吊挂运动控制
系统论文
摘要
吊挂控制系统由主控系统和物体A(副控系统)两大部分组成,主控系统由AT89S52单片机、电机驱动模块(L298N驱动芯片)、12864液晶显示器、4ⅹ4的矩阵键盘输入、红外传感器接收电路构成;物体A由AT89S52单片机控制处理集成电路,超声波传感器发送接收电路,红外传感器发送电路构成。整个控制系统以主控系统为中心物体A作为分支节点,主控系统和物体A采用38kHz的调制方式进行无线
通信。物体A在主控系统的控制下上升、下降的同时,通过超声波测出物体A底部与地面的高度,并通过红外发射给主控系统。主控系统接收处理数据用液晶12864显示实时相应信息。物体A从地面开始运动28秒内到达距离地面100cm处并停止,停止时有声光提示,且在上升过程中可用键盘操作在任意位置停止;还可以通过键盘输入指定的高度,物体A在任意位置开始运动,28秒内在指定的高度停止,停止时也有声光提示,距离测试误差2cm内。
【关键词】:单片机、传感器、步进电机
一、题目解析
根据命题要求,
设计并制作一个吊挂控制系统,实现对物体A运动状态的控制,及测试物体A距离地面的高度。该装置由电机控制系统跟物体A组成。
基本要求:
(1)控制系统能够通过键盘控制物体A上下移动;
(2)物体A从地面出发,30秒内到达距地面100cm处并停止,物体A停止时有声光提示;
(3)控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定物体A从地面出发,在离地面20cm-100cm高度的范围内任意点自动停止,误差小于2cm,物体A停止时有声光提示,限30秒内完成;
(4)物体A上下移动时能够实时显示物体A离地面距离,显示精度正负2cm;
发挥部分:
(1)物体A从地面出发,15秒内到达距地面100cm处并停止,物体A停止时有声光提示;
(2)控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定物体A从任意位置出发,在离地面10cm-100cm高度的范围内任意点自动停止,误差1cm,物体A停止时有声光提示,限15秒内完成;
(3)物体A上下移动时能够实时显示物体A离地面距离,显示精度正负1cm;
(4)物体A与电机控制部分采用无导线连接方式;
(5)其他。
二、系统设计
根据题目要求,设计由三部分组成:一是主控系统,二是物体A。下面分别从这两个方面阐述
方案的设计思想。
1、 主控系统模块设计
主控系统模块设计方案如图1所示,主控系统模块选用AT89S52单片机为主控器,键盘向主控系统输入控制物体A的运动、停止和设置高度等信息;主控系统通过分析键盘输入的信息来控制电机的转动,从而控制物体A的运动与停止;物体A运动的同时,主控系统也接收物体A发射过来的数据(实时高度),并用液晶显示器显示;物体A运动停止时有声光提示。
2、物体A系统模块设计
物体A模块设计方案如图2所示,副控系统也是选用AT89S52单片机为主控器。该模块通过超声波发射探头发射超声波,当超声波遇到地面返射回来,通过超声波接收探头接收,副控系统通计算发射探头发出超声波到接收到超声波的时间t,通过L=(c×t)/2计算出物体A与地面的高度(C=340M/S),然后通过红外发射管把物体A与地面的高度L发射出去。
三、硬件设计
1、主控系统硬件分析:
(1)51单片机最小系统、液晶12864
(2)红外接收
(3)4×4矩阵按键
(4)L298N驱动电机
2、副控系统硬件分析:
(1)51单片机最小系统
(2)红外发射
(3)超声波发射
(4)超声波接收
四、
软件设计:
1、副控系统软件分析:(其
程序流程图如下图)
2、主控系统软件分析:
五、测试分析
1、超声波传感
由于受到环境温度、湿度的影响,超声波传感器的测量值与实际值总有一些偏差。下表列出了本系统的测量值与对应的实际