当前位置:首页>> >>


基于单片机的电机控制毕业设计.rar

收藏

资源目录
    文档预览:
    编号:20181030002153515    类型:共享资源    大小:4.92MB    格式:RAR    上传时间:2018-10-30
    尺寸:148x200像素    分辨率:72dpi   颜色:RGB    工具:   
    25
    金币
    关 键 词:
    基于 单片机 电机 控制 毕业设计
    资源描述:
    本 科 毕 业 论 文(2013 届)题 目基于单片机的电机控制学 院理学院专 业 光信息科学与技术班 级 09075312学 号 09075369学生姓名 刘瞩甫指导教师 蔡本晓完成日期 2013 年 5 月杭州电子科技大学本科毕业论文2摘 要无线电遥控技术,起源于无线电通信技术,最初的构想是建立无线电电报技术,随着真空电子管的发明,使得无线电技术很快在民用和军用等各个领域普及。随着电子技术的持续发展,遥控技术有了日新月异的发展,遥控装置的中心控制部件已从早期的分立元件、集成电路逐步发展到现在的单片微型计算机,智能化程度大大提高。同时单片机的急速发展,使其应用领域也逐渐的由传统的控制扩展为控制处理、数据处理以及 DSP 等领域。无线通信是利用电磁波在自由空间中传播的一种通信方式。近些年在通信领域中发展最快、应用最广的的就是无线通信技术。本次使用专用芯片 NRF24L01。NRF24L01是由 NORDIC 生产的工作在 2.4GHz~2.5GHz 的 ISM 频段的单片无线收发器芯片。无线收发器包括:频率发生器、增强型“SchockBurst” 模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。输出功率频道选择和协议的设置可以通过 SPI 接口进行设置。几乎可以连接到各种单片机芯片,并完成无线数据传送工作。同时,当工作在发射模式下发射功率为 0dBm 时电流消耗为 11.3mA ,接收模式时为 12.3mA,掉电模式和待机模式下电流消耗更低。PIC16F877A 价格便宜,抗干扰性能强,驱动能力强,汇编指令极少,易于使用到简单控制场合。所以,本次通过 PIC16F877A 单片机对遥控车进行电机控制,包括前进,后退,左转,右转四个动作。关键词:NRF24L01 ; 无线通信; 电机控制; PIC16F877A杭州电子科技大学本科毕业论文3ABSTRACTWireless telecontrol technology,originated in the radio communication technology, the initial idea is to build a wireless telegraph technology, with the invention of the vacuum tube radio technology soon popularity in the civil and military and other fields. With the continued development of electronic technology, remote control technology has been the rapid development of the center of the remote control device to control components from the early discrete components, integrated circuits and gradually developed into the single chip microcomputer, greatly improving the degree of intelligence. The rapid development of the single-chip, its application areas have gradually expanded from the traditional control field of control processing, data processing and DSP.The wireless communication method of communication is the use of electromagnetic wave propagation in free space. The fastest growing in recent years in the field of communication, the most widely used is the wireless communication technology. Using a dedicated chip nRF24L01, NORDIC production work in the 2.4GHz ~ 2.5GHz ISM band single-chip wireless transceiver chip. A wireless transceiver comprising: a frequency generator, enhanced “SchockBurst“ mode controller, a power amplifier, a crystal oscillator, modulator and demodulator. Output power channel selection and protocol settings can be set through the SPI interface. Almost can connect to a variety of single chip, and complete wireless data transmission. Meanwhile, when the transmit power of 0dBm when the current consumption of 11.3 mA in transmit mode and receive mode 12.3mA, lower current consumption in power-down mode and standby mode.PIC16F877 is cheap, strong anti-interference performance, driving ability, very little assembly instructions, easy-to-use simple control applications. Therefore, the remote control car through the PIC16F877 microcontroller for motor control, including forward, backward, turn left, turn right four actions.Keywords: NRF24L01 Wireless Communication Motor control PIC16F877A杭州电子科技大学本科毕业论文4杭州电子科技大学本科毕业论文5目 录1.绪 论 ..........................................................................................................................1 1.1 单片机应用系统概述................................. .........................................................11.2 电机控制…………………..................................................................................21.3 无线遥控技术 .....................................................................................................21.4 无线遥控小车国内外现状…………………......................................................22.小车的总体设计.........................................................................................................42.1 小车的车型设计................................. ..................................................................42.2 小车的驱动模块................................. ..................................................................42.3 小车的控制模块................................. ..................................................................42.4 小车的无线通讯模块................................. ..........................................................52.5 小车的总体设计................................. ..................................................................63.电动机原理.................................................................................................................73.1 电动机介绍................................. ..........................................................................73.2 直流电动机原理............................... ....................................................................73.3 L298N 驱动电路............................. ......................................................................84.遥控原理.....................................................................................................................94.1 NRF24L01 模块结构和引脚说明 .........................................................................94.2 NRF24L01 工作模式............................................................................................104.3 小车的遥控原理..................................................................................................12杭州电子科技大学本科毕业论文65.系统设计....................................................................................... .............................145.1 驱动部分...............................................................................................................145.2 受控端部分...........................................................................................................155.3 控制端部分...........................................................................................................165.4 PIC 与 NRF 的 SPI 通讯.......................................................................................165.5 NRF 之间的无线通讯...........................................................................................186.系统检测及调试.........................................................................................................186.1 系统检测...............................................................................................................186.2 成品调试...............................................................................................................187.小结.............................................................................................................................19杭州电子科技大学本科毕业论文11. 绪 论1.1 单片机应用系统概述单片机是一个单芯片形态、面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域。从此,计算机技术在两个重要领域——通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地改变着我们的社会。嵌入式系统无疑是当前最热门、最具有发展前景的 IT 应用之一。嵌入式系统的应用可以使传统的电子系统升级成为智能化的电子产品,使其成为具有“生命”的现代化智能系统。嵌入式系统一般应用于对实时响应要求较高的设备中,单片机作为嵌入式系统的核心部件,其应用使电子系统的智能化出现了意想不到的效果,常常无需对硬件资源做任何改动,只需更新系统软件就能使系统功能升级。现代社会中嵌入式系统无处不在,早已被应用在国防、国民经济、以及人们日常生活的各个领域,主要可以归纳为以下几个方面。(1)军事装备:各种武器控制(火炮控制、弹道控制、炮弹引信等),坦克、舰船、轰炸等各种电子装备,雷达、电子对抗、军事通讯装备等。(2)家用电器:各种家电产品,如数字电视、机顶盒、数码相机、VCD、DVD、可视电话、洗衣机、电冰箱、手机、智能玩具等。(3)工业控制:各种智能仪器仪表、数控装置、可编程控制器、分布式控制系统、工业机器人、机电一体化设备、汽车电子设备等。(4)商用设备:各种收款机、POS 系统、电子秤、条形码阅读器、商务终端、 IC 卡输入设备、自动柜员机、防盗系统等。(5)办公用品:复印机、打印机、传真机、扫描仪、手机、个人数字助理(PDA)、变频空调设备、通信终端、程控变换机、网络设备等。单片机应用系统的设计包括单片机基本扩展、外围电路设计和程序设计、单片机应用系统开发环境、系统可靠性设计、电磁兼容性设计等内容。通常开发一个单片机系统的步骤如图 1.1 所示:总体方案设计 设计单元电路 制作PCB板安装调试编写应用程序 在线调试软硬件脱机运行图 1 . 1 设计步骤 杭州电子科技大学本科毕业论文21.2 电机控制技术电机控制是指,对电机的启动、加速、运转、减速及停止进行的控制。根据不同电机的类型及电机的使用场合有不同的要求及目的。对于电动机,通过电机控制,达到电机快速启动、快速响应、高效率、高转矩输出及高过载能力的目的。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。在非超载的情况下,电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数,而不受负载变化的影响,当步进驱动器接收到一个脉冲信号,它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度,称为“步距角” ,它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量,从而达到准确定位的目的;同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度,从而达到调速的目的。直流电动机的工作原理:如果直流电机的转子不用原动机拖动,而把它的电刷A、B 接在电压为 U 的直流电源上,那么会发生什么样的情况呢?电刷 A 是正电位,B 是负电位,载流导体在磁场中要受到电磁力的作用,因此,两导体都要受到电磁力的作用。根据磁场方向和导体中的电流方向,利用电动机左手定则判断,所以 N 极范围内的导体受力向左,S 极范围内的导体受力向右。由于磁场是均匀的,导体中流过的又是相同的电流,所以,两边所受电磁力的大小相等。这样,线圈上就受到了电磁力的作用而按逆时针方向转动了。当线圈转到磁极的中性面上时,线圈中的电流等于零,电磁力等于零,但是由于惯性的作用,线圈继续转动。线圈转过半州之后,由于换向片和电刷的作用,转电磁力的方向仍然不变,线圈仍然受力按逆时针方向转动。因此,线圈就可以按照受力方向不停的旋转了,通过齿轮或皮带等机构的传动,便可以带动其它工作机械。在对发动机动力性能做定量分析时,需要测量和控制发动机转速,在判断旋转动力的异常情况时,也通常采用测量和控制转速的方法。电机转速的测量和控制方案可分成两类,用测速发电机检测或用脉冲发生器检测。测速发电机的工作原理是将转速转变为电压信号,它运行可靠,但体积大、精度低,且由于测量值是模拟量,必须经过 A/D 转换后读入计算机。随着超大规模集成电路技术提高,尤其是单片机应用技术以其功能强大,价格低廉的显著特点,使全数字化测量转速系统得以广泛应用。由于单片机具有体积小、性能强、成本低的特点,越来越受到企业用户的青睐。本文以PIC16F877 为例,简要说明如何利用单片机进行电机控制。1.3 无线电控制技术无线电遥控(英文:Radio Control 简称 RC) ,即利用无线电波对被控对象进行远距离控制,使其作出各种指令动作。无线遥控电路主要组成部分是发射电路和接收电路。无线电遥控技术只有几十年的历史。本世纪 20 年代,刚刚出现无线电遥控的雏形。杭州电子科技大学本科毕业论文3那时,人们试图将遥控技术应用于无人驾驶飞机和舰船,受制于当时的技术限制而未能成功。二次世界大战以后,无线电遥控技术迅速发展,逐渐在军事、国防、工农业生产和科学技术等方面得到广泛的应用。70 年代后期,无线电遥控设备也逐渐以商品的形式出现。 随着现代电子技术的飞速发展,遥控设备不但实现了商品化,可靠性和灵敏度也越来越高,还形成了许多系列和品种,能满足不同层次的爱好者及不同模型的技术要求。 无线遥控,即控制端以某种编码方式把控制指令编码成易于传输的信号,通过无线传输,在受控端进行解码处理从而完成相应的控制操作。无线控制方式多种多样,根据不同的应用需要采用适宜的方式,主要是编码处理方式和传输方式。无线电作为新一代的信息传送方式,具有绕射和穿透特性,在有效工作范围之内,无线设备可以不受角度,方向和障碍物的限制而自由使用。并且采用特定的编码解码技术可以防止无线电波的互相干扰,抗干扰能力强。 无线遥控车采用的是伺服电机无线遥控技术。遥控电路设计的基本要求是高性能、低成本、运行平稳、控制灵活、线路简单、抗干扰能力强。通常无线遥控车的驱动要用两个微型直流伺服电动机来实现玩具遥控车的前进、后退、左转、右转和加速等功能。无线遥控车市场竞争的日趋激烈,对无线遥控车的电气性能也提出了越来越高的要求。无线遥控车的无线遥控控制电路设计决定着玩具遥控车的整体性能。文中给出了一种具有优异性能的无线遥控车电路的设计方案,该方案主要采用 PIC16F877 和NRF24L01 搭配使用来设计完成。1.4 无线遥控小车国内外现状无线遥控小车的出现大大的缩减了人在危险环境中工作和对危害性任务的作业的直接参与,如在军事侦察、扫雷排险、防核化污染等这些危险与恶劣的环境中。因此,无线遥控小车在这方面的领域中,特别是近些年,发展迅速,并利用这种思想,从小车发展到大车。2005 年卡内基•梅隆大学与美国国防工业制造的 Gladiator(角斗士) ,是一种可无线遥控,并具有自动侦察与搜索能力的无人地面车。2006 年斯洛伐克研究出“天蝎座”无线遥控机器人车——简易爆炸装置的克星。2006 年为了确保飞机起降安全,我国机场有关方面组织专家技术攻关,研制成功无人驾驶遥控驱鸟车,具有全天候使用、承担重复强度大、自动化程度高的优点。2007 年 8 月法国ECA公司新近推出的“INBOT ”微型无人车,该车可通过掌上电脑或与操纵杆连接的个人计算机控制,虽然貌不惊人,但发展前景却不容小视,无论爆炸物处理还是战术侦察都是它的强项。2010 年 11 月开始,我国科技创新协会首届遥控小车比赛正式启动,历经 4 个月,经过不断调试,无线遥控小车最终成功启动。2011 年德国与瑞士联合组建的“地雷狼”(Minewolf)系统公司最近展出了新型中型“地雷狼”MW330 扫雷车。该车可以选择人员操作和远程遥控两种方式,在操作模式中能够抵御重型反坦克地雷的攻击。2011 年 5杭州电子科技大学本科毕业论文4月就读于西班牙加泰罗尼亚理工学院的两名大学生亚历克斯.洛维特和哈维尔•萨卢埃尼亚,制造了世界首架利用汽水铝罐拉环作为燃料的无线遥控小车 DAlH2Orean。2. 小车的总体设计2.1 小车的车型设计在小车的选择上,我们选择了后面两轮驱动,前方向轮转向的小车,即后左右轮分别用两个转速和力矩基本完全相同的直流减速电机进行驱动,车头前部装一个方向。小车采用后轮驱动,左右后轮各用一个直流减速电机驱动,通过调制后面两个轮子的转速和转向从而达到控制小车转向的目的。2.2 小车的驱动模块在小车的驱动模块选择上,我们采用了 L298N 专用芯片进行驱动。由于本次使用的是永磁式直流电机,要实现电机转速和方向的控制,只能对电枢电压进行控制。因此,电机驱动模块需要能实现对输出电压的大小和极性控制。为此有三种方案: 方案一:采用继电器,控制电动机开关,通过开关的切换对小车的速度进行调整。这个方案虽然电路比较简单,但是有极大的缺点,比如继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高等。 方案二:采用功率管组成H桥型电机驱动电路,并利用 PWM 波来实现对输出电压的有效值大小和极性进行控制。这种调速方式具有调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大,能承受频繁的负载冲击,能耗小等优点,还可以实现频繁的无级快速启动和反转等优点。 方案三:采用 L298N 专用芯片进行驱动。L298N 芯片的工作原理和方案二一样,但是其工作时较方案二稳定,且编程较为简单,便于调试。另外 L298N 内部集成了两个 H 桥,能同时驱动两个电机,硬件实现较方案二简单。 基于上述理论分析,拟定方案三,为了防止电机驱动电路对控制模块的影响,采用光电耦合进行隔离。 2.3 小车的控制模块本次小车采用的是 PIC16F877A,其具有价格便宜,抗干扰性能强,驱动能力强,汇编指令极少,易于使用到简单控制场合的特点。同时,采用单片机能够很好的与无线芯片
    展开阅读全文
    1
      金牌文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    0条评论

    还可以输入200字符

    暂无评论,赶快抢占沙发吧。

    关于本文
    本文标题:基于单片机的电机控制毕业设计.rar
    链接地址:http://www.gold-doc.com/p-254761.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
    [email protected] 2014-2018 金牌文库网站版权所有
    经营许可证编号:浙ICP备15046084号-3
    收起
    展开