舵机控制论文张吉智

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1、远程数字控制舵机电子信息工程系10级交通安全与智能控制（1）班张吉智摘要:现在小型船舶采用的模拟电子控制舵机技术存在传输距离长的情况下，线路易于受到外部干扰，舵机偏转角度会冇不确定的稳定性缺陷，使得这一类设备在远距离控制使用时受到限制。并且反馈电位器长时间磨损和腐蚀也造成舵角控制的不确定。另外模拟电路和电源的漂移，也常使得舵角显示不能够满足使用要求。虽然现在大型船舶大多都使用电动舵轮或者是液压舵了，但是任然是机械式的控制，且反应速度也由人的“灵敏度”所决定，误差范围很大，精确度不高。木设计以ARM2148作为核心控制器，E6B2-CWZ5G作为角度传感器，远程控制舵机的左右偏转,并

2、通过辅助控制器STC89C52单片机控制的LCD1602显示器实时显示舵机偏转角度。其中主控制器与辅助控制器Z间通过吊丨I线进行数据传输，从而实现对舵机的远程控制。这种数字式控制的舵机可以避免模拟电路控制所带来的精确度不高，误差较大稳定性差的问题，实现舵机控制的轻型化和小型化，节省船体空间。将数字控制舵机与轮船的动力系统相结合，结合现在的GPS与GTS技术，实现轮船的自动导航驾驶，11相对于现在正在研究的汽车无人驾驶来说，轮船的自动驾驶难度更低，可行性更高，可以节省大量的人力和物力。关键词：ARM2148STC89C52角度传感器LCD1602一.方案设计与论证1、方案选择：1）主

3、控制器：主控制器采用LPCARM2148作为主控制器，之所以选择ARM2148是因为其采用的3级流水线模式增加处理器指令流速度，这样可使几个操作同时进行，并使处理和存储Z间的操作更加流畅连续，能提供0.9MIPS/MHZ的指令执行速度，因此在舵机快速偏传时，处理器仍然可以远远满足编码器瞬间给出的众多条代码值，避免使用52单片机岀现的卡死现象，使整个系统更加稳定可靠。ARM2148在整个系统中主要起两个作用，一是实时检测角度传感器偏转角度，并将检测的值通过串口线发送给STC89C52单片机，另一个作用是接收STC89C52单片机通过串口线传输过来的关于控制器控制舵机偏传的指令，并通过

4、电机驱动模块控制舵机偏转。2）辅助控制器:辅助控制器米用的是STC89C52单片机，STC89C52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。在本设计中，STC89C52单片机同样主妾负责两项工作，一是接收ARM2148通过串口线传输过来的关于舵机偏转角度的数据，并通过LCD1602液晶显示屏显示出來;另一个作用是接收控制按键给出的指令，并将莫通过串口线发送给ARM2148主控制器。3）角度检测部分角度的检测电路我

5、们选择的是E6B2-CWZ5G角度传感器，这种角度传感器是一种增量式的旋转译码器，增量式旋转编码器通过内部两个光嫩接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。在接合数字电路特别是单片机后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。增量式旋转编码器的内部工作原理如图1所示图1增量式旋转编码器通过输岀波形图可知每个运动周的时序如下表所示。我们把当前的A,B输出值保存起来，与下一个A,B输出值做比较，就可以轻易的出角度码盘的运动方向，L298N是ST公司生产的一种咼电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用

6、15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A,持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压人屯流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑信号输入指示续流保护习」门rilLdG4）驱动部分部分电平信号控制；具冇两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。使用L298N芯片驱动电机，该芯片可以驱动一台两相步进电机或四相步进电机，也口J以驱动两台直流电机。而11L298N有

7、过电流保护功能，当出现电机卡死时，可以保护电路和电机等。因此，我们采用安全性更高的L298N驱动芯片来驱动电机，5）显示模块方案一：数码管显示七段八位二进制数码显示器分为动态显示和静态显示两种：静态显示方式编程简单，显示便于监测和控制，但占用单片机的1/0端口线多，同时硕件电路复杂，成本高，只适合显示位数较少的场合；动态显示方式显示位数较多可以节省I/O端口，，但硬件电路简单；不管是静态显示的方式还是动态显示的方式都只能显示数字不能显示字符和汉字，对于整体的显示还是不