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电磁控制运动装置.doc

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电磁控制运动装置摘要本系统由单片机最小系统、角度传感模块、显示模块、线圈驱动模块与光电传感模块以及供电模块五部分组成。采用 STC89C52 作为系统的核心,通过对PWM 脉冲占空比进行设置,得出可较为精确控制 L298 驱动器产生不同强度的电流以控制线圈产生磁场大小,从而控制摆杆摆动的角度,传感器采用三轴加速度 MMA7455 传感器,该传感器具有信号调理、输出精确、体积小、温度补偿、工作可靠的优良性能,从而保证本系统的稳定性。光感模块目 录1 系统方案……………………………………………………………………….1.1 控制系统的论证与选择……………………………………………….1.2 显示模块与选择…………………………………………………………1.3 角度传感器模块的论证与选择………………………………………2 系统理论分析与计算…………………………………………………………2.1 加速度传感器角度采集分析与计算………………………………….2.2 PWM 调速的分析与计算………………………………………………3 电路与程序设计………………………………………………………………3.1 电路的设计……………………………………………………………3.1.1 系统总体框图及电路设计………………………………………….3.1.2 控制系统子系统电路原理图……………………………………3.1.3 线圈驱动子系统电路原理图…………………………………….3.2 程序的设计……………………………………………………………3.2.1 程序功能描述与设计思路………………………………………3.2.2 程序流程图……………………………………………………….4 测试方案与测试结果…………………………………………………………4.1 测试方案……………………………………………………………….4.2 测试条件与仪器………………………………………………………4.3 测试结果与分析……………………………………………………4.3.1 测试结(数据)……………………………………………4.3.2 测试分析与结论…………………………………………….1 系统方案设计1.2 角度传感器的选择与分析方案一:在摆杆上安装线性电位 WDD35-4 是 360°连续机械转角的线性电位器,精度可达 1%,将电位器旋钮和电位器分别于帆板和连杆结合,在帆板转动的过程中同时带动旋钮改变阻值,用 AD 测出电压变化,从而换算出角度。方案二:飞思卡尔公司的 MMA7260 三轴加速度传感器,它与MMA7455 三轴加速度传感器功能类似,具有灵敏度可选,低功耗,高稳定性等特点,不同点是它输出的是模拟量。方案三:飞思卡尔公司的 MMA7455 三轴加速度传感器,其内部自带AD 控制器,输出两路数字信号,可直接通过 cpu 进行计算处理得出加速度,在经过单片机经数字函数转换计算得出角度值,STC89c51RC主控芯片 按键模块角度传感模块MMA7455LCD 显示模块光电传感模 块电机驱动模块线圈方案一线性度好但是采集数据非常复杂同时摩擦较大,方案二输出的模拟量,需外接 A/D 采样电路。综合以上三种方案,选择方案三1.3 显示模块与选择方案一:七段数码显示器即 LED 发光二极管是由半导体材料制成的 PN结,在正向偏置时会发光,具有工作电压低、体积小、寿命长、响应快等优点。方案二:采用深圳市华创信电子有限公司的 RT1286M 图形液晶,该液晶不紧可以显示数字、字母、还可以显示图形文字、汉子。具有外形大方,易于直接读取数据等优点。方案三:采用长沙太阳人生产的 SMC1602A 字符型液晶,该液晶显示器件低功耗、能显示字母和数据。方案一显示采集的度数不够直观,由于整个系统设计中只需显示摆动的角度所以从性价比上,本设计选用 LCD1602 显示。1.4 线圈电流放大电路选择与分析方案一;由两个三极管连接形成的高耐压、大电流达林顿管阵列,单个达林顿管集电极只能输出 500mA 电流,将达林顿管并联可实现更高的输出电流能力。方案二:ULN2803 达林顿管 IC,连接在阵列非常适合逻辑接口电平数字电路和较高的电流/电压,如电灯、继电器等广泛的适用范围。有很大部分都是感性的,感性器件在关断瞬间会产生很高的自感电动势。方案三: ST 公司生产的 L298 是一种高电压、大电流电机驱动芯片。其内部集成双 H 桥电路,它的最高电源电压到 46 V,直流电流可达到 2.5A。同时可通过 PWM 来准确来调速,具有低饱和压降,还有保护过热时逻辑“0”的输入和高噪声免疫力。方案一若要达到 2.5A 以上的电流至少需要并联 5 个达林顿管,方案二在关断的瞬间会产生很高的自感电压,很容易把 ULN2803 达林顿管打坏,甚至打
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