2022年电机驱动运动中单片机控制系统设计方案.docx
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1、精品学习资源机电一体化综合课程设计The Format Criterionof SDJU作 者 姓 名: 专业 :学号 :指 导 教 师: 完 成 日 期:上海电机学院连续训练学院摘要本设计是完成一两坐标步进电机驱动运动工作台掌握系统的设计;完成沟通电机启停的电气掌握系统设计;其硬件部分共包括键盘操作、单片机掌握、输入电路、控欢迎下载精品学习资源制电路、显示电路等五个主要组成部分;设计的总体思路是精确安全的对工作台和电机进行掌握;位置信号和按键信息通过传输线传送给单片机和键盘接口芯片,数据经过处理,将按键信息串行方式传送给单片机,单片机通过相应的程序,向掌握回路发送掌握信号,进而掌握工作台的动
2、作,实现对硬件设备的掌握;关键词: 键盘操作,单片机掌握,数码管显示;欢迎下载精品学习资源注:论文英文题目;阅后删除此文本框;The Format Criterionof SDJUAbstractThe design is completed on January 2 coordinates stepper motor driven campaign platforms control system design; complete AC motor COMMITMENTelectrical control system design. Part of its hardware, includ
3、ing keyboard, microcontrollercontrol, input circuits and control circuits, display circuit, the five main components. The overall design is an accurate idea of the table and the safety of motor control.Position signal and key information transmitted to the transmission line through the MCU and keybo
4、ard interface chip, a data processing, key information will be transmitted to the serial microprocessor, microcontroller through relevant procedures, sent to the control loop control signal and then control table action to achieve the control of the hardware equipment.Key Words: Keyboardoperation,SC
5、M control,Digital Display;欢迎下载精品学习资源目录AbstractIII引言 11 总体方案设计 21.1 总体分析 21.2 方案框图 22 单元模块设计 32.1 键盘与显示模块 32.1.1 模块工作原理 32.1.2 芯片 CH452 介绍 42.1.2.1特点 42.1.2.2显示驱动原理52.1.2.2键盘扫描原理62.2 单片机掌握单元模块电路 82.2.1 掌握原理 82.2.2 光电耦合电路 102.2.3 芯片介绍 102.3 串行通信模块 142.3.1 RS232通信协议 142.3.2 串行通信电路 153 电机与电气掌握电路设计163.1
6、步进电机模块 163.1.1 步进电机的工作原理 163.1.2 步进电机的步距角与工作拍数 183.1.3 步进电机的频率特性 193.2 沟通电机正反转掌握原理 213.3 沟通电机的星 三角形启动 223.4 电气元件介绍 22结论 24参考文献 25附录 A 单片机掌握系统电路原理图设计26附录 By: 电气掌握原理图 127致谢 28欢迎下载精品学习资源引言机电一体化是以机械技术和电子技术为主题,多门技术学科相互渗透、相互结合的产物,是正在进展和逐步完善的一门新兴的边缘学科;机电一体化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及治理体系发生了庞大变化,使工业生产由“机械电气
7、化”迈入了以“机电一体化”为特点的进展阶段;本设计中提到的微机数控机床是利用单板或单片微机对机床运动轨迹进行数控及对机床帮助功能动作进行程序掌握的一种自动化机械加工设备;采纳微机数控机床进行机械加工的最大优点是能够有效地提高中、小批零件的加工生产率,保证加工质 量;此外,由于微型运算机具有价格低、体积小、性能牢靠和使用敏捷等特点,微机数控机床的一次性投资比全功能数控机床节约得多,且又便于一般工人把握操作和修理;因此将专用机床设计成微机数控机床已成为机床设计的进展方向之一;本设计中用到的步进电机是一种将数字信号直接转换成角位移或线位移的掌握驱动元件,具有快速起动和停止的特点;其驱动速度和指令脉冲
8、能严格同步,具有较高的重复定位精度,并能实现正反转和平滑速度调剂;它的运行速度和步距不受电源电压波动及负载的影响,因而被广泛应用于数模转换、速度掌握和位置掌握系统;本设计完成了如下要求:1)单片机掌握系统电路原理图的设计2)掌握系统电路印制版的绘制3)利用单片机编程实现两坐标系统的手动、自动和回位等运动4)实现两坐标工作台极限移动的爱护及显示、报警5)设计沟通电机的点动、正反转掌握和星-三角形启动的电气掌握原理图6)电气掌握电路有相应的爱护电路 过载、过压、欠压等)7)熟识机电系统常用元器件 PLC、沟通电机、直流电机、步进电机)此次 “机电一体化课程设计”主要简洁设计出数控机床系统,其实离实
9、际真正工业用数控机床仍有很大的距离;经过小组争论,拟设计两坐标步进电机驱动运动工作台掌握系统和沟通电机启停的电器掌握系统,单元模块包括:单片机掌握电路,键盘接口电路,键盘电路,显示电路,输入电路,掌握电路,PC 接口电路等;由于时间仓促和自己学问水平有限,在设计中难免会有些许瑕疵,恳请老师指正;欢迎下载精品学习资源1 总体方案设计1.1 总体分析本次设计实现的是一两座标步进电机驱动运动工作台掌握系统的设计;设计采纳单片机对系统进行掌握,单片机的包括键盘与显示的掌握、与PC 机的串口通讯、以及电机输入输入输出信号的掌握;电机的输入信号包含报警监测,在机床边缘运用一个接近开关即可实现此目的;1.2
10、 方案框图单片机作为掌握的核心,一方面对机床的运动方向和位移量进行掌握,另外仍将与键盘对应的位移信息显示在LED 上,并实现与 PC机的通信以及对报警的处理;三相沟通继电器掌握4*8 键盘光电隔离功率接口步进电机 XHD7279A8LED 显示单片机光电隔离功率接口步进电机 Y工作台串行通信至 上 位即行程开关图 1.1 总体方案设计图2 单元模块设计2.1 键盘与显示模块2.1.1 模块工作原理本单元模块电路的功能是通过对单片机编程,使当前按键信息在8 个 LED 上显示出来,由芯片 CH452 来对数码管进行驱动,并对键盘进行扫描;图 3.1 所示为一来个八位 LED 动态显示电路;在同一
11、时刻,假如各位位选线都处于选通状态的话, 8 位 LED 将显示相同的字符;如要各位LED 能够同时显示出与本位欢迎下载精品学习资源相应的显示字符,就必需采纳动态显示方式,即在某一时刻,只让某一位的位选线处于选通状态,而其他各位的位选线就处于关闭状态,同时,段码线上输出相应位要显示的字符段码;这样,在同一时刻, 8 位 LED 中只有选通的那一位显示出字符,而另一位就是熄灭的;同样,在下一时刻,只让下一位的位选线处于选通状态,在段码线上输出将要显示字符的段码,就同一时刻,只有选通位显示出相应的字符,而其他各位就是熄灭的;如此循环下去,就可以使两位分别显示出将要显示的字符;VCC2325R66V
12、CCADDRC2C12200.114H3L29GND10GND15SEG0SEG116SEG21718SEG319SEG420SEG5SEG62122SEG7200CH4 528 1N40112RSTDIG024INT27SCL26SDA12DIG13DIG24DIG3DIG45DIG567DIG68DIG78 2KK8K0虽然这些字符是在不同时刻显现的,而在同一时刻,只有一位显示,其他各位熄灭,但由于 LED 显示器的余辉和人眼的视觉暂留作用,只要每位显示间隔时间足够短,就可以造成多位同时亮的假象,达到同时显示的成效;图 2.1显示单元模块电路图键盘的扫描原理与数码管的扫描显示原理类似,依次
13、将矩阵键盘的某行或某列置一,再逐个判定改行或该列上是否有信号为高,有就说明两座标相交处的按键按下了;2.1.2 芯片 CH452介绍CH452是数码管显示驱动和键盘扫描掌握芯片;CH452 内置时钟振荡电路,可以动态驱动 8 位数码管或者 64 位 LED,具有 BCD译码、闪耀、移位、段位寻址、光柱译码等功能;同时仍可以进行 64 键的键盘扫描; CH452 通过可以级联的 4 线串行接口或者 2 线串行接口与单片机等交换数据;并且可以对单片机供应上电复位信号;欢迎下载精品学习资源图 2.2 CH452 工作原理图2.1.2.1 特点1、显示驱动内置电流驱动级,段电流不小于15mA,字电流不
14、小于 80mA;动态显示扫描掌握,直接驱动 8 位数码管、 64 位发光管 LED 或者 64 级光柱;可选数码管的段与数据位相对应的不译码方式或者BCD 译码方式;BCD 译码支持一个自定义的 BCD 码,用于显示一个特殊字符;数码管的字数据左移、右移、左循环、右循环;各数码管的数字独立闪耀掌握,可选快慢两种闪耀速度;任意段位寻址,独立掌握各个LED 或者各数码管的各个段的亮与灭;64 级光柱译码,通过 64 个 LED 组成的光柱显示光柱值;扫描极限掌握,支持 1 到 8 个数码管,只为有效数码管安排扫描时间;可以挑选字驱动输出极性,便于外部扩展驱动电压和电流;2、键盘掌握内置 64 键键
15、盘掌握器,基于 8 8 矩阵键盘扫描;内置按键状态输入的下拉电阻,内置去抖动电路;键盘中断,可以挑选低电平有效输出或者低电平脉冲输出;供应按键释放标志位,可供查询按键按下与释放;支持按键唤醒,处于低功耗节电状态中的CH452 可以被部分按键唤醒;3、外部接口同一芯片,可选高速的4 线串行接口或者经济的 2 线串行接口;4 线串行接口:支持多个芯片级联,时钟速度从0 到 2MHz ,兼容 CH451 芯片;欢迎下载精品学习资源4 线串行接口: DIN 和 DCLK 信号线可以与其它接口电路共用,节约引脚;2 线串行接口:支持两个CH452 芯片并联 由 ADDR引脚电平设定各自地址);2 线串行
16、接口:时钟速度从 500Hz 到 200KHz ,兼容两线 I2C 总线,节约引脚;内置上电复位,可以为单片机供应高电平有效和低电平有效复位输出;4、其它内置时钟振荡电路,不需要外部供应时钟或者外接振荡元器件,更抗干扰;支持低功耗睡眠,节约电能,可以被按键唤醒或者被命令操作唤醒;可选两种封装: SOP28、DIP24S,引脚与 CH451 芯片兼容;经过授权采纳了 1 项专利技术,低成本,简便易用;2.1.2.2 显示驱动原理CH452 对数码管和发光管采纳动态扫描驱动,次序为DIG0 至 DIG7 ,当其中一个引脚吸入电流时,其它引脚就不吸入电流;CH452 内部具有电流驱动级,可以直接驱动
17、 0.5 英寸至 1 英寸的共阴数码管,段驱动引脚SEG6SEG0 分别对应数码管的段G段 A,段驱动引脚 SEG7 对应数码管的小数点,字驱动引脚DIG7 DIG0 分别连接8 个数码管的阴极; CH452 也可以连接 88 矩阵的发光二级管 LED 阵列或者 64 个独立发光管或者64 级光柱; CH452 可以转变字驱动输出极性以便直接驱动共阳数码管 不译码方式),或者通过外接反相驱动器支持共阳数码管,或者外接大功率管支持大尺寸的数码管;CH452 支持扫描极限掌握,并且只为有效数码管安排扫描时间;当扫描极限设定为 1 时,唯独的数码管 DIG0 将得到全部的动态驱动时间,从而等同于静态
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