电磁控制运动装置设计毕业论文.doc
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1、长沙民政职业学院2014届系别:电子信息工程系专业:应用电子技术班级:电子1133班2014年5月6日电磁控制运动装置摘 要本系统采用ATMEGA 16单片机作为主控芯片,采取推拉式电磁铁做为电磁控制装置,利用每一个线圈产生的电磁力来带动吊臂运动,每一个电磁铁按照四分之一个圆弧排列,通过对线圈通电产生磁场来带动吊臂做周期运动,改变线圈中的电流就可以改变线圈中的磁场方向,从而改变摆臂摆动方向,LCD 12864显示屏动态显示,独立按键控制吊臂摆动的角度和周期,系统在完成基本要求的基础上,进一步完成了发挥部分所有要求。关键字:电磁铁,电感传感器,LCD 12864目 录1系统方案11.1 显示模块
2、的论证与选择11.2 稳压电源模块的论证与选择11.3 核心控制器的论证与选择11.4 声光报警系统的论证与选择21.5 键盘模块的论证与选择21.6 电磁铁的论证与选择22 理论分析与设计32.1 电磁铁驱动的理论分析32.2 电感传感器理论分析42.3电磁铁控制电路理论分析与设计43电路与程序设计53.1电路的设计53.1.1系统总体框图53.1.2 核心控制系统电路设计53.1.3 显示模块电路设计63.1.4 声光提示模块电路设计63.1.5 电磁控制运动装置电路设计73.1.6 电源模块电路设计73.1.7 按键模块电路设计83.2程序的设计83.2.1程序功能描述与设计思路83.2
3、.2程序流程图94 测试方案与测试结果104.1测试方案104.2 测试仪器104.3 测试数据及分析105 设计总结11参考文献1221系统方案1.1 显示模块的论证与选择方案一:采用数码管显示:数码管显示清晰,价格较低,性价较高,方便易行,但外部电路复杂,占用I/O口资源较多,显示信息单一,只能显示数字和少量字母。动态显示则需循环刷新数码管,占用更多的程序储存空间。方案二:使用带中文字库LCD12864液晶屏显示:液晶屏具有显示质量高,数字式接口,体积小,质量轻,功耗小,显示内容多,并且带有汉字库,能够显示汉字、字母、数字、图形等。方案三:采用LCD1602显示:LCD1602液晶显示模块
4、具有体积小、功耗低、显示内容丰富、超薄轻巧等优点,但能够显示的字符数较少,并且不能显示汉字。综合以上三种方案,选择方案二。1.2 稳压电源模块的论证与选择方案一:采用市电降压供电:将220V交流市电经过降压变压器降压后,通过桥式全波整流,将交流信号转变为直流信号。整流后的信号,经过滤波电路、三端稳压电路后,输出系统所需求的5V、12V电源。方案是向控制器供电最常用的一种方式之一。方案所需变压器重量重,携带不方便,电能利用率低。方案二:采用12V蓄电池供电:电路简单,体积小,质量轻,节省了大量空间,移动方便,输出功率大,但输出电流随着电量消耗逐渐减小,不稳定。方案三:采用开关电源:开关电源供电稳
5、定,输出功率大,电能利用率高,安全可靠。综合以上三种方案,选择方案一。1.3 核心控制器的论证与选择方案一:采用51系列8位单片机:51系列单片机价格便宜,编程相对简单,但I/O口资源紧缺,存储空间小,响应速度慢,烧写程序复杂,需专门的下载工具,不支持在线调试。方案二:采用MSP430系列16位单片机:MSP430系列单片机功耗低,16位的精简指令集,8M晶振驱动下125纳秒的指令周期,内置JTAG电路,支持Flash在线编程技术,大容量ROM和RAM,能够存储大容量程序。当今工业控制向32位处理器ARM发展趋势日益加快,MSP430 16位处理器相对落后。方案三:采用ATMEGA 16单片机
6、:ATMEGA 16单片机功耗低,内置JTAG电路,芯片内置JTAG电路、实时时钟电路,可在线仿真调试,静态数据储存器SRAM 16KB,丰富的I/O口资源,价格低廉。综合以上三种方案,选择方案三。1.4 声光报警系统的论证与选择方案一:采用扬声器和LED灯构成声光提示模块:扬声器播放声音清晰,富有节奏感,但扬声器放大电路复杂,占有较大空间。方案二:采用电子蜂鸣器和彩色LED灯组成声光提示模块:电子蜂鸣器驱动电路简单,体积小,重量轻,音调可调。彩色LED灯色彩鲜明,彩灯亮则预示达到要求。综合以上两种方案,选择方案二。1.5 键盘模块的论证与选择方案一:采用矩阵式键盘,程序复杂,电路复杂,调试困
7、难,占用I/O资源多,不适合本系统。方案二:采用独立按键,电路简单,编程方便,本系统使用按键数不多,占用I/O口资源少。综合以上两种方案,选择方案二。1.6 电磁铁的论证与选择方案一:采用电子吸盘做电磁铁,通过通电后测得磁力太小,电子吸盘的磁力的距离几乎为零距离,带动不了摆臂做周期运动。方案二:自己用铁柱绕制出一个电磁铁,通电后磁力大的小能够带动摆臂摆动,能做周期运动,但由于磁力的大小不一,不容易对其控制,电流过大。方案三:采用推拉式电磁铁做摆臂动力源,摆放在摆放在摆臂运动的圆弧周围,每五个角度摆放一个电磁铁,这样更能够准确的控制步进的角度。综合以上三种方案,选择方案三。2 理论分析与设计2.
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