基于单片机升降控制系统的设计[毕业论文+系统总图]

机电毕业设计课题:基于单片机升降控制系统的设计含毕业论文、开题报告、任务书

基于单片机升降控制系统的设计[毕业论文+系统总图]

摘要

本文主要完成对某雷达升降控制系统的设计，描述在步进电机的驱动系统中用软件的方法实现环行脉冲分配器的设计，对步进电动机进行驱动。步进电机驱动电路的核心部分是环行脉冲分配器，本文以单片机作为步进电机驱动电路控制核心，并通过单片机的应用程序控制和功能扩展，实现系统相关参数的输入和输出，使步进电机得到了有效的控制。
系统主要由主控制盒、电机控制盒、显示盒、步进电机、接近开关、行程开关等相关部件组成。完成防坠机构的闭锁与解锁；上升与下降电磁阀的控制；升降液压电机的自动启停控制及紧急手动控制；液压电机的启停控制；自动手动加温控制；各工况状态显示。本文还对系统的抗干扰问题进行了研究，保证了系统安全准确的运行。

关键字：单片机；步进电机；环形脉冲分配器；I/O扩展

The Design of Lift Control System Based on Single Chip Microcomputer

Abstract

This paper mainly to the completion of the design to take-off and landing control system to some radar.Description of the stepper motor drive system using software method Ring pulse distributor design, stepper motor to drive. Stepper motor drive circuit is the core part of the Central Bank pulse distributor, Based on SCM as a stepper motor drive control circuit core, and through SCM application control and function expansion realize the input parameters and output, stepper motor has been brought under effective control. Mainly by the main control box, the electrical control box, show boxes, stepper motor, close to the switch, Switching itinerary, and other related component parts. Completion of the anti-dropping and unlocking atresia; and an increase in decline solenoid valve control; Hydraulic lifts the automatic start-stop motor control and emergency manual control; commitment hydraulic motor control; automatic temperature control manually; Condition of the state show. The paper also anti-jamming the system studied the problems and ensure the safety of the system and accurate operation.
Keywords: Single Chip Microcomputer; Stepper motors; Ring pulse distributor; I/O expansion

目 录

摘要： I
Abstract: II
第1章 绪 论 1
1.1 单片机的概述 1
1.2 单片机的特点与应用 1
1.2.1 单片机的特点： 1
1.2.2 单片机的应用 2
1.3 AT89C51单片机的基本组成 3
1.3.1 AT89C51单片机的特性及管脚功能 3
1.3.2 单片机最小系统构成 5
1.4 电力电子器件的概述 8
1.4.1 IGBT的工作原理 8
1.4.2 IGBT的工作特性 8
1.5 电磁阀的应用 10
1.6 课题的主要内容及发展前景 11
1.6.1 课题的主要内容 11
1.6.2 课题研究现状 11
1.6.3 课题的发展现状与前景展望 12
第2章 步进电机概述 13
2.1 步进电机及其发展 13
2.2 步进电动机在控制上的特点 13
2.3 步进电机的主要特性 14
2.4 步进电机的应用 15
2.5 步进电机的类型 15
2.6 步进电机的控制原理 16
2.7 环形分配器的设计 18
第3章　系统总体设计 20
3.1 系统设计方案 20
3.2 系统控制原理 21
3.3 系统各模块方案选择 21
3.3.1单片机型号的选择 21
3.3.2 步进电机型号的选择 22
3.3.3 步进电机的脉冲控制方式选择 22
3.3.4电机控制算法的选择 23
3.3.5 步进电机转速和步数检测设计 24
第4章 硬件设计 27
4.1 I/O口的扩展 27
4.1.1 8255A的介绍 27
4.1.2 并行口功能分配 29
4.1.3 8255A芯片地址的确定 30
4.1.4 存储器地址空间的分配 30
4.2 步进电机驱动电路的设计 30
4.3　显示电路设计 31
4.4 信号采集电路的设计 34
4.5 单片机对电磁阀的控制设计 36
4.6 键盘的设计 37
4.7 硬件电路的合成 38
第5章 软件设计 38
5.1 步进电机驱动程序的设计 39
5.2　键盘及显示程序设计 39
5.3 主程序的设计： 40
第6章　系统调试、抗干扰设计 41
6.1 系统调试 42
6.2 单片机应用系统中常见的干扰现象及影响 42
6.3 系统的抗干扰设计 43
总 结 45
参考文献 46
致 谢 47
附录1 主要元件一览表 48
附录2 主程序设计 49
附录3 系统总图 55

第1章 绪 论

1.1 单片机的概述

单片机就是把中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、定时器/计数器以及I/O接口电路等主要计算机部件，集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。单片机具有体积小、速度快、功耗低、性能可靠、使用方便、价格低廉等特点，因而在工业生产、科技教育以及日常生活等诸多领域，得到了日益广泛的应用。单片机，也称单片微型计算机，是微型计算机家族中的一员，它以独特的结构和超群的优点，深得各个领域的青睐，应用十分之泛，近年来发展极其迅速。世界上的各个半导体厂商都抓住这个机会，推出自己的产品，一时间单片机如雨后春笋般蓬勃发展和流行起来。

在近30年的时间里，电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小大体集成电路到大规模集成电路四个阶段，尤其是随着大规模集成电路技术的飞跃发展，20世纪70年代初诞生的单片机微型计算机，使得计算机应用日益广泛。而单片机的问世，更进一步推动了计算机应用技术的发展，使计算机应用渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度[1]。

1.2 单片机的特点与应用

1.2.1 单片机的特点：

（1） 重量轻、耗电少、价格低、电源单一。

（2）抗干扰能力强、可靠性高。芯片本身是按工业测控环境设计的，其抗工业噪声干扰优于一般的通用CPU；程序指令及常数、表格固化在ROM中，不易被破坏；许多信号通道均在一块芯片内。
（3）集成度限制，片内存储器容量较小。一般ROM小于8KB，RAM小于256个字节，但可在外部扩展，通常ROM、RAM可分别扩展至64KB。
（4）面向控制，控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。指令系统中均有极其丰富的条件转移指令，I/O口的逻辑操作及位处理功能。一般来说，单片机的逻辑控制功能及运行速度均高于同一档次的其它微处理器。
（5）开发应用方便，研制周期短。片内具有计算机正常运行所必须的部件，芯片外部有许多供扩展用的三总线以及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各规模的计算机应用系统[2]。

1.2.2 单片机的应用

单片机具有体积小、使用灵活、成本低、易于产品化、抗干扰能力强、可在各种恶劣的条件下工作等特点。特别是它强大的面向控制的能力、使它在工业控制、智能仪表、外设控制、家用电器、机器人、军事装置等方面得到广泛应用。

（1）单片机在智能仪表中的应用
在各类仪器仪表中，引入单片机使得仪器仪表数字化、智能化、微型化功能大大提高，例如精密数字温度计、智能电度表、微机多功能PH测试等等。

（2）单片机在工业测控中的应用。

用单片机可以构成各种工业测控系统、自适应控制系统、数据采集系统等，例如MCS-51单片机控制电镀生产线、温度人工气候控制、报警系统控制、IBM-PC/XT和单片机组成的二级计算机控制系统等。

（3）单片机在计算机网络与通信技术中的应用
MCS-51系列单片机具有通信接口，为单片机在计算机网络与通信设备中的应用提供了良好的条件，例如MCS-51系列单片机控制的串行自动呼叫应答系统、列车无线通信系统、MCS-51单片机无线遥控系统等。

（4）单片机在日常生活及家电中的应用

单片机越来越广泛应用于日常生活的智能电器产品以及家电中。例如电子秤、银行计息电脑、电脑缝纫机、心率监护控制、彩色电视机、电冰箱控制、洗衣机控制等等。

（5）单片机与Internet

随着网络技术的发展，Internet已经成为信息社会的重要组成部分，Internet技术已经深入到日常生活中和工作中。Internet技术得以迅速发展，其主要推动力之一是标准成熟的PC工业。无论是PC机的硬件平台，还是软件操作系统，都要求高度标准化，上网方式也大同小异。而对于各类家用电器和智能装置，情况就不同了，它们的心脏多是单片机，但由于单片机芯片品种繁多，其结构和指令系统也各不相同，因此，它不能像PC机那样通过标准的硬件接口和接口软件直接接到Internet，如果能够将各类智能装置或家用电器与Internet连接起来，一方面可充分利用Internet资源，另一方面还可获得一些电子设备信息。由此可见，单片机与Internet的紧密结合将为单片机应用系统的发展开创另一片天地[3]。