单片机在双电机定位系统中研究要素.doc

单片机在双电机定位系统中应用研究 院（系）名称 信息工程学院电子与通信工程系 专业班级 13普本电子信息工程 学生姓名 宋好亮 学号 1301020088 2016年6 月 14 日 单片机在双电机定位系统中应用研究 摘要 双电机定位是指在空间两个垂直方向上各放置一个电机，通过电机运转来带动执行机械。就单片机在双电机定位系统中应用进行分析，就电机控制电路设计进行重点分析。 关键词：单片机；电力控制电路；Aimegao  　1　单片机简介 　　单片机具有集成度高、功能强、结构合理、抗干扰性强和指令丰富的特点，它的应用打破了传统的设计思想，原来很多用模拟电路、脉冲数字电路、逻辑部件来实现的功能，现在都可通过软件来完成。ATMEL公司于1997年研发并推出了全新配置的、采用精简指令集RISC结构的新型单片机，简称单片机。在AVR家族中，Atmega8是一个非常特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具有AVR高档单片机系列的MEGA全部性能和特点，但由于采用了小引脚封装(为DIP28和TQEP/MLF32)。所以其价格仅与低档单片机相当，成为具有极高性价比、深受广大用户喜爱的单片机。 2　单片机系统的硬件设计 　　2.1　单片机系统的时钟振荡电路 　2.2　单片机复位电路 　　3 电机位置检测电路设计方案 　　 对电动机的控制可以分为开环系统和闭环系统两大类。开环系统比较简单，能够满足一般的控制要求，闭环系统则用于精度控制的要求。 　　由于本系统工作的环境范围只是在一个有限的，且相对很小的空间里，所以对电机转过的圈数(确切地说是电机实际角位移量)的精度要求比较高。实现对这些物理量的精确控制，就必须通过精度较高的检测传感器对这些物理进行检测，将检测的结果转换成数字量，反馈给单片机，通过单片机对这些数进行处理，处理的结果作为控制量对电机进行控制，从而实现了闭环控制。在本系统中，对电机位置的检测，可以说是系统的一个非常重要的环节，因为它直接决定电机的实际转数。确切的说。电机的实际转数又决定了执行器件也即摄像头的位置。也就是本系统二维定位的中心环节。所以如何设计电机位置检测与反馈环节，是本文的一个重点。 　　基于对电动机角位移要求较高的设甘要求，控制系统必须是个闭环控制系统。以满足系统的整体设计要求。但是如何对电动机实际角位移进行实时检测，并把检测到的实际角位移量反馈给单片机，这也是本次设计的一个比较重要的硬件设计。在此情况下自制的光电码盘便应运而生。 4.1　光电码盘的制作 　4.2　光电码盘系统的原理 　　穿插在光电传感器中间的，表示的码盘的一部分，码盘中间一段颜色较浅的部分表示的是码盘上的孔。发光二极管发出的光可以透过码盘上的孔照射到光敏三极管的基极。光敏三极管基极接收到光信号，之后导通，输出电压信号。这样当电机带动码盘旋转时，当码盘转到圆孔时则透光，光敏三极管可以接收到信号，光电传感器的输出端便有电压信号输出，当码盘旋转到它不透光的部位，也就是没有孔的地方。对准光电传感器时，光敏三极管就收不到光信号，因而输出端没有电压信号输出。 5　整形电路设计 　　由于光电码盘的输出要与单片机相连，单片机T/CO的时钟源外部输入引脚与此相连。这样相连的目的是通过单片机的计数器来计数，确定电机的实际位置的。也就是说光电码盘的输出要触发单片机T/CO计数，这就要求触发脉冲要有足够陡的上升沿，此波形并不是标准的脉冲信号，它的上升沿坡度很大，为了得到足够陡的前沿脉冲信号，需要对上述光电码盘输出的信号进行整形。已得到较理想的脉冲信号，触发计数，因此需要设计整形电路。 　　整形电路的设计思路是这样的，让上述输出的电压跟一个定值相比较，如果电压大于定值了，就表示这是一个可靠的脉冲，计数器可以计数(加1)，这样不仅可以得到前沿足够陡的脉冲信号，还可以防止小的干扰信号让计数器T/CO误计数。减小出现计数出错的现象的概率。增加了系统整体可靠性。在实际应用电路中比较器选用的是集成器件LM339，它是一个内部集成了4个比较器的集成芯片，由于LM339内部输出端没有上拉电阻，所以在外接电路中需要接上这个上拉电阻。  结语 本文就单片机在整个系统的控制部分关键作用进行分析。首先详细介绍了硬件控制器，并进行了控制方法原理的详细介绍。除此之外，本章中还对整形电路进行了原理分析，对整形波形进行了理论分析。 附：英文原文 Engineering Papers - Electron