自动控制原理课程设计报告--位置随动系统设计

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1、指导教师评定成绩：审定成绩：****大学自动化学院自动控制原理课程设计报告设计题目：位置随动系统设计单位（二级学院）：自动化学院学生姓名：专业：班级：学号：指导教师：设计时间：年月****大学自动化学院制10目录设计题目1摘要2一、系统设计3二、系统功能实现4三、模块设计53.1电源53.2晶振电路63.3复位电路63.4传感器模块63.5步进电机驱动模块7四、程序7五、总结10六、参考文献1010设计题目设计一随动系统，通过传感器检测障碍物的方向，然后判断和现有方向的角度，通过控制步进电机调整转角，实

2、现角度跟踪。设计目的：1)掌握A/D转换与单片机的接口连线；2)掌握步进电机控制原理；3)掌握自动控制系统设计方法；设计要求：1）画出控制系统结构框图；2）选择合适元器件进行电路设计，画出电路原理图；3）画出系统功能实现流程图。4）编写控制程序。10摘要随着科学技术的进一步发展，自动控制已广泛地用于工业、农业、商业、军事等各领域，成为现代技术的重要组成部分。位置随动系统是应用领域非常广泛的一种系统。导弹制导，火炮瞄准，数控机床加工轨迹的控制，机器人等都是位置随动系统的应用实例。这些系统一般都要求响应快，

3、抗干扰能力强，精度高等特点。本课程设计是采用红外传感器检测物体，通过单片机对电机系统进行控制，实现对物体在平面上的跟踪。通过该实践环节，可以提高自己的分析问题和解决实际问题的能力，对于巩固和应用所学知识，提高实践能力，把理论和实践很好的结合起来有着重要的意义。10一、系统设计89C51位置随动系统的结构图如图一所示:红外传感器晶振电路复位电路步进电机电源图一位置随动系统结构图电源、晶振电路、复位电路构成51单片机工作的基本外围电路,红外传感器用来检测物体，单片机输出脉冲通过ULN2003芯片驱动步进电机

4、工作。二、系统功能实现本系统使用三个传感器进行跟踪物体，左右两边的传感器用来判断物体移动方向，中间的传感器用来判断是否跟踪到物体。单片机使用5V电源，可以直接用电脑USB输出的电压作为电源，而传感器的工作电压时10-36V，可以用12V的电源，但传感器输出信号的电流型，故在传感器输出线和地线之间接合适的电阻，确保接入单片机时的电平为0V或5V。单片机和传感器上电，系统开始工作。单片机先判断中间的传感器是否检测到物体，如果检测到，则步进电机停止不转；如果没检测到物体，则电机左转360或检测到物体，步进电机

5、才停止转动。然后检查左边和右边的传感器有没有检测到物体，如果左边的传感器检测到，电机左转；如果右边传感器检测到，则电机右转；如果三个传感器都没检测到物体，电机左转，直到检测到物体为止。10系统功能流程图如图二：单片机复位步进电机右转中间传感器检测到物体？否是是中间传感器检测到物体？否左传感器检测到物体？右传感器检测到物体？是步进电机左转步进电机右转否中间传感器检测到物体？中间传感器检测到物体？否否三个传感器都检测不到物体步进电机右转图二系统功能流程图10三、模块设计3.1电源89c51单片机工作电压为5

6、V，故可用电脑USB电压作为电源；而传感器工作电压为10-36V，可用12V直流电源做为传感器的电源。3.2晶振电路晶振电路图如图二所示：图三晶振电路图3.3复位电路复位电路如图三：图四复位电路图103.4传感器模块使用红外传感器JM-E3F-DS30C4。传感器与单片机借口如图五：图五传感器及单片机接口图3.5步进电机驱动模块步进电机采用四相八拍的工作方式，即A-AB-B-BC-C-CD-D-DA。步距角为5.625，减速比为64。ULN2003是一个非门电路，每一对达林顿都串联一个2.7K的基极电阻

7、,在5V的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连。步进电机驱动电路图如图六：图六步进电机驱动图10四、程序#include#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitleft_light=P2^0;sbitright_light=P2^1;sbitmid_light=P2^2;ucharcodes[8]={0x09,0x01,0x03,0x02,0x06,0x04,0x0c,0x08};voiddelay_nm(intx){

8、inty;ucharz;for(y=0;y0;x--)for(y=200;y>0;y--);}voidright(){chari;while(mid_light){for(i=0;i<8;i++){if(mid_light==1){P1=s[i];delay(1);}/*else{break;}*/}//break;}}