位置隨動系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　指導(dǎo)教師評定成績： </p><p>　　審定成績： </p><p><b>　　自 動 化 學(xué) 院</b></p><p>　　自動控制原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告</p><p>　　設(shè)計(jì)題目：位置隨動系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　

2、單位（二級學(xué)院）： 自 動 化 學(xué) 院 </p><p>　　學(xué) 生 姓 名： </p><p>　　專 業(yè)： 自動化 </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué)

3、 號： </p><p>　　指 導(dǎo) 教 師： </p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間： 年 月</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目1</b></p>&l

4、t;p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　二、 系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)4</p><p><b>　　三、模塊設(shè)計(jì)5</b></p><p><b>　　3.1 電源5</b><

5、/p><p>　　3.2 晶振電路6</p><p><b>　　3.3復(fù)位電路6</b></p><p>　　3.4傳感器模塊6</p><p>　　3.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊7</p><p><b>　　四、 程序7</b></p><p>&

6、lt;b>　　五、 總結(jié)10</b></p><p>　　六、 參考文獻(xiàn)10</p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)一隨動系統(tǒng)，通過傳感器檢測障礙物的方向，然后判斷和現(xiàn)有方向的角度，通過控制步進(jìn)電機(jī)調(diào)整轉(zhuǎn)角，實(shí)現(xiàn)角度跟蹤。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)目

7、的：</b></p><p>　　掌握A/D轉(zhuǎn)換與單片機(jī)的接口連線；</p><p>　　掌握步進(jìn)電機(jī)控制原理；</p><p>　　掌握自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法；</p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求：</b></p><p>　　畫出控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；</p><p

8、>　　選擇合適元器件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，畫出電路原理圖；</p><p>　　畫出系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)流程圖。</p><p><b>　　編寫控制程序。</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，自動控制已廣泛地用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、軍事等各領(lǐng)域，成為

9、現(xiàn)代技術(shù)的重要組成部分。位置隨動系統(tǒng)是應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛的一種系統(tǒng)。導(dǎo)彈制導(dǎo)，火炮瞄準(zhǔn)，數(shù)控機(jī)床加工軌跡的控制，機(jī)器人等都是位置隨動系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。這些系統(tǒng)一般都要求響應(yīng)快，抗干擾能力強(qiáng)，精度高等特點(diǎn)。本課程設(shè)計(jì)是采用紅外傳感器檢測物體，通過單片機(jī)對電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對物體在平面上的跟蹤。通過該實(shí)踐環(huán)節(jié)，可以提高自己的分析問題和解決實(shí)際問題的能力，對于鞏固和應(yīng)用所學(xué)知識，提高實(shí)踐能力，把理論和實(shí)踐很好的結(jié)合起來有著重要的意義。<

10、/p><p><b>　　一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　位置隨動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖一所示:</p><p>　　圖一 位置隨動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　電源、晶振電路、復(fù)位電路構(gòu)成51單片機(jī)工作的基本外圍電路,紅外傳感器用來檢測物體，單片機(jī)輸出脈沖通過ULN2003芯片驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)工作。</p>

11、<p><b>　　系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)</b></p><p>　　本系統(tǒng)使用三個(gè)傳感器進(jìn)行跟蹤物體，左右兩邊的傳感器用來判斷物體移動方向，中間的傳感器用來判斷是否跟蹤到物體。單片機(jī)使用5V電源，可以直接用電腦USB輸出的電壓作為電源，而傳感器的工作電壓時(shí)10-36V，可以用12V的電源，但傳感器輸出信號的電流型，故在傳感器輸出線和地線之間接合適的電阻，確保接入單片機(jī)時(shí)的電平為0V或

12、5V。單片機(jī)和傳感器上電，系統(tǒng)開始工作。單片機(jī)先判斷中間的傳感器是否檢測到物體，如果檢測到，則步進(jìn)電機(jī)停止不轉(zhuǎn)；如果沒檢測到物體，則電機(jī)左轉(zhuǎn)360或檢測到物體，步進(jìn)電機(jī)才停止轉(zhuǎn)動。然后檢查左邊和右邊的傳感器有沒有檢測到物體，如果左邊的傳感器檢測到，電機(jī)左轉(zhuǎn)；如果右邊傳感器檢測到，則電機(jī)右轉(zhuǎn)；如果三個(gè)傳感器都沒檢測到物體，電機(jī)左轉(zhuǎn)，直到檢測到物體為止。</p><p>　　系統(tǒng)功能流程圖如圖二：</p>

13、<p><b>　　否</b></p><p>　　是 是</p><p><b>　　否</b></p><p><b>　　是</b></p><p><b>　　否 </b></p>

14、;<p><b>　　否 否</b></p><p>　　圖二 系統(tǒng)功能流程圖</p><p><b>　　三、模塊設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 電源</b></p><p>　　89c51單片機(jī)工作電壓為5V，故可用電腦USB電壓作為電

15、源；而傳感器工作電壓為10-36V，可用12V直流電源做為傳感器的電源。</p><p>　　3.2 晶振電路 </p><p>　　晶振電路圖如圖二所示：</p><p><b>　　圖三 晶振電路圖</b></p><p><b>　　3.3復(fù)位電路</b>

16、</p><p><b>　　復(fù)位電路如圖三：</b></p><p><b>　　圖四 復(fù)位電路圖</b></p><p><b>　　3.4傳感器模塊</b></p><p>　　使用紅外傳感器JM-E3F-DS30C4。</p><p>　　傳感

17、器與單片機(jī)借口如圖五：</p><p>　　圖五 傳感器及單片機(jī)接口圖</p><p>　　3.5步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)采用四相八拍的工作方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。</p><p>　　步距角為5.625，減速比為64。ULN2003是一個(gè)非門電路，每一對達(dá)林頓都串聯(lián)一個(gè)2.7K的基極電阻,在5

18、V的工作電壓下它能與TTL和CMOS電路直接相連。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動電路圖如圖六：</p><p>　　圖六 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動圖</p><p><b>　　程序</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#define ucha

19、r unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit left_light=P2^0;</p><p>　　sbit right_light=P2^1;</p><p>　　sbit mid_light=P2^2;</p><p>　　u

20、char code s[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08} ;</p><p>　　void delay_nm(int x)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　int y;</b></p><p><b&g

21、t;　　uchar z;</b></p><p>　　for(y=0;y<x;y++)</p><p>　　for(z=0;z<100;z++);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delay(int z)</p><p><b&g

22、t;　　{</b></p><p><b>　　uint x,y;</b></p><p>　　for(x=z;x>0;x--)</p><p>　　for(y=200;y>0;y--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　v

23、oid right()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　char i;</b></p><p>　　while(mid_light)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<

24、;8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(mid_light==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=s[i];</b></p><p><b>　　delay(

25、1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/* else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　break;</b></p><p>&l

26、t;b>　　}*/</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p&g

27、t;　　void left()</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　char i;</b></p><p>　　while(mid_light)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=7;

28、i>=0;i--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(mid_light==1)</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P1=s[i];</b></p><p><b>　　d

29、elay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　/* else</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　break;</b></p><p&

30、gt;<b>　　}*/</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　//break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>&

31、lt;p>　　void main()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　char a,b,i,j;</p><p>　　for(a=0;a<64;a++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i&l

32、t;8;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(mid_light==1)</p><p><b>　　{</b>&l

33、t;/p><p><b>　　P1=s[j];</b></p><p><b>　　delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(mid_light==0)</p><p><b>　　{</b

34、></p><p><b>　　b=1;</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(b

35、==1)</b></p><p><b>　　break;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(b==1)</b></p><p><b>　　break;</b></p><p

36、><b>　　}</b></p><p><b>　　while(1)</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(right_light==0&&mid_light==1)</p><p><b>　　{</

37、b></p><p>　　delay_nm(20);</p><p><b>　　right();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(left_light==0&&mid_light==1)</p><p><

38、;b>　　{</b></p><p>　　delay_nm(20);</p><p><b>　　left();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(mid_light==1&&left_light==1&&ri

39、ght_light==1)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay_nm(20);</p><p><b>　　left();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}<

40、;/b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過這次實(shí)踐，加強(qiáng)了動手能力和分析能力。理論知識和做實(shí)物有很大的區(qū)別，理論上行得通的設(shè)計(jì)，做出的實(shí)物未必能正常運(yùn)行，還需要通過檢測調(diào)試硬件，認(rèn)真分析，才能解決問題。同時(shí)，通過這次實(shí)驗(yàn)，也加強(qiáng)了自己收集資料的

41、能力，進(jìn)一步掌握單片機(jī)和步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王平，謝昊飛，蔣建春，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)及應(yīng)用[M].機(jī)械出版社 2010.1</p><p>　　[2]陳勇，羅萍，