基于单片机和步进电机的悬挂定位系统【参考】.docx

目录1前言12系统设计要求与意义22.1系统设计要求22.2 系统设计意义22.2 系统设计中的任务33方案论证与选取43.1软件设计语言与单片机开发环境选择43.1.1 软件设计语言选择43.1.2 单片机集成开发环境选择53.2控制器模块63.3单片机复位电路和振荡电路设计63.3.1复位电路63.3.2振荡电路63.4步进电机选取63.5步进电机驱动模块73.6显示模块83.7输入模块84单元模块设计94.1各单元模块功能介绍及电路设计94.1.1键盘模块电路设计94.1.2电机驱动模块电路设计94.1.3显示模块电路设计104.1.4单片机复位电路设计104.1.5单片机振荡电路设计114.2特殊器件的介绍124.2.1 STC89C52单片机124.2.2 ULN2003驱动芯片134.2.3 L1602液晶显示器155软件设计185.1理论分析与计算185.2 程序流程图205.2.1 主程序流程图205.2.2定点运动子程序216系统调试226.1硬件调试226.2软件调试226.3整体调试237结论248总结与体会259谢辞2610参考文献27附录1：电路原理图28附录2：设计程序30附录3：系统实物图381前言（绪论）随着电子信息技术的快速发展，如今单片机应用系统在大学的各大实验室已经屡见不鲜，而在现代的工业控制、码头货运及各大物流控制等系统中,悬挂运动系统的应用越来越多,在这些系统中悬挂运动部件通常是具体的执行机构,因而悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素,而在实际中实现悬挂运动控制系统的精确控制是非常困难的[1]。靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统,在生产控制等领域有很广的应用范围[2]。鉴于上述内容，最终决定尝试设计一个基于单片机和步进电机的悬挂运动系统。本设计主要运用STC89C52单片机并采用ULN2003达林顿阵列驱动作为步进电机驱动芯片来实现对悬挂重物做定点运动，通过L1602显示器显示设定的坐标。本次毕业设计的主要目的是检验四年所学，同时通过毕业设计使得自身的学习能力有所加强。这里所说的能力是个人综合实力的提升，整个设计过程中需要学会查阅有关资料，系统整体框图的设计，原理图设计，元器件选择与采购，软件的编写与系统的整机调试与错误分析，故障排除等等。2系统设计要求与意义2.1系统设计要求1.系统可以在竖直纸板内通过按键自由设定重物所需要到达的坐标点。2.控制物体在6cm×6cm的竖直纸板内作自行设定的运动，即由一定点到设定点的运动，并要求在一定时间内完成；3.物体从右上角坐标原点出发，在一定时间内到达设定的一个坐标点。4.重物所需到达的点能通过显示器显示。图2.1 悬挂定位系统示意图2.2 系统设计意义运动控制技术是科技创新技术中的基础。运动控制技术的成熟，提高了人们的工作效率，同时在消防，救援等方面大大降低了工作的危险性和复杂性，当然我们平时看到的自动下棋在某种意义上也可以通过本系统实现。现如今运动控制已经成为了新技术发展的主要方向。运动控制不是单独的控制，提升效率的关键在于自动，它不同与单一的控制，而是多学科的整合，协同等。本系统将设计一个基于单片机和步进电机的悬挂定位运动系统，只是一个二维的运动系统，从理论的角度上，如果固定重物是由三个电机共同完成，则系统实际上为三维定位系统，这个技术已经应用于实际生活中，如自动救援系统，码头集装箱自动装卸货物等等。其中原理和悬挂运动轨迹控制系统一样的。本系统是一个集电机和电子于一体的控制系统。虽然任务要求比较简单明了，但学科整合程度较高。本系统设计中以STC89C52单片机为控制核心，由直流步进电机、驱动电路、电源模块、按键及中文L1602液晶显示屏等构成的悬挂运动控制系统。通过理论上的算法准确的计算出两个步进电机所需要移动的长度，并通过单片机对步进电机准确的输入脉冲信号，实现控制。进而实现对悬挂物体的定位功能。本系统还添加有1602液晶显示器，通过显示器能看到物体所需移动到的点位，与理论值进行对比，能具有良好的人机交互效果，完成任务4的要求。2.3系统设计中的任务在整个系统的设计过程中，主要由硬件设计和软件算法设计两大部分组成。各个分部都统一与悬挂定位这个大目标之下，系统主要需要完成以下几个方面的任务：1.按照任务要求，首先做好对比方案选择，在系统设计之初先为系统做好硬件部分的设计。2.根据系统的设计要求和目标，进行理论分析和计算，确定软件设计中的算法；3.在系统整体框图下，做出各个模块的设计框图，进行分块设计。4.进行软硬件的整机联合调试，设计总结。3总体方案设计根据题目要求可知，系统由图2.1中模块组成。显示模块电源模块控制器模块电机模块电机驱动模块按键模块图3.1 系统模块框图本系统所涉及的核心问