí)現(xiàn)程序后得到的思路。當(dāng)然,程序的調(diào)試是不可能一兩次就能成功的。根據(jù)設(shè)計(jì)題目要求,下面兩項(xiàng)測(cè)試是必須要完成的內(nèi)容,從測(cè)試的結(jié)果看,都達(dá)到了題目的基本要求和發(fā)揮要求,旗幟運(yùn)動(dòng)的參數(shù)都在要求范圍內(nèi),而且所有的運(yùn)動(dòng)均在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。2) 軟件計(jì)算中的誤差在讓單片機(jī)進(jìn)行的計(jì)算中,尤其是在軟件計(jì)算處理中,對(duì)于將行進(jìn)距離折算到步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖數(shù)時(shí),都會(huì)在計(jì)算的過(guò)程中因?yàn)閱纹瑱C(jī)的計(jì)算精度而將尾數(shù)舍棄,這也在一定程度上造成最后結(jié)果的偏差。4) 機(jī)械制作工藝上的其他部分除了上述分析的因素外,還有諸如電機(jī)安裝時(shí)的位置不合理,電機(jī)繞線時(shí)的斜繞的問(wèn)題,疊繞的問(wèn)題等,都會(huì)引起最后物體運(yùn)動(dòng)定位精度不夠的結(jié)果。C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程,豐富的語(yǔ)音資源函數(shù)為編程提供了很大的方便。本運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)存在以下幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn):利用了凌陽(yáng)單片機(jī)的集成性,極大的簡(jiǎn)化了外圍電路。國(guó)歌音樂(lè)品質(zhì)較好。在本系統(tǒng)上還可將升降旗功能進(jìn)行擴(kuò)展,比如可以加入半旗的控制,旗桿頂端設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)讓國(guó)旗帶到隨風(fēng)飄揚(yáng)的效果。從方案論證直到論文的最終完成,她都給予我盡心盡力的指導(dǎo)。借此機(jī)會(huì),特向王艷輝老師表示最誠(chéng)摯的感謝。老師們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、淵博的知識(shí)、誨人不倦的品格一直感染和激勵(lì)著我不斷上進(jìn),使我大學(xué)四年的時(shí)光充實(shí)而有意義。在本論文的寫作中,我參照了大量的著作和文章,許多學(xué)者的科研成果及寫作思路給我很大啟發(fā),在此向這些學(xué)者們表示由衷的感謝。感謝所有關(guān)心、幫助和支持我的人。參考文獻(xiàn)[1] 肖洪兵.跟我學(xué)用單片機(jī). 北京:北京航空航天大學(xué)出版社, [2] 何立民.單片機(jī)高級(jí)教程. 第1版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001 [3] ,[4] ,[5] ,[6] ,[7] —,[8] ,[9] 薛鈞義,張彥斌,[10] 胡軍輝,王蓓蕾,[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用,[11] 鐘寒梅.凌陽(yáng)單片機(jī)簡(jiǎn)介[J].國(guó)外電子元器件,[12] ZHANG Haili,LI Junde.Similarities and Dissimilarities between Singlechip Microputer Language C and Highlevel Programming Language C[J].Journal of Hunan Padio and Febevision University,[13] GONG Dongmei. CLanguage Implemented Data Processing by OneChip MicroprocessorandItsApplication[J].JournalofHuaqiao University(Natural Science),附錄Ⅰ 自動(dòng)控制升降旗系統(tǒng)程序清單//========================================================// 文件名稱:// 實(shí)現(xiàn)功能:SPGT62C19B的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序,使用IRQ4_4KHz中斷//============================================================// SPGT62C19B控制端口設(shè)定//================================================///// 使用IOA則使用下面的定義 ///////.define P_Motor_Data 0x7000//.define P_Motor_Buf 0x7001//.define P_Motor_Dir 0x7002//.define P_Motor_Attr 0x7003//================================================// SPGT62C19B控制引腳設(shè)定//================================================// bit: FEDCBA9876543210.define PIN_I01 0000000000001000b //IO PIN 3.
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