吊挂运动控制系统论文

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1、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

2、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

3、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920cm-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

4、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液晶显示电机控制键盘输入红外接收9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

5、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（副控系统）红外发送超声波发送超声波接收物体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

6、析：9（1）51单片机最小系统、液晶12864（2）红外接收（3）4×4矩阵按键9（4）L298N驱动电机2、副控系统硬件分析：（1）51单片机最小系统9（2）红外发射（3）超声波发射（4）超声波接收9四、软件设计：1、副控系统软件分析：（其程序流程图如下图）92、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值：9超声波测距系统的测量值与实际值单位：CM实际值11.598.5617420.541.519.5测量值1010062742

7、24218从表中的数据可以看出，测量值与实际值总存在±1.5CM，经过分析原因主要有以下现两个方面：第一方面，超声波传感器测得的数据受环境温度的影响；第二方面，超声波测得数据通过红外传感器发射，经单片机处理，由于单片机指令运行需要占用一定的时间而使得测量的数据产生偏差。2、运动时间测试单位：CM测量起始点10101001002694实际起点11.51198.59925.592.5测量终点10010010106450实际终点98.5991111.56350时间(s)232324231010从上表中，可以看出物体A可以在24秒内到达指定的位置

8、（10cm—100cm），由于超声波测距的误差和红外收发需要一定的时间，至使单片机处理数据的延迟，从而使电机转速减慢。还有转轴装置的制作工艺的限制，使得整个运动的阻力变大，从而使得运行时间增大