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时间:2019-02-28
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1、河南机电高等专科学校《C51程序设计》大作业设计题目:单片机的云台控制设计班级:通技081学号:姓名:王尧文成绩:2010年11月1设计任务:本次设计是以单片机为控制器,设计一个云台控制系统,使云台按期望的方式运行。本次设计完成的任务:(1)设计单片机外围电路及步进电机驱动电路,驱动云台步进电机运行。(2)使用键盘输入控制云台步进电机。(3)PC使用RS485总线远距离控制云台步进电机。1.1单片机单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。尽管它的大部分功能集成在一块小芯片上,但是它具有一个完整计算机所需要的大部分部件:CPU、内部和外部总线系统。单片机是将
2、中央处理器,随机存储器,只读存储器,定时器芯片和I/O接口电路集成于一个芯片上的微控制器。单片机以其价格低廉,功耗小,工作可靠,可编程等优点,得到应用者的青睐。单片机是靠程序的,并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能,尤其是特殊的独特的一些功能,这是别的器件需要费很多力气才能做到的,有些则是花大力气也很难做到的。单片机通过编写的程序可以实现高智能,高效率,以及高可靠性。单片机所具有的特点:(1)高集成度,体积小,高可靠性(2)控制功能强(1)低电压,低功耗,便于生产便携式产品(2)易于扩展(3)优异的性价比目前单片机渗透到人们生活的各个领域,几乎很难找到哪个领
3、域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,民用豪华轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、电子宠物等等,这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。2电路原理图3系统流程整个云台控制系统分为初始化,键盘扫描,串口中断,延时程序和步进电机运转五部分。主函数通过调用各子程序来实现键盘扫描,串口中断程序的调用来实现步进电机的控制。本设计的系统主程图如图6-1所示,中断子程序流程图如图6-2所示。图6-1系统主
4、流程图图6-2中断子程序流程图3.1初始化模块所谓初始化就是在应用系统中,需要对软件进行初始化设置,以能够满足该系统的正常工作。在本系统中,如果没有初始化,则该系统无法正常工作。本系统中初始化程序包括两部分,一部分是定时器初始化,另一部分是串口初始化。而这些都是通过设置相应的特殊功能寄存器来实现的。本设计中定时器初始化包括定时/计数器选择、定时/技术器工作方式、计数器装初值、打开定时器;串口初始化包括串口工作方式设置、打开串口、开总中断。和定时/计数器有关的特殊功能寄存器有TOMD、TCON,和串口相关的特殊功能寄存器有SCON、PCON。前面已经介绍了特殊功能寄
5、存器,这里不再赘述。串口工作方式1的波特率由定时/计数器T1、T2的溢出速率和SMOD共同确定,计算公式为波特率=(/32)·(TI溢出率),TI溢出率=fosc/{12×[256—(TH1)]},本系统波特率为9600bit/s,晶振频率为11.0592MHz,串口选择工作方式为1,所以初值等于0xfa。定时计数器的初始化编程步骤:(1)根据定时时间要求或计数要求计算初值;(2)工作方式控制字送TMOD;(3)送计数初值到THx和TLx寄存器中;(4)启动定时/计数器,即将TRx置位。3.2键盘模块综合考虑,本设计单片机I/O资源比较丰裕,所以采用了独立式键盘。
6、独立式键盘的每一个按钮直接控制单片机的P0相连接,当其中有一个按钮被按下时,PO口的相应位就被置为高电平,没有按下则为低电平。所以单片机只需要识别PO的值就可以做出相应的动作。3.3延时模块通过用C语言写一段循环程序,来占用CPU一段时间从而达到延时的目的。在该系统中,延时程序有至关重要的作用,一是作为普通的延时程序,而是产生步进电机的工作所需脉冲频率,延时的多少决定步进电机的转速,在本系统中,对步进电机的转速没有做过多要求,所以采用了for循环语句构成的比较简单的延时程序,如果对延时时间、步进电机转速有要求的系统中,则可以使用定时器定时,定时器的精度相当高。下面
7、是采用普通延时的程序源代码:voiddelay(uintz)//延时{uintx,y;for(x=z;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);}3.4串口中断模块在本系统中,单片机通过串口向单片机发送远距离控制信号,一旦PC机发送控制信号后,单片机接受到信息产生中断,通过中断服务程序去控制步进电机动作。由于串口中断具有优先级别高的特点,所以不需要担心键盘和串口信息发生冲突。3.5步进电机动作模块在本系统中,步进电机的运行方式选用的是单、双8拍运行方式,即按A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A或者相反顺序通电的。单片机的P2的低四位分别连接的是控
8、制云台竖直
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