欧美极品高清xxxxhd,国产日产欧美最新,无码AV国产东京热AV无码,国产精品人与动性XXX,国产传媒亚洲综合一区二区,四库影院永久国产精品,毛片免费免费高清视频,福利所导航夜趣136

 找回密碼
 立即注冊

QQ登錄

只需一步，快速開始

搜索
查看: 3771|回復(fù): 3
打印 上一主題 下一主題
收起左側(cè)

STC15F單片機的自動控制位移小車程序設(shè)計

[復(fù)制鏈接]
跳轉(zhuǎn)到指定樓層
#
ID:424995 發(fā)表于 2019-6-19 21:03 | 只看該作者 |只看大圖 回帖獎勵 |正序瀏覽 |閱讀模式
概述
此系統(tǒng)采用IAP15F2K60S2單片機作為主控芯片，控制直流電機的轉(zhuǎn)動，帶動小車移動，使用超聲波傳感器來測量小車位移，實現(xiàn)小車行進指定位移的功能。顯示部分使用LCD1602液晶屏。
主要由單片機控制器、直流電機驅(qū)動電路、超聲波傳感器測距電路、顯示電路、鎖定裝置等部分組成。
核心在于如何能夠驅(qū)動電機穩(wěn)定又準確轉(zhuǎn)動，以及如何構(gòu)建適當?shù)姆答佅到y(tǒng)來確保小車位移的準確性。
反饋控制系統(tǒng)如圖2.1所示；系統(tǒng)通過按鍵模塊將目標位移值輸入反饋控制鏈中，當前位移值與目標值作差；控制系統(tǒng)對差值控制，在某一閾值之前，系統(tǒng)保持高速前進，到達閾值之后，使得小車能夠逐漸減速并且最終能夠在目標值處停下。其中使用超聲波測距作為負反饋，在密閉的空間內(nèi)能夠擁有很好地精度，也能確定小車當前的位移，是良好的反饋系統(tǒng)。

圖2.1 反饋控制系統(tǒng)框圖

圖2.2 系統(tǒng)連接框圖
以模型小車為載體，各個模塊都需要安裝在小車上。系統(tǒng)的連接如圖2.2所示，按鍵模塊對應(yīng)位移控制系統(tǒng)的輸入，CUP對應(yīng)著系統(tǒng)的程序部分，超聲波測距對應(yīng)著反饋部分。驅(qū)動部分接收來自MCU的命令，通過ENA的PWM的占空比以調(diào)節(jié)小車的行進。直流電機控制著傳動系統(tǒng)，驅(qū)動小車的位移。具體的連線圖參考圖2.3.
按鍵模塊接收輸入信息和控制命令，系統(tǒng)通過測距模塊采集距離信息，經(jīng)過反饋算法之后，將通過ENA、IN1和IN2的狀態(tài)自動控制直流電機轉(zhuǎn)動等，最終使得小車的行進距離與輸入值相等。

圖2.3 電路連線圖
一、       電機驅(qū)動
1、  模塊簡介
該模塊主控芯片為L298N，一種雙H橋電機驅(qū)動芯片，其中每個H橋可以提供2A的電流，功率部分的供電電壓范圍是2.5-48v，邏輯部分5v供電，接受5vTTL電平。其實質(zhì)類似于一個單刀雙擲開關(guān)，不過能夠提供較大的電流。
該模塊共有13個接口，此次項目將會使用到的共有8個：兩個使能接口IN1、IN2，12V供電接口，GND接口，5V電源接口，驅(qū)動接口C、D，PWM控制接口ENA。本系統(tǒng)中12V供電接口接入的是9V電池，作為整個系統(tǒng)的供電；5V接口作為電源輸出為單片機及其它外設(shè)供電；C、D接口與直流電機相連，當IN1、IN2接口接入的數(shù)值是10時，電機正轉(zhuǎn)，01電機反轉(zhuǎn)，00及11電機不轉(zhuǎn)。
表3.1  L298N控制
  
IN1
  
IN2
工作狀態(tài)
0
0
停止
1
0
正轉(zhuǎn)
0
1
反轉(zhuǎn)
1
1
停止
2、功能實現(xiàn)
控制小車行進速度的方法就是，通過調(diào)節(jié)控制接口ENA的PWM波占空比，來控制電機轉(zhuǎn)動與否以及時長，如此控制小車的勻速減速等工作狀態(tài)。
       這里使用定時器來實現(xiàn)PWM波的輸出：每當定時時間來臨，計數(shù)單位加一，達到一百就置零；而當計數(shù)單位小于占空比時，PWM輸出口置1，否則清零。代碼參考附錄L298N.c。

二、       超聲波測距
1、模塊簡介
選用常見的HC-SR04超聲波模塊，該模塊使用直流5.0V供電，可探測距離為2cm-450cm，精度能夠達到0.2cm，各參數(shù)基本符合此次項目的設(shè)計。該模塊共有四個接口，其中VCC、GND為電源接口，TRIG控制接口、Echo為數(shù)據(jù)接口。
使用步驟有三：
（1）    觸發(fā)測距：IO口TRIG觸發(fā)，至少給10us的高電平信號；
（2）    模塊內(nèi)部自動發(fā)送8個40KHz的方波，自動檢測是否有信號返回；
（3）    有信號返回，Echo輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到接收的時間。
可以根據(jù)超聲波傳輸?shù)臅r間計算出測量的距離：
2
t即為高電平持續(xù)的時間，c為聲速340m/s。
2、功能實現(xiàn)
程序里，利用外部中斷來接受來自Echo的高電平，上升沿定時器1開始計數(shù)，下降沿定時器計數(shù)結(jié)束。將計數(shù)時間乘以音速，再除以2便可得到測距的結(jié)果。
值得注意的是：此超聲波測距模塊測得的距離并不是那么準確，導(dǎo)致前后數(shù)據(jù)的差值較大。鑒于此，在獲得距離之前，先進行五次測距，取它們的平均值作為當前測得的距離。另外這部分的重要性是毋庸置疑的，在實驗過程之初，沒有進行均值濾波之前，小車在到達目標1cm左右的位置時，小車會來回的抖動。一方面是由于當時控制的頻率太高，而另一方面正是由于測得的距離有著十足的誤差。代碼請參考附錄wave.c。

三、       控制算法
為了實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制，這里使用了業(yè)內(nèi)常常使用到了PID算法來控制PWM波的占空比，通過對偏差的比例、積分、微分進行控制，使偏差趨于零的過程。
系統(tǒng)每隔1ms進行一次采樣，之后進行一次PID算法。
PID控制一般有兩種寫法，一個是位置式，另一個是增量式。位置式需要進行累加的操作，而此系統(tǒng)的主控芯片為IAP15F2K61S2，其存儲與計算能力一般，于是這里采用增量式。
增量式程序：
//PID控制
       //move 與 deta的關(guān)系，最終使得 move = objective
       if(caiyang_FLAG_)
       {
              deta_ID[2]=deta;//采樣                                                             PWM_deta=Kp*(deta_ID[2]-deta_ID[1])+Ki*deta_ID[2]+Kd*(deta_ID[2]-2*deta_ID[1]+deta_ID[0]);
              PWM_ID[1]= PWM_ID[0]+PWM_deta;
              PWM=(uint)PWM_ID[1];
              //準備下一輪控制
              PWM_ID[0]=PWM_ID[1];
              deta_ID[0]=deta_ID[1];
              deta_ID[1]=deta_ID[2];
       }
       if(deta>0)
              Z_F= 1;
       else
              Z_F= 2;
       mada();
此外，為了解決系統(tǒng)到達位置之后的原地抖動問題，以及消除到達之后受到人為遮擋會引起小車強烈反應(yīng)的情況。又引入了消抖算法：小車位于指定位置±0.5cm的距離1秒鐘以上時，視為調(diào)節(jié)結(jié)束，小車停止運動。這里使用定時器來確定一秒的時間。
代碼如下：
START是能直接控制小車是否運動的標志，STOP是記錄小車能否保持±0.5cm的標志。
if(deta<= 0.5 && deta >= -0.5)                        
                           sanmiao = 1;
                    //一旦deta的絕對值小于0.5，電機暫停控制
                    if(sanmiao == 1)
                    {
                           if(deta > 0.5 ||deta < -0.5)
                           {//跳出暫停
                                  STOP = 0;
                                  sanmiao_flag =0;
                                  sanmiao = 0;
                           }
                           else
                           {     
                                  STOP = 1;
                           }
                    }     
定時器處理函數(shù)里面：
if(sanmiao== 1 )
      {
             if(sanmiao_flag++ == 10000)
             {
                    sanmiao_flag = 0;
                    sanmiao = 0;
                    if(STOP == 1)
                           START = 0;
             }            
      }
四、       其他功能模塊1、4*4按鍵模塊：
4*4矩陣功能如下：
1    2     3     A
4    5     6     B
7    8     9     C
*  0     #     D，
其中A按鍵控制讀入初始距離，B按鍵一鍵開始，C按鍵停止運動，D按鍵切換前進后退，*按鍵重新輸入，#按鍵確認輸入，各數(shù)字按鍵進行數(shù)字讀入。

2、 電源模塊
由于小車需要移動，系統(tǒng)必須使用移動電源。而普通電池電量不夠充足，而且質(zhì)量太大，影響電機的運轉(zhuǎn)。故系統(tǒng)使用一節(jié)9V可充電電池供電，利用L298N的5V電源接口給單片機及其外設(shè)供電，電機驅(qū)動模塊使用9V供電。

3、 顯示模塊
顯示部分使用LCD1602液晶顯示屏，也叫1602字符型液晶，它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成。
共有16個接口，其中VSS、VDD、VO、A、K是電源接口，VSS、K接單片機的GND，VDD、A接單片機的VCC，VO接上變阻器；RS、RW、EN作為使能接口；其余8個引腳作為數(shù)據(jù)接口，以便顯示不同的ASCII或者自定義的字符。
實驗中顯示初始距離、設(shè)定位移、當前距離以及實時誤差。

單片機源程序如下:
  1. /*******
  2. 位移控制系統(tǒng)設(shè)計：小車
  3. 設(shè)計編寫：汪佳鋅
  4. 開始時間：2019/6/4
  5. 結(jié)束時間：2019/6/8
  6. 最終時間：2019/6/8
  7. 功    能：按鍵輸入指定位移，小于4米；
  8.                                         小車行進到指定距離（位置）；
  9. 使用模塊：矩陣按鍵、超聲波、電機驅(qū)動、顯示模塊；
  10.                                         KBD_key.c\wave.c\L298N.c\LCD1602.c
  11. 按鍵功能：按鍵A：位置初始化；
  12.                                         數(shù)字按鍵 1，2，3，4,5,6,7,8,9,0:輸入數(shù)字，百十個CM
  13.                                         按鍵#：確認輸入；
  14.                                         按鍵*：重新輸入；
  15.                                         按鍵A：位置初始化；
  16.                                         按鍵B：一鍵開始;
  17.                                         按鍵C：手動停止；
  18.                                         按鍵D: '+'/'-';
  19.                                         1、2、3、A
  20.                                         4、5、6、B
  21.                                         7、8、9、C
  22.                                         *、0、#、D
  23. 顯示區(qū)域：1：
  24.                                         2：
  25. *******/

  27. #include <STC15F2K60S2.h>
  28. #include <intrins.h>
  29. #include "timer0.h"
  30. #include "L298N.h"
  31. #include "wave.h"
  32. #include "LCD1602.h"
  33. #include "KBD_keys.h"

  35. #define MAX 400
  36. //#ifndef uchar
  37. //typedef unsigned char uchar;
  38. //#endif
  39. //#ifndef uchar
  40. //typedef unsigned int uint;
  41. //#endif

  43. enum keyState {state0,state1,state2};

  45. bit key_FLAG_=1,mada_FLAG_=0,caiyang_FLAG_,wave_FLAG_,dsp_FLAG_,//定時器FLAG
  46.                 QJ_HT=1,//前進、后退
  47.                 sanmiao=1,//一秒消抖
  48.                 STOP=0,                //一秒消抖就停止運動
  49.                 START=0;        //開始、停止

  51. uint key_flag=0,countB=0,caiyang_flag,wave_flag,dsp_flag,
  52.                  sanmiao_flag,
  53.                  T;                                                                                //超聲波測距返回的時間

  55. uchar Z_F,                                                //馬達的狀態(tài)：0代表停，1正轉(zhuǎn)，2反轉(zhuǎn)；
  56.                         key_value=44,                //指按下了哪個按鍵；
  57.                         add=0,                                        //按鍵的指針，三位數(shù) 150、010、007
  58.                         PWM=0;                                        //0~100表示占空比
  59. uchar aim[]={0,0,0};        //按鍵的輸入

  61. float distance_caiyang=0,
  62.                         deta=20,                                                                        //                                                                                        --------------------------                墻壁
  63.                         //deta = 當前位置-目標位置，也是程序的控制對象                           ----------------        d                         終點 目標位置distance_aim
  64.                         distance=0,                                //當前位置                                                                                                        o                        d                                          i
  65.                         distance_init=0,        //初始位置                                                                                                        b                        eta                                        s
  66.                         distance_aim=0,                //目標位置=初始位置-目標位移                                j                 ^--^                                tance                現(xiàn)在 當前位置
  67.                         objective=0;                        //目的位移CM                                                                                                 e                                |                                                                                       
  68. //                                                                                                                                                                                                                                        ctive                |
  69. //使用PID算法：P比例，I微分，D積分；                                                                                --------------------------                起點 初始位置distance_init
  70. float deta_ID[3];                        //用于微分和積分
  71. float PWM_deta,Kp,Ki,Kd,zhongjian;
  72. uchar PWM_ID[2];

  74. void display(void);
  75. void control();

  77. void main()
  78. {
  79.         uchar p=0;
  80.        
  81.         Kp = 0.06;
  82.         Ki = 0.25;
  83.         Kd = 0.01;
  84.         deta_ID[0]=deta_ID[1]=0;
  85.         PWM_ID[0]=0;
  86.        
  87.         Timer0_init();
  88.         LCD_init();       
  89.         while(1)
  90.         {
  91.                 //按鍵掃描，
  92.                 if(key_FLAG_)
  93.                 {       
  94.                         key_FLAG_ = 0;
  95.                         key_value = key_scan();
  96.                         if(key_value != 44)
  97.                         {
  98.                                 key_hand(key_value);
  99.                         }
  100.                 }
  101.                 //測距，六次取平均值
  102.                 if(wave_FLAG_)
  103.                 {
  104.                         wave_FLAG_ = 0;
  105.                         send_wave();               
  106.                         zhongjian += distance_caiyang;
  107.                         if(p++ == 5)
  108.                         {
  109.                                 distance=zhongjian/6;
  110.                                 zhongjian = 0;
  111.                                 p=0;
  112.                         }
  113.                 }
  114.                 //顯示
  115.                 if(dsp_FLAG_)
  116.                 {
  117.                         dsp_FLAG_ = 0;
  118.                         display();
  119.                 }
  120.                 //電機控制
  121.                 control();
  122. //                PWM = 50;
  123. //                Z_F = 1;
  124.                 mada();
  125.         }
  126. }
  127. void control()
  128. {
  129.         distance_aim = distance_init - objective;
  130.         deta = distance-distance_aim;
  131.         //deta = distance-distance_init+objective;
  132.         if(START == 1 && objective <= MAX && objective >= -MAX)
  133.                 {
  134.                         //控制部分
  135.                         if(deta <= 0.5 && deta >= -0.5)                               
  136.                                 sanmiao = 1;
  137.                         //一旦deta的絕對值小于0.5，電機暫停控制
  138.                         if(sanmiao == 1)
  139.                         {
  140.                                 if(deta > 0.5 || deta < -0.5)
  141.                                 {//跳出暫停
  142.                                         STOP = 0;
  143.                                         sanmiao_flag = 0;
  144.                                         sanmiao = 0;
  145.                                 }
  146.                                 else
  147.                                 {       
  148.                                         STOP = 1;
  149.                                 }
  150.                         }       
  151.                         else//
  152.                         {
  153.                                 //分段控制
  154.                                 if(deta >= 100)
  155.                                 {                PWM = 70;Z_F = 1;}
  156.                                 else if(deta >= 50)
  157.                                 {                PWM = 50;Z_F = 1;}
  158.                                 else if(deta >= 10)
  159.                                 {                PWM = 30;Z_F = 1;}
  160.                                 else if(deta > 5)
  161.                                 {                PWM = 10;Z_F = 1;}
  162.                                 else if(deta > 0.5)
  163.                                 {                PWM = 5;Z_F = 1;}
  164.                                 else if(deta >= -0.5 && deta <= 0.5)
  165.                                 {                //START = 0;
  166.                                 PWM = 0;Z_F = 0;}
  167.                                 else if(deta >= -5)
  168.                                 {                PWM = 5 ;Z_F = 2;}
  169.                                 else if(deta >= -10 && deta < -5)
  170.                                 {                PWM = 10;Z_F = 2;}
  171.                                 else if(deta >= -50)
  172.                                 {                PWM = 30;Z_F = 2;}
  173.                                 else if(deta >= -100)
  174.                                 {                PWM = 50;Z_F = 2;}
  175.                                 else
  176.                                 {                PWM = 70;Z_F = 2;}       
  177.                                 //PID控制
  178.                                 //move 與 deta的關(guān)系，最終使得 move = objective
  179. //                                if(caiyang_FLAG_)
  180. //                                {
  181. //                                        deta_ID[2]=deta;//采樣
  182. //                                       
  183. //                                        PWM_deta=Kp*(deta_ID[2]-deta_ID[1])+Ki*deta_ID[2]+Kd*(deta_ID[2]-2*deta_ID[1]+deta_ID[0]);
  184. //                                       
  185. //                                        PWM_ID[1] = PWM_ID[0]+PWM_deta;
  186. //                                        PWM=(uint)PWM_ID[1];
  187. //                                        //準備下一輪控制
  188. //                                        PWM_ID[0]=PWM_ID[1];
  189. //                                        deta_ID[0]=deta_ID[1];
  190. //                                        deta_ID[1]=deta_ID[2];
  191. //                                }
  192. //                                if(deta>0)
  193. //                                        Z_F = 1;
  194. //                                else
  195. //                                        Z_F = 2;
  196.                                
  197.                         }
  198.                 }
  199.         else
  200.         {               
  201.                 Z_F = 0;
  202.                 ENB = 0;
  203.                 ENA = 0;               
  204.         }
  205.         //一秒無變化，停止運動
  206.                
  207. }

  209. void key_hand(uchar key_value)
  210. {
  211.         switch(key_value)
  212.         {
  213.                 case 1:
  214.                 case 2:
  215.                 case 3:aim[add]=key_value;add++;break;
  216.                 case 4:distance_init = distance;break;       
  217.                
  218.                 case 5:
  219.                 case 6:
  220.                 case 7:aim[add]=key_value-1;add++;break;
  221.                 case 8:START = 1;               
  222.                                          sanmiao = 0;                                        //開始、停止
  223.                                          objective = aim[0]*100+aim[1]*10+aim[2];        //確認輸入
  224.                                          if(QJ_HT == 0)//后退
  225.                                          {       
  226.                                          objective = -objective;}
  227.                                          distance_init = distance;                                                                //位置初始化
  228.                                          break;//
  229.                
  230.                 case 9:
  231.                 case 10:
  232.                 case 11:aim[add]=key_value-2;add++;break;
  233.                 case 12:START = 0;
  234.                                                 break;
  235.                
  236.                 case 13:aim[0]=aim[1]=aim[2]=0;add=0;QJ_HT = 1;break;//重新輸入
  237.                 case 14:aim[add]=0;add++;break;
  238.                 case 15:objective = aim[0]*100+aim[1]*10+aim[2];//確認輸入
  239.                                                 if(QJ_HT == 0)//后退
  240.                                                 {        objective = -objective;}
  241.                                                 break;                                               
  242.                 case 16:QJ_HT = ~QJ_HT;break;                                        //輸入前進或后退
  243.                 default:break;
  244.         }
  245.         if(add == 3)
  246.                 add = 0;
  247. }
  248. void display()
  249. {
  250.         LCD_write_com(0x80);
  251.         if(START == 1)
  252.                 LCD_write_data('T');
  253.         else
  254.                 LCD_write_data('P');
  255.         LCD_write_data(':');
  256.         display_32(distance_init);
  257.         LCD_write_data(' ');
  258.         if(QJ_HT == 1)
  259.                 LCD_write_data('+');
  260.         else
  261.                 LCD_write_data('-');
  262.         LCD_write_data('0'+aim[0]);
  263.         LCD_write_data('0'+aim[1]);
  264.         LCD_write_data('0'+aim[2]);
  265.         LCD_write_data('C');
  266.         LCD_write_data('M');
  267.         Delayms(1);
  268.        
  269.         LCD_write_com(0x80+0x40);
  270.         if(objective >MAX || objective < -MAX)
  271.         {
  272.                 LCD_write_string(2,1,"INPUT ERROR!    ");
  273.         }
  274.         else
  275.         {
  276.                 display_32(distance);
  277.                 LCD_write_data(' ');
  278.                 display_32(deta);
  279.         }
  280.         Delayms(1);
  281. }

  283. void Timer0_handle(void) interrupt 1
  284. {
  285.         if(sanmiao == 1 )
  286.         {
  287.                 if(sanmiao_flag++ == 10000)
  288.                 {
  289.                         sanmiao_flag = 0;
  290.                         sanmiao = 0;
  291.                         if(STOP == 1)
  292.                                 START = 0;
  293.                         else
  294.                                 START = 1;
  295.                 }               
  296.         }
  297.         if(dsp_flag++ == 30)                                //LCD顯示3ms
  298.         {
  299.                 dsp_FLAG_=1;
  300.                 dsp_flag =0;
  301. ……………………

  303. …………限于本文篇幅 余下代碼請從51黑下載附件…………
復(fù)制代碼

所有資料51hei提供下載:
工程程序.rar (65.19 KB, 下載次數(shù): 26)



評分

參與人數(shù) 1黑幣 +50 收起 理由
admin + 50 共享資料的黑幣獎勵！

查看全部評分

分享到:  QQ好友和群QQ好友和群 QQ空間QQ空間 騰訊微博騰訊微博 騰訊朋友騰訊朋友
收藏收藏 分享淘帖 頂頂 踩踩
回復(fù)

使用道具 舉報

板凳
ID:637409 發(fā)表于 2020-6-10 17:02 | 只看該作者
老哥怎么圖片顯示不了啊
回復(fù)

使用道具 舉報

沙發(fā)
ID:702992 發(fā)表于 2020-3-6 10:44 | 只看該作者

RE: STC15F單片機的自動控制位移小車程序設(shè)計

大神你好，我做的是紅外線測距，然后控制小車位移，該怎么做
回復(fù)

使用道具 舉報

樓主
ID:444661 發(fā)表于 2019-10-15 21:07 | 只看該作者
謝謝，，，，，需要的
回復(fù)

使用道具 舉報

您需要登錄后才可以回帖 登錄 | 立即注冊

本版積分規(guī)則

小黑屋|51黑電子論壇 |51黑電子論壇6群 QQ 管理員QQ:125739409;技術(shù)交流QQ群281945664

Powered by 單片機教程網(wǎng)

快速回復(fù) 返回頂部 返回列表