智能小车速度测量控制系统设计
毕业教学环节成果
（2012 届）
题目智能小车速度测量控制系统设计学院信息工程学院
专业电气自动化技术
班级
学号
姓名
指导教师
2012年5月17日
目录
摘要 (1)
英文摘要 (1)
引言 ................................................................. - 2 -1 方案设计与论证 .. (3)
1.1 主控系统 (3)
1.2 电机驱动模块 (3)
1.3 测速模块 (4)
1.4 显示模块 (4)
2 系统的硬件电路 (4)
2.1 总体设计 (4)
2.2 单片机控制系统设计 (5)
2.3 电机驱动电路设计 (6)
2.4 LCD显示电路设计 (7)
2.5 键盘电路设计 (8)
2.6 测速电路设计 (8)
2.7 电源电路设计 (8)
3 系统软件设计 (9)
3.1 测速程序 (10)
3.2 显示程序 (10)
4 调试 (12)
结论与谢辞 .......................................................... - 13 -参考文献 ............................................................ - 14 -附件1．程序清单..................................................... - 15 -附件2．整体原理图................................................... - 23 -
智能小车速度测量控制系统设计
信息工程学院电气自动化专业
摘要:智能小车以STC12C5410AD单片机为控制核心，L298芯片作为双电机驱动模块，由单片机输出PWM控制电机转速，通过光电编码器检测脉冲并将信号送入单片机来测量电机的转速与距离，通过1602液晶来显示小车的速度。本文介绍了该小车的的主控、电机驱动、电源、显示模块等硬件模块和小车的运动控制速度测量与显示的软件设计。关键词：STC12C5410AD 1602LCD PWM 光电编码器
Intelligent Vehicle Speed Measurement Control
System Design
Abstract:Car STC12C5410AD single chip microcomputer intelligent to as control core, L298 chip as double motor driver module, output by single-chip microcomputer control PWM motor speed, through the photoelectric encoder and will signal detection pulse to single chip microcomputer to measure motor speed and distance, through 1602 LCD to display the speed of the car. This paper introduces the main control of the car, motor drive, power supply, display module and other hardware module and a car movement control speed measurement and display software design.
Keywords: STC12C5410AD 1602LCD PWM Photoelectric encoder
引言
近年来，随着我国经济建设的高速发展，机动车辆拥有量也在急剧增长，交通事故也日益增多，车辆超速成为了越来越严重的问题。而我国生产的汽车、摩托车电机转速测量系统大多使用动圈式模拟测速。这种测量系统存在精度差、过载能力弱等缺点。
本系统是以STC12C5410AD单片机为控制核心，通过L298芯片控制电机转速，用光电编码器来检测脉冲再将信号送入单片机来测量电机的转速并使用1602液晶来显示小车的速度。
1方案设计与论证
根据要求，确定如下方案：整个小车系统主要由三轮结构小车、供电电源电路、测速电路、电机驱动电路以及显示电路组成。这种方案能实现对电动车的运动状态进行实时控制，控制灵活、可靠，精度高，可满足对系统的各项要求。
1.1 主控系统
根据设计要求，我认为此设计属于多输入量的复杂程序控制问题。据此，拟定了以下两种方案并进行了综合的比较论证，具体如下：
方案一：
选用一片CPLD（如EPM7128LC84-15）作为系统的核心部件，实现控制与处理的功能。CPLD具有速度快、编程容易、资源丰富、开发周期短等优点，可利用VHDL语言进行编写开发。但CPLD在控制上较单片机有较大的劣势。同时，CPLD的处理速度非常快，而小车的行进速度不可能太高，那么对系统处理信息的要求也就不会太高，在这一点上，MCU就已经可以胜任了。若采用该方案，必将在控制上遇到许许多多不必要增加的难题。为此，我们不采用该种方案，进而提出了第二种设想。
方案二：
采用单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。充分分析我们的系统，其关键在于实现小车的运动控制，而在这一点上，单片机就显现出来它的优势——控制简单、方便、快捷。这样一来，单片机就可以充分发挥其资源丰富、有较为强大的控制功能及可位寻址操作功能、价格低廉等优点。因此，这种方案是一种较为理想的方案。
针对本设计特点——多开关量输入的复杂程序控制系统，需要擅长处理多开关量的标准单片机，在综合考虑了传感器、两部电机的驱动等诸多因素后，我们决定采用STC12C5410AD单片机，充分利用单片机的资源。
1.2 电机驱动模块
方案一：
采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整，此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。
方案二：
采用由集成了双极性管组成的H桥电路芯片L298N。用单片机控制晶体管使之工
作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H桥电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术。
综合两种方案的优缺点，决定选择方案二。
1.3 测速模块
在电机测速中，考虑了两种方案：一种是使用光电码盘，即透射式光电传感器（凹槽型，类似老式鼠标），另一种是霍尔传感器（适合较高速度）。两种方案的主要区别如表1-1：
表1-1 速度检测系统方案对比
霍尔传感器关电码盘
抗干扰性较强强
实时性较好好
易用性需和磁钢配对使用，较麻烦较简单
由上表可以看出光电码盘在各方面都具有一定的优势，因此本设计采用关电码盘测速。
1.4 显示模块
系统采用1602液晶显示，它可以显示2*16个字符，同时只用11个I/O端口，它不仅节省了单片机的资源，相比较数码管液晶显示更加直观、节能，同时在硬件上面液晶的驱动电路比数码管简单的多，故采用LCD显示。
图1-2 1602字符型液晶显示
2 系统的硬件电路
2.1 总体设计
小车本体用有机玻璃制作，有两部分组成，长方体长20cm，宽17cm，半圆为直径为17cm，车架用于支撑控制板、供电电源等。车体总结构有3个轮子组成，前面两个带有电机驱动，电机的型号为PITTMAN直流测速电机0585，具体参数为电压：
4-150V 功率：4-200w，电机减速比为1：74，减速后电机的转速为100r/min；后面一个为万向轮，在底板的正中间安装各块电路板（有主板、电机驱动以及显示板）。搭建小车自行本体，采用左右两轮分别驱动，即左右两轮分别采用两个转速和力矩基本相同的减速进行驱动，车子的后面安装一个万向轮。
图2-1 主板设计框图
2.2 单片机控制系统设计
采用STC12C5410AD单片机作为整个系统的核心，用其控制行进中的小车，以实现其既定的性能指标。
图2-2 STC12C5410AD单片机
STC12C5410AD是通过串口连接到PC机进行在线程序编译的。由于电脑串口RS232电平是+10v、-10v，而一般的单片机应用系统的信号电压是TTL电平0、+5v，MAX232是由德州仪器公司（TI）推出的一款兼容RS232标准的芯片，该器件包含2驱动器、2接收器和一个电压发生器电路提供TIA/EIA-232-F电平MAX232，用来进行电平转换。本设计MAX232芯片及其功能电路，如图2-3所示：
图2-3 单片机MAX232芯片及接口电路
通过串口与计算机相连，使用STC-ISP软件实行在线程序烧写。电路连接部分如图所示。 MAX232芯片通过两管脚与单片机RXD、TXD端相连，以实现向单片机内部传递程序。基本工作过程：发送时MCU的TXD（TTL电平）经过MAX232的11（T1IN）送到MAX232内部，在内部TTL电平被提升为232电平，通过14（T1OUT）发送出去，接收时外部232电平经过MAX232的13（R1IN）进入到MAX232的内部，在内部232电平被降低为TTL电平，经过12（R1OUT）送到MCU的RXD，进入MCU内部。
2.3 电机驱动电路设计
系统采用两个直流电机，实现正反转、加减速功能，所以需要使用四个功率元器件的H桥电路，L298是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路，即内含二个H桥的高电压大电流双向桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A 以下的电机，所以根据实际需要选择了L298N芯片。
驱动电路的设计如图2-4所示：
图2-4 L298N驱动电路
L298N的IN1、IN2、1IN3、IN4四个引脚接到单片机上，通过对单片机的编程就可以实现两个直流电机的PWM调速以及正反转等功能。电机转动状态编码如表2-5
所示：
表2-5 电机转动状态编码
2.4 LCD显示电路设计
液晶显示器以其微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧的诸多优点得到广泛的利用，本模块将RS、RW、E分别接到单片机14、15、16引脚，RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器，低电平时选择指令寄存器；RW为读写信号线，高电平为读操作，低电平为写操作；E端为使能端，由高电平跳为低电平时液晶执行命令。7~14号脚即D0~D7为8位双向数据线；1脚接地电源，2脚接+5v电源；3脚为液晶显示器对比度调整。在其右边加一个上拉排阻。如图2-6所示：
图2-6 1602液晶显示模块
2.5 键盘电路设计
系统用到的是独立按键，连接后将其接到单片机STC12C5410 I/O端口P1.0~P1.3口，S1为总控制按钮即启动按钮，S2为停止，可将小车停止运行；S3为加速功能，可改变占空比来提升电机的转速；S4为减速功能，可减小占空比起到减速作用。如图2-7所示：
图2-7 独立按键
2.6 测速电路设计
系统为了达到小车速的精确测量，采用的是光电码盘设计的方法，基本的原理：当发射管光照射到接收管时，接收管导通，反之关断。为此，将制作好的码盘安装在
转轴上，当码盘上扇叶经过时便会产生脉冲
信号，测速电路原理图如图2-8所示，编码
盘如图2-9所示。
图2-8 光电传感器开关原理图图2-9 测速编码盘
2.7 电源电路设计
系统采用12伏转5伏的电源电路，将+5V电源供给单片机；另外因直流电机的
驱动电压是12V，所以使用12伏的直流电源电池供给电机。电路的设计如图2-10所示：
图2-10 电源电路
3 系统软件设计
根据课题任务的主要内容，整个系统软件由初始化程序、转速控制及显示小车转速测量构成。程序基本结构图如图3-1所示。
转速控制程序：通过独立按键来调节占空比从而实现加速、减速、启动及停止功能。
显示子程序：采用红外对管RP220检测小车速度。用LCD1602液晶的读写显示小车的当前转速。实现小车显示转速测量功能。
转速测量程序：用定时中断计脉冲数，然后再经过数据处理，计算出速度与距离，实现测速测距功能。
图3-1 程序基本结构图
3.1 测速程序
转速测量程序：测速是否为高电平，如果是就置标志位为1，不是则判断标志位是否为高电平，如果是，标志位清零，脉冲数加1，不是则返回。定时1S储存脉冲数，脉冲数清零，速度计算处理。速度处理程序流程图如图3-2所示，脉冲检测及计数程序流程图如图3-3所示。
智能小车两轮同轴上装有一个12个齿的机械齿轮。车轮的周长L可以测得，因为一周有12个齿产生12个脉冲，所以可算得接收到一个脉冲车轮实际走的长度L1=L/12。如果1秒后单片机接收到脉冲的个数为N，就可以计算智能小车行驶了的距离S=N*L1。因为是1秒走过的距离，所以S的值也就等于速度V的值,实现小车转速测量，即：V=S/T=N*L1=N*L/12=N*2πr/12=N*2*3.14*0.03/12=0.0157Nm/s=0.05652Nkm/h;
图3-2速度处理程序流程图图3-3脉冲检测及计数程序流程图
3.2 显示程序
小车转速测量及里程显示程序：采用红外
对管RP220检测小车速度。用LCD1602液晶的读
写显示小车的当前转速和里程，显示内容如图
3-4所示:图3-4 显示内容实现小车显示转速测量及里程功能。显示程序的流程图如表3-5所示：
表3-5 显示存储单元分配表
显示程序的存储单元地址分配如图3-6所示：
图3-6 显示程序的流程图
4 调试
能在小车行驶的时候显示运行速度，能基本正确的按照按键指令进行启动、左转、右转、停止，在调试时发现通过烧坏单片机，通过排查发现是编程问题，通过不断调试可以基本达到课题要求。
结论与谢辞
时间总是过得很快，在不经意间，大学三年的学习和生活也即将随着毕业设计的完成而画上一个句号，而这也将成为日后的一段美好的回忆。
模拟电路和数字电路知识，涉及到了单片机、AD转换器、显示器等多种器件。是对大学期间所学知识的一次综合的应用，是一个知识融会贯通的过程。此外，由于课题要求制作实物，在考察所掌握专业知识的同时也对自身的动手能力提出了挑战。
本系统的设计过程并非一帆风顺，刚开始接触这个课题时，心中并没有一个清晰的框架，通过翻看手册与查阅相关资料后，我渐渐有了设计的思路，对于系统所要用到的元器件类型也有了一定程度的了解。
本设计能够顺利完成，还承蒙老师以及身边的很多同学的指导和帮助。在设计过程中，老师给予了悉心的指导，最重要的是给了我解决问题的思路和方法，并且在设计环境和器材方面给予了大力的帮助和支持，在此，我对马老师表示最真挚的感谢！同时感谢所有帮助过我的同学！
参考文献
[1] 何小艇.电子系统设计[M].浙江大学出版社，2005，2:17～21.
[2] 郭健华.数字电子技术与实训教程[M].人民邮电出版社，2007,11:76～79.
[3] 杜小平,契桂花,雷道振. 单片机初级教程—单片机基础[M].北京航空航天大学出版社, 2006,5:11～15.
[4] 楼然苗,李光飞. 51系列单片机设计实例[M].北京航空航天大学出版社, 2008，6：12～17．
[5] 范立南,谢子殿.单片机原理及应用教程[M].北京大学出版社,2006，3:65～68.
[6] 胡健.单片机原理及接口技术实践教程[M].机械工业出版社,2004,4：33～35.
[7] 黄惠媛,李润国.单片机原理与接口技术[M].海洋出版社,2006,7:43～46.
附件1．程序清单
#include
#include
//************************************************
//变量的定义
//************************************************
sbit RS=P2^6;
sbit RW=P2^5;
sbit E=P2^7;
sbit BF=P0^7;
unsigned char code digit[]={"0123456789"}; //定义字符数组显示数字
unsigned int v; //储存电机转速
unsigned char count; //储存定时器T0中断次数
bit flag; //计满1秒钟标志
unsigned int k=4000, //定时变量定时:250us*k
unsigned char datapacket,count=0;
sbit remotein=P3^2;
unsigned char decode_counter=0x00;
char n_1=0,n_2=0,n_3=0,n_4=0;//用于显示字符的选择
sbit P2_0=P2^0;
sbit P2_1=P2^1;
sbit P2_2=P2^2;
sbit P2_3=P2^3;
sbit spk=P2^4; //spk 为蜂鸣器使能
void delay1ms()//函数功能：延时1ms
{
unsigned char i,j;
for(i=0;i<10;i++)
for(j=0;j<33;j++)
;
}
/***********************************************************/ void delay(unsigned char n)//延时若干毫秒
{
unsigned char i;
for(i=0;i delay1ms(); } /***********************************************************/ unsigned char BusyTest(void)//判断液晶模块的忙碌状态 { bit result; RS=0; //根据规定，RS为低电平，RW为高电平时，可以读状态 RW=1; E=1; //E=1，才允许读写 _nop_(); //空操作 _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 result=BF; //将忙碌标志电平赋给result E=0; //将E恢复低电平 return result; } /************************************************************/ void WriteInstruction (unsigned char dictate)//将模式设置指令或显示地址写入液晶模块 { while(BusyTest()==1); //如果忙就等待 RS=0; //根据规定，RS和R/W同时为低电平时，可以写入指令 RW=0; E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， // 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0" _nop_(); _nop_(); //空操作两个机器周期，给硬件反应时间 P0=dictate; //将数据送入P0口，即写入指令或地址 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; //E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行 命令 } /************************************************************/ void WriteAddress(unsigned char x)//指定字符显示的实际地址 { WriteInstruction(x|0x80); //显示位置的确定方法规定为"80H+地址码x" } /***********************************************************/ void WriteData(unsigned char y)//将数据(字符的标准ASCII码)写入液晶模块 { while(BusyTest()==1); RS=1; //RS为高电平，RW为低电平时，可以写入数据 RW=0; E=0; //E置低电平(根据表8-6，写指令时，E为高脉冲， // 就是让E从0到1发生正跳变，所以应先置"0" P0=y; //将数据送入P0口，即将数据写入液晶模块 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=1; //E置高电平 _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); //空操作四个机器周期，给硬件反应时间 E=0; //当E由高电平跳变成低电平时，液晶模块开始执行命令} /*********************************************************/ void LcdInitiate(void)//对LCD的显示模式进行初始化设置 { delay(15); //延时15ms，首次写指令时应给LCD一段较长的反应时间 WriteInstruction(0x38); //显示模式设置：16×2显示，5×7点阵，8位数据接口 delay(5); //延时5ms，给硬件一点反应时间 WriteInstruction(0x38); delay(5); WriteInstruction(0x38); //连续三次，确保初始化成功 delay(5); WriteInstruction(0x0c); //显示模式设置：显示开，无光标，光标不闪烁delay(5); WriteInstruction(0x06); //显示模式设置：光标右移，字符不移 delay(5); WriteInstruction(0x01); //清屏幕指令，将以前的显示内容清除 delay(5); } /***************************************************************/ void display_sym(void)//显示速度提示符 { WriteAddress(0x00); //写显示地址,将在第1行第1列开始显示 WriteData('v'); //将字符常量v写入LCD WriteData('='); //将字符常量=写入LCD } /****************************************************************/ void display_val(unsigned int x)//显示速度数值 { unsigned char i,j,k,l; //j,k,l分别储存温度的百位、十位和个位 i=x/1000; //取千位 j=(x%1000)/100; //取百位 k=(x%100)/10; //取十位 l=x%10; //取个位 WriteAddress(0x02); //写显示地址,将在第1行第3列开始显示 WriteData(digit[i]); //将千位数字的字符常量写入LCD WriteData(digit[j]); //将百位数字的字符常量写入LCD WriteData(digit[k]); //将十位数字的字符常量写入LCD WriteData(digit[l]); //将个位数字的字符常量写入LCD } /**********************************************************/ void display_unit(void)//显示速度单位“r/min” { WriteAddress(0x06); //写显示地址,将在第2行第7列开始显示 WriteData('r'); //将字符常量r写入LCD WriteData('/'); //将字符常量/写入LCD WriteData('m'); //将字符常量m写入LCD WriteData('i'); //将字符常量i写入LCD WriteData('n'); //将字符常量n写入LCD 1概述1.1 PLC的基本概念 在PLC的发展过程中，美国电器制造商协会（NEMA）经过四年的调查，于1980年把这种新型的控制器正式命名为可编程控制器（Programmable Controller）,英文缩写为PC，并且作如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的是的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它使用可编程序的存储器来存储指令，用来在其内部存储执行逻辑运算，顺序控制，计数，计时和算术运算等操作的指令。并且通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关外部设备，都应按易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。” 定义强调了PLC应直接应用于工业环境，它必须有很强的抗干扰能力，广泛的适应能力和应用范围。这是区别于一般微机控制系统的一个重要特征。 1.2 PLC的发展 PLC自问世以来，经过40多年的发展，在美，德，日等工业发达的国家已成为重要的产业之一。世界总销售额不断上升，生产厂家不断涌现，品种不断翻新，产量产值大幅度上升而价格不断下降。 目前，世界上有200多个厂家，较有名的公司有美国：AB通用电气，莫迪康公司；日本：三菱，富士，欧姆龙，松下电工等：德国：西门子公司；法国：TE施耐德公司；韩国：三星，LG公司等。 1.3 PLC的发展趋势 （一）大型化 为适应大规模控制系统的要求，大型PLC向着大存储容量，高速度，高性能，增加I|O点数的发展方向。主要表现在以下几个方面： 1.增强网络通信功能：； 2.发展智能模块； 3.外部故障诊断功能； 4.编程语言、编程工具标准化、高级化 5.实现软件、硬件标准化 6.编程组态软件发展迅速 . 1 城市职业学院 毕业设计（论文） 论文题目：基于PLC的自动送料小车控制设计所属系部： 指导老师：职称： 学生：学号: 专业： 城市职业学院制 . 1 摘要 可编程序控制器（Programmable controller）简称PLC，由于PLC 的可靠性高、环境适应性强、灵活通用、使用方便、维护简单，所以PLC的应用领域在迅速扩大。近几年来，PLC的成本下降，功能又不段增强，所以，目前PLC在国外已被广泛应用于各个行业。 本设计是实现手动进给和自动转换车，改变过去简单手动进给车，减少人工，提高生产效率，实现自动化生产！ 关键词：PLC；送料小车；控制；程序设计 . 1 目录 前言 (1) 第一章控制系统介绍和控制过程要求 (1) 1.1 控制系统在送料小车中的作用与地位 (1) 1.2 控制系统介绍 (1) 第二章送料小车系统方案的选择 (3) 2.1 可编程控制器PLC的优点 (3) 2.2 小车送料系统方案的选择 (4) 第三章STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍及功能 (6) 3.1 STEP7-Micro/WIN32编程软件介绍 (6) 3.2、基本功能 (6) 3.3、其他功能 (7) 第四章基于PLC的送料小车接线图及梯形图 (8) 4.2 PLC端子接线图 (10) 4.3 梯形图分段设计 (11) 4.4 程序运行原理说明调试与完善 (17) 4.5 系统总梯形图设计 (17) 4.6 小车程序设计 (22) 结论 (27) . 1 辞 (29) 参考文献 (30) . 1 前言 控制系统的发展已经很成熟，应用围涉及各个领域，例如：机械、汽车制造等。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、控制程序可变、体积小、质量轻、功能强和价格低廉等特点，在机械制造、冶金等领域得到了广泛的应用。 送料小车控制系统采用了PLC控制。从送料小车的工艺流程来看，其控制系统属于自动控制与手动控制相结合的系统，因此，此送料小车电气控制系统设计具有手动和自动两种工作方式。我在程序设计上采用了模块化的设计方法，这样就省去了工作方式程序之间复杂的联锁关系，从而在设计和修改任何一种工作方式的程序时，不会对其它工作方式的程序造成影响，使得程序的设计、修改和故障查找工作大为简化。 电气自动化技术专业毕业设计 设计课题：基于PLC的运料小车控制系 统设计 学生姓名：陈博 学号： 022******* 指导老师：吴丽丽 专业：电气自动化技术 年级： 11级 2014年6月3日 摘要：随着科学技术的日新月异，对自动化程度要求越来越高，原有的生产线已不能满足要求。在工业生产中运料是一个非常重要的环节，但是其岗位对人体伤害较大或者是劳动负荷较大。所以运料小车在工业生产中发挥了重要作用，为企业节省了人力、物力等，节约了生产成本提高了经济效益。但是，相比传统接触器、继电器控制的运料小车电气控制线路比较复杂，不容易检修及维护。基于PLC的自动运料小车控制系统可以解决上述问题，因此对它的设计具有了现实可能性。 关键词：可编程控制器；三相异步电动机；运料小车 目录 引言 (1) 1运料小车需求分析 (2) 2运料小车控制系统的方案论证 (4) 2.1运料小车控制系统的控制内容与要求 (4) 2.1.1运料小车的运动流程 (4) 2.2方案论证 (4) 3运料小车控制系统的硬件配置 (5) 4运料小车控制系统的软件设计 (7) 4.1PLC I/O分配表 (8) 5程序的运行调试与仿真 (13) 6设计小结 (14) 6.1小车的优缺点分析 (14) 6.2设计的改进及推广 (14) 总结 (15) 致谢 (16) 参考文献 (17) 附录一 (18) 引言 可编程控制器是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，最初叫做可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller），即PLC，现已广泛应用于工业控制的各个领域。 大规模集成电路和超大规模集成电路的出现使得PLC在问世后的发展极为迅速。现在，PLC不仅能实现继电器的逻辑控制功能，同时还具有数字量和模拟量的采集和控制、PID调节、通信联网、故障自诊断及DCS生产监控等功能。 毫无疑问，PLC将在今后的工业生产中起到非常重要的作用。在20世纪80年代，美国的工业市场调查报告和1989年美国的一份分散控制系统（DCS）的调研报告中，都能看出PLC在工业控制中的重要作用。 目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 引言 (2) 1 论文综述 (2) 1.1 车速检测系统的背景和意义 (2) 1.2 车速检测系统的发展前景 (3) 2 车速检测系统的设计思路 (3) 3 系统单元模块选型 (3) 3.1传感器选择 (3) 3.2 单片机选型 (4) 3.3 显示模块的选型 (4) 3.4 报警电路选择 (5) 3.5 程序语言的选择 (5) 4 系统硬件设计 (6) 4.1 AT89C51主控电路 (6) 4.1.1 AT89C51的管脚说明 (6) 4.1.2 复位电路 (7) 4.1.3 晶振电路 (8) 4.1.4 存储器AT24CO2 (9) 4.2 传感器电路模块介绍 (9) 4.2.1 霍尔式车速传感器 (10) 4.2.2 霍尔传感器的特性 (11) 4.2.3 霍尔传感器引脚说明 (12) 4.2.4 霍尔传感器车速测量原理 (12) 4.2.5 霍尔传感器的转速测量方法 (12) 4.2.6 霍尔传感器设计电路 (12) 4.3 显示模块的介绍 (13) 4.3.1 LED数码管介绍 (13) 4.3.2 LED数码管特性 (13) 4.3.3 74HC573作用………………………………………………………………………… 13 4 4.3.4 显示电路 (13) 4.4 DM74LS14工作原理 (17) 4.4.1 信号处理电路设计 (17) 4.5 硬件总体设计 (17) 5 软件设计 (19) 6 总结 (19) 参考文献 (20) 附录A (21) 附录B (22) 致谢 (29) 目录 1设计任务与要求 (1) 1.1课程设计任务 (1) 1.2课程设计要求 (1) 2 设计方案 (3) 2.1运料小车的运动分析 (3) 2.2设备控制要求 (4) 2.3整体方案论证 (4) 2.4系统资源分配 (5) 2.4.1 I\ O地址分配 (5) 2.4.2 数字量输入部分 (5) 2.4.3 数字量输出部分 (6) 3硬件电路设计 (7) 4软件设计 (9) 4.1.1 梯形图 (9) 4.1.2 指令表 (12) 5 调试过程 (14) 5.1呼叫按钮 (14) 5.2行程开关 (14) 5.3比较 (15) 5.4向左运动 (15) 5.5向右运动 (15) 5.6调试操作 (15) 6 结论 (17) 参考文献 (18) 1设计任务与要求 1.1课程设计任务 任务描述 某自动生产线上运料小车的运动如图所示，运料小车由一台三相异步电动机拖动电动机正转，小车右行，电机反转，小车左行。在生产线上有5个编码为1～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫开关（SB1～SB5）分别与5个停靠点相对应。 1.2课程设计要求 （1）按下启动按钮,系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作； （2）当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按钮SB的编码时，小车向右运行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止； （3）当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按钮SB的编码时，小车向左行，运行到呼叫按钮SB所对应的停靠站时停止； （4）当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按钮SB的编码时，小 目录 引言 ........................................................... I 1设计任务与要求 (1) ２PLC控制系统的硬件设计 (2) PLC机型的选择 (2) PLC容量估算 (3) 系统I/O地址的分配 (3) 安全回路设计 (4) 、 计算机和PLC的链接通信 (5) ３运料小车PLC控制的软件设计 (5) STEP7-M ICRO/WIN编程软件 (6) 运料小车控制梯形图设计 (7) 运料小车控制语句表设计 (9) 运料小车PLC控制设计说明 (11) 4 PLC控制系统的抗干扰性设计 (11) 抗电源干扰的措施 (12) 《 控制系统的接地设计 (12) 防I/O干扰的措施 (13) 5 PLC控制系统的调试 (13) 6小结 (14) 7参考文献 (14) 引言 运料小车自动控制 随着经济的发展，运料小车不断扩大到各个领域，从手动到自动，逐渐形成了机械化，自动化。将PLC应用到运料小车电气控制系统，可实现运料小车的自动化控制，降低系统的运行费用。它功能强大，可扩展到128I/O点。且能增加特殊功能模块或扩展板。ＰＬＣ在运料小车控制系统中的应用，具有巨大的经济和社会价值。本文以ＰＬＣ控制技术为核心，采用SIEMENS公司的S7-200系列的PLC，论述了运料小车控制的软硬件设计方案及其控制原理，实现了运料小车自动控制。 1 设计任务与要求 （1）设计任务 图 运料小车示意图 运料小车由一台三相异步电动机拖动，电机正转，小车向右行，电机反转，小向左行。电动机正反转图如图所示： 在生产线上有5个编号为l ～5的站点供小车停靠，在每一个停靠站安装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有5个呼叫按钮开关(SB1～SB5）分别与5个停靠站点相对应。 图 三相异步电动机正反转主电路图 自动化生产 运料小车 1 号 _____ 2号站 4号站 3号站 5号站 智能小车 学校：江汉大学 学院：物信学院 班级、姓名： 10通信曹聪慧 10自二彭洋 摘要： 本系统采用STC89C52作为主控制芯片，采用7805作为稳压芯片，采用L9110芯片作为直流电机驱动，在PWM 控制下，小车自动寻路，快慢速行驶和转向。三者的结合使小车更加智能化，自动化，并用霍尔元件测速，用1602液晶把速度显示出来。电路结构简单，可靠性能高。 关键词:STC89C52单片机、PWM调速、自动循迹，测速 目录 1.系统方案 (4) 1.1 车体设计 (4) 1.2 控制器模块 (4) 1.3电机模块 (4) 1.4电机驱动模块 (5) 1.5测速模块 (5) 1.6电源模块 (5) 1.7最终方案 (6) 2.系统硬件设计 (7) 2.1电源模块的设计 (7) 2.1控制模块的设计 (6) 2.1循迹模块的设计 (6) 2.1电机驱动模块的设计 (7) 2.1测速模块的设计 (7) 3．软件程序的设计 (10) 3.1总体流程图 (10) 3.2软件大体思路 (10) 4．系统功能测试 (9) 4.1 问题分析及解决 (10) 5．总结 (12) (附录) 系统方案 1.1 车体设计 自己制作电动车。一般的说来，自己制作的车体比较粗糙，性能不太稳定。但只要对车体仔细制作，通过优良的控制算法，也能实现控制小车前进转弯的功能。 1.2 控制器模块 采用STC公司的STC89C52单片机作为主控制器。STC89C52是一个低功耗，高性能的51内核的CMOS 8位单片机，片内含8k空间的可反复擦些1000次的Flash只读存储器，具有256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，2个16位可编程定时计数器。且该系列的51单片机可以不用烧写器而直接用串口或并口就可以向单片机中下载程序。我们自己制作51最小系统板，体积很小，下载程序方便，放在车上不会占用太多的空间。 1.3电机模块 方案一：采用步进电机实现物体的精确定位和方向控制。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，可以精确地控制角度和距离。缺点是相对体积较大，力矩比较小，容易失步，而且价格比较昂贵。 方案二：采用普通直流电机。直流电机运转平稳，精度有一定的保证。直流电机控制的精确度虽然没有步进电机那样高，但完全可以满足本题目的要求。通过单片机的PWM输出同样可以控制直流电机的旋转速度，实现电动车的速度控制。并且直流电机相对于步进电机 智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。 2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。 自动运料小车PL C 控制系统设计 随着生产自动化程度越来越高， PLC 在生产过程控制系统中的应用也越来越广泛。 可编程逻辑控制器，简称 PLC 是一种工业控制微型计算机。它的编程方便、操作简单尤其是高通 用性等优点，使它在工业生产过程中得到了广泛的应用。 其中的一个应用便是运料小车的控制， 主要用 到的便是它的逻辑控制功能。 控制要求 1. 运料小车在自动化生产线上运动的控制要求如下： （1） 按下启动按钮，系统开始工作，按下停止按钮，系统停止工作； （2） 当小车当前所处停靠站的编码小于呼叫按扭 HJ 的编码时，小车向右运行运行到按钮 HJ 所对 应的停靠站时停止； （3） 当小车当前所处停靠站的编码大于呼叫按扭 对应的停靠站时停止； （4） 当小车当前所处停靠站的编码等于呼叫按扭 （5） 呼叫按钮开关 HJ1--HJ5应具有互锁功能 2. 运料小车的运动分析： HJ 的编码时，小车向左运行，运行到按钮 HJ 所 HJ 的编码时，小车保持不动； 先按下者优先。 某自动生产线上运料小车的运动如图所示， 运料小车由一台三相异步电动机拖动， 电机正转，小车 向右行，电机反转，小车向左行。在生产线上有 5个编码为1 — 5的站点供小车停靠，在每个停靠站安 装一个行程开关以监测小车是否到达该站点。对小车的控制除了启动按钮和停止按钮之外，还设有 5 个呼叫按钮开关（HJ1-- HJ5 ）分别与5个停靠站点相对应。 自动运料小车示意图 程序设计 1. 行程开关 在该程序中，5个站的行程开关分别用数字0-4来表示，当小车在1号站时，行程开关 X007得电，将数字0传送到数据寄存器D0;当小车在2号站时，行程开关X010得电，将数字1传送到数据寄存器D（。依次类推，当小车在5号站时，行程开关X013寻电，将数字4传送到数据寄存器D0。它的助记符程序为： LD X007 MOV K0D0;小车在1号站 LD X010 MOV K1D0;小车在2号站 LD X011 MOV K2D0;小车在3号站 LD X012 MOV K3D0;小车在4号站 LD X013 MOV K4D0;小车在5号站 所对应的梯形图如下所示： 行程开关梯形图 2. 小车启停辅助继电器 当按下启动按钮时，小车开始运动，该辅助继电器M0寻电；当按下停止按钮时，小车停止运动，该辅助继电器M（失电。它的助记符程序为： LD X000 OR M0 ANI X001 OUT M0 ;小车启停辅助继电器 所对应的梯形图如下所示： 小车启停辅助继电器梯形图 3. 呼叫按钮 在该程序中，5个站的呼叫按钮分别用数字0-4来表示，而且由于5个呼叫按钮开关HJ1— HJ5具有互锁功能，先按下者优先，所以需5个辅助继电器M1-M5当按下1号站呼叫按钮开关时，行程开关X002得电，数字0传送到数据寄存器D1，同时1号按钮开关辅助继电器得电；当按下2号站呼叫按钮开关时，行程开关X003寻电，数字1传送到数据寄存器D1，同时2号按钮开关辅助继电器得电；依次类推，当按下5号站呼叫按钮开关时，行程开关X006 得电，数字4传送到数据寄存器D1,同时5号按钮开关辅助继电器得电；它的助记符程序为： LDI M2 ANI M3 ANI M4 ANI M5 ANI X007 卡口区间测速系统设计方案 设 计 方 案 书 技术股份有限公司 二00九年五月 1 区间测速系统 1.1概述 传统超速抓拍系统采用的是单点测速方式，测量的是车辆的瞬时速度，争议较大、容易躲避。区间测速是在高速公路某一区间（一般为20公里左右）的两端安装自动抓拍系统，记录车辆通过两端的时间，利用“速度＝距离/时间”公式，计算出车辆在该区间内的平均车速。为达到满意的效果，抓拍系统应具有很高的车辆捕获率和识别正确率。区间测速让驾驶员难以回避，做为处罚超速违法行为的法律依据将更有说服力。区间测速与单点测速相比有如下优势： 1.监控范围大。区间测速系统由于对监控路面进行长距离监控，对该区间内行驶的机动车进行全程监控，扩大了超速监控的范围，控制了区间内整体的行车速度。 2.测速精度高。区间距离为两个监测断面之间的距离，通过激光测量标定，距离误差几乎为零；机动车行驶时间为经过两个监测断面的时间差，所有断面点设备时间同步，并采用GPS时钟校时，时间误差小。 3.“反监控”能力强、监控效果显著。机动车驾驶员常利用电子狗等高科技设备提前发现电子警察并进行逃避；在单点测速或监控点周边地段刹车减速，经过监控点后继续超速行驶；这类具有反监控能力的违法超速车，在区间测速系统监控下将无所遁形。 4.说服力强，更容易被理解和接受。区间测速系统测速原理简单，精度高，监控范围为全区间，控制区间内的平均车速，更容易被驾驶人接受。 5.可拓展性更强。根据应用的需要，区间测速系统可以扩展更多的应用功能，如：道路监控功能、治安(交通)卡口功能、交通流采集功能、非法占用路肩等违法取证功能(路肩加设备)、交通诱导功能（加诱导屏）等。 /*实现前进与后退功能*/ /*控制智能车向前行驶10秒，然后停3秒，再向后行驶6秒，停止*/ /********************************************************/ #include { go(); //前进 delay(10000); //前进10秒 stop(); //停止 delay(3000); //停3秒 back(); //后退 delay(6000); //后退6秒 stop(); //停止 } 郑州大学现代远程教育《机电一体化技术》 课程考核要求 说明：本课程考核形式为提交作业，完成后请保存为WORD 2003版本格式的文档，登陆学习平台提交，并检查和确认提交成功（能够下载，并且内容无误即为提交成功）。 一．作业要求 请任选一题，认真、独立完成。 二．作业内容 题目一送料小车运行控制系统设计 1. 设计目的：通过对送料小车运行的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容及要求：下图为送料小车运行过程图。当小车处于后端，按下起动按钮，小车向前运行，压下前限位开关后，翻斗门打开；7s后小车向后运行，到后端，即压下后限位开关后，打开小车底门，完成一次工作循环。 小车运行过程图 设计要求：能够控制小车的远行，并具有以下几种方式：(1)手动；(2)自动单周期，即小车住复运行一次后停在后端等待下次起动；(3)自动连续，即小车起动后自动往复运行；(4)单步运行，即每步动作都要起动；(5)往复运行2次即小车往复运行2次后，回到后端停下，等待起动。 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目二机械手控制系统设计 1.设计目的：通过对机械手的控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计及软件编程 方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2.设计内容及要求： 要求根据机械手工作过程，设计出其控制系统 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目三数控加工中心刀具库的自动控制系统设计 1.设计目的：通过对数控加工中心刀具库自动控制系统设计，使学生们掌握控制系统硬件设计 及软件编程方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2.设计内容及要求：因原有的刀具库控制方式过于陈旧、功能过于单一且智能度不高，刀 盘只能单向转动，效率较低并且指示灯设计不合理，对刀成功后没有正确与否的提示。 针对原有功能的的不足提出自己的改进方法。对位成功的进行指示灯闪烁提示，调取不是当前工位的刀时，系统能根据调取刀号的大小自动选择最佳刀盘转动方向，以提高取刀效率。 改进后的基本特征： 1）当机械手位置 = 程序调取刀号位，换刀成功指示灯闪烁3秒。 2）当机械手位置 > 程序调取刀号位，刀具盘逆转,调刀指示灯亮,到位后, 换刀成功指示灯闪烁3秒。 3）当机械手位置 < 程序调取刀号位，刀具盘顺转, 调刀指示灯亮,到位后,换刀成功指示灯闪烁3秒。 机械手位置与调取刀号位之间的偏差是选择正反转的根据。 3. 设计成果： 1）相关硬件电路图 2）相关程序 题目四C6132普通车床的数控改造设计 1. 设计目的：通过C6132普通车床的数控改造，使学生们掌握普通机床改造的方法，具有灵活运用相关知识的能力； 2. 设计内容及要求：C6132型车床是一种加工效率高，操作性能好，社会拥有量大的普通车床。本设计任务是对C6132普通车床进行数控改造。利用微型计算机对纵、横向进给系统进行开环控制．纵向脉冲当量为0.01mm／脉冲．横向脉冲当量为0.005mm／脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自动转位刀架。 3. 设计成果： 毕业设计（论文）开题报告 题目智能小车控制系统研究 系部车辆工程系 专业 学生姓名学号 指导教师职称讲师 毕设地点 2016年1 月16 日 1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献 综述： 一丶选题背景 智能汽车的概念在上世纪80 年代初由美国提出，随着智能控制算法的不断发展，以及硬件设备的快速更新，对智能车的发展起到了巨大的促进作用。同时交通问题也逐渐成为世界各个国家都要面临的重要问题，这也加快了新技术、新方法的应用。在这样的背景下智能车的研究逐渐成为新的热点。 当前世界公路的总里程每年都在高速增长，同时汽车的总量也在成倍增加，其中我国的增量更是非常明显，随着汽车的越来越多，出现交通事故的概率也在不断提高。世界各国为了解决这方面的问题提出了很多的想法，而智能车是众多想法中最可行的一种解决当前问题的方法。许多国家在无人驾驶汽车和智能交通系统的研究上都取得了不错的成果，有些研究结构已经研制成功了智能车的原型，并进行相关试验。最近10 年在传统汽车中半导体和电子技术应用的越来越多。汽车产业已经进入到了电子时代，智能汽车将是未来的发展趋势。根据相关部门的统计数据，2012 年之后生产的汽车，汽车上电子装置系统占整个汽车总成本超过30%，甚至在一些配置较高的汽车上，比重超过50%。 随着改革开放的不断深入，我国经济在过去的一段时间迅速崛起，人民的生活水平和幸福指数每年都在提高，拥有一辆汽车也不在是一个的梦想，而是变成了一个很多家庭都能消费的起的代步工具，当前我国的汽车数量，每年以两位数增长，然而我国的公共配套却相对落后，这就造成了我国严重的交通问题，道路拥挤十分严重，出现了开车不如骑车快的现象。 因此发展智能车和智能交通系统，是解决现有问题的一种有效的方法，通过不断的研究会在交通拥堵、减少事故方面起到十分显著的作用。未来通过无人驾驶技术，实现汽车的自动行驶，对于我国汽车、控制、电子等领域在新时期提高国际竞争力和自主创新能力有着重要的作用。 智能汽车控制系统的研究是一项复杂的系统工程，其中包含了机械、电子、自动循迹、自适应控制、机器人技术、传感器技术等多学科相互交融的一项研究。智能车通过多个传感器模块的协同工作，经过控制单元进行决策实现汽车的自动行驶、最优化路径等功能。 同时无人驾驶智能车在货运、农业生产、军事等领域具有很好的应用前景。 综上所述，发展智能汽车控制技术能够提高我国在微电子技术、人工智能、电机控制等新技术领域的技术水平。同时随着智能汽车的不断发展也能够有效的改善现有的交 项目七PLC控制运料小车的运行 1．项目任务 本项目的任务设计一个运料小车往返运动PLC控制系统。系统控制要求如下：小车往返运动循环工作过程说明如下：小车处于最左端时，压下行程开关SQ4，SQ4为小车的原位开关。按下启动按钮SB2，装料电磁阀YC1得电，延时20s，小车装料结束。接着控制器KM3、KM5得电，向右快行；碰到限位开关SQ1后，KM5失电，小车慢行；碰到SQ3时，KM3失电，小车停止。此后，电磁阀YC2得电，卸料开始，延时15s后，卸料结束；接触器KM4、KM5得电，小车向左快行；碰到限位开关SQ2，KM5失电，小车慢行；碰到SQ4KM4失电，小车停止，回到原位，完成一个循环工作过程。整个过程分为装料、右快行、右慢行、卸料、左快行、左慢行六个状态，如此周而复始的循环。 图7-1 运料小车往返运动示意图 2．任务流程图 本项目的具体学习过程见图2-2。 图7-2 任务流程图 学习所需工具、设备见表7-1。 表7-1 工具、设备清单 1．功能图编程的特点 功能图也叫状态图。它是用状态元件描述工步状态的工艺流程图。 功能转移图与步进梯形图表达的都是同一个程序，其优点是让用户每次考虑一个状态，而不必考虑其它的状态，从而使编程更容易，而且还可以减少指令的程序步数。功能转移图中的一个状态表示顺序控制过程中的一个工步，因此步进梯形图也特别适用于时间和位移等顺序的控制过程，也能形象、直观的表示顺序控制。 功能编程开始时，必须用STL使STL接点接通，从而使主母线与子母线接通，连在子母线上的状态电路才能执行，这时状态就被激活。 状态的三个功能是在子母线上实现的，所以只有STL接点接通该状态的负载驱动和状态转移才能被扫描执行。反之，STL接点断开，对应状态就为被激活，前一状态就自动关闭。状态编程的这一特点，使各状态之间的关系就像是一环扣一环的链表，变得十分清晰单纯，不相邻状态间的繁杂连锁关系将不复存在，只需集中考虑实现本状态的三大功能既可。另外，这也使程序的可读性更好，便于理解，也使程序的调试、故障的排除变得相对简单。 7-2步进梯形图 在状态编程的最后，必须使用步进返回指令RET，从子母线返回主母线。如图7-3程序中，若没有RET指令，会将后面所有还看成是当前状态S22中的指令，由于PLC程序是循环扫描的，也包括了最开始处的指令，这就会引起程序出错而不能运行。 2．功能图的编程规则 (1)初始状态的编程。 初始状态一般是指一个顺控工艺最开始的状态，对应于状态转移图初始位置是状态就是初始状态。S0~S9共10个状态组件专用作初始状态，用了几个初始状态，就可以有 智能小车系统项目设 计方案 第一章引言 1.1 智能车研究背景 1.1.1发展历史 智能小车系统是迷你版的智能汽车，二者在信息提取，信息处理，控制策略及系统搭建上有很多相似之处，可以说智能小车系统将为智能汽车提供很好的试验和技术平台，从而推动智能汽车的发展。 智能汽车是未来汽车的发展方向，将在减少交通事故、发展自动化技术、提高舒适性等许多方面发挥很重要的作用；同时智能汽车是一个集通信技术，计算机技术，自动控制，信息融合技术，传感器技术等于一身的行业，它的发展势必促进其他行业的发展，在一定程度上代表一个国家在自动化智能方面的水平[1]。汽车在走过的100多年的历史中，从没停止过智能化的步伐，进入20世纪90年代以来，随着汽车市场竞争激烈程度的日益加剧和智能运输系统（ITS）的兴起，国际上对于智能汽车及其相关技术的研究成为热门，一大批有实力有远见的大公司、大学和研究机构开展了这方面的研究。很多美国、日本和欧洲等国家都十分重视并积极发展智能车系统，并进行了相关实验，取得了很多成就。我国的相关研究也已经开展，清华大学成立了国最早的研究智能汽车和智能交通的汽车研究所，在汽车导航、主动避撞、车载微机等方面进行了广泛而深入的研究，2000年智能交通系统进入实质性实施阶段，国防科大研制出第四代无人驾驶汽车，西北工业大学、交通大学、大学等也展开了相关研究。这一新兴学科正在吸引越来越多的研究机构和学者投入其中。 1.1.2 智能车的应用前景 智能车系统有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；此外，智能车系统还可以工作在仓库、码头、工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，并能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。 1.2智能汽车大赛介绍 公司开发嵌入式解决方案的历史可追溯到50多年前，现在，已发展成为在20多个国家设有业务机构，拥有 20,000多名员工的实力强大的独立企业。 公司专门为汽车、消费电子、工业品、网络和无线应用提供“大脑”。他们无比丰富的电源管理解决方案、微处理器、微控制器、传感器、射频半导体、模块与混合信号电路及软件技术已嵌入在全球使用的各种产品中。并拥有雄厚的知识产权，其中包括6,200 多项专利。 为加强大学生实践、创新能力和团队精神的培养，促进高等教育教学改革，受教育部高等教育司委托(教高司函[2005]201号文，附件1)，由教育部高等自动化专业教学指导分委员会（以下简称自动化分教指委）主办全国大学生智能汽车竞赛。该竞赛以智能汽车为研究对象的创意性科技竞赛，是面向全国大学生的一种具有探索性工程实践活动，是教育部倡导的大学生科技竞赛之一。该竞赛以“立足培养，重在参与，鼓励探索，追求卓越”为指导思想，旨在促进高等学校素质教育，培养大学生的综合知识运用能力、基本工程实践能力和创新意识，激发大学生从事科学研究与探索的兴趣和潜能，倡导理论联系实际、求真务实的学风和团队协作的人文精神，为优秀人才的脱颖而出创造条件。 该竞赛由竞赛秘书处为各参赛队提供/购置规定围的标准硬软件技术平台，竞赛过程包括理论设计、实际制作、整车调试、现场比赛等环节，要求学生组成团队，协同工作，初步体会一个工程性的研究开发项目从设计到实现的全过程。该竞赛融科学性、趣味性和观赏性为一体，是以迅猛发展、前景广阔的汽 //T0产生双路PWM信号，L298N为直流电机调速，接L298N时相应的管脚上最好接上10K 的上拉电阻。 /* 晶振采用12M,产生的PWM的频率约为100Hz */ #include PLC自动控制实验报告课题一:送料小车控制系统的设计 姓名: *** 学号:**** 班级: 10电信**班 河北工专电气自动化系 1. 送料小车系统说明 该车由电动机拖动，电动机正转，车子前进，电动机反转，车子后退。 （1）单周期工作。按动送料按钮，预先装满料的车子便自动前进。到达卸料处SQ2自动停止运行，开始卸料，经过10秒时间后卸完料，送料 车子自动回到装料处SQ1，装满料等待下次送料。 （2）自动循环方式工作。要求送料车在装料处装料后，当按动送料按钮时，送料车开始送料，到达卸料处停10秒进行卸料后，自动返回装料处 装料，预设装料时间是20秒，送料车在20秒后自动回到卸料处卸料， 然后再返回装料，如此反复，自动运行。 （3）小车可以紧急停止，而且可以手动控制送料车的前进和后退。 2. 系统设计I/O地址分配表 I0.0 停止按钮Q0.2 卸料线圈 I0.1 送料按钮Q0.3 装料线圈 I0.2 手动后退 I0.3 手动前进 I0.4 限位开关SQ2 I0.5 限位开关SQ1 Q0.0 电机正转线圈 Q0.1 电机反转线圈 3. 系统设计的语句表 4. 系统设计程序的梯形图(如图) 5.PLC硬件连线图(如图1-1所示:) 6. 顺 序 功能图(如图1-2:) 7.设计思路、方案、器件 程序共可以分成四个状态：1.前进、2.卸料、3.后退、4.装料。前进和卸料之间采用限位开关切换，卸料和后退之间采用定时器切换，后退和装料之间采用限位开关切换，装料和前进之间也采用定时器切换，整个设计中用到的器件是限位开关、PLC、按钮开关、电动机。 8.调试过程和心得 1、下载程序到PLC。 2、将运行模式选择开关拨到RUN位置，或者用鼠标单击工具条的RUN运行按钮，使PLC进入运行方式。 3、按下送料按钮I0.1，观察Q0.0的LED灯是否点亮，如果点亮证明小车正在前进，过段时间后按下限位开关I0.4，Q0.0的LED熄灭且Q0.2的LED灯点亮，证明小车已经停止开始卸料，在此期间I0.4应该按住不放，等10s后Q0.1的LED灯点亮且Q0.2的LED灯熄灭时放开I0.4，这证明小车卸完料开始后退。 4、过段时间按下限位开关I0.5不放，此时Q0.1的LED灯熄灭同时Q0.3的LED 灯点亮，证明小车停止开始装料，等到20s后Q0.0的LED灯点亮同时Q0.3的LED灯熄灭，证明小车装料结束开始前进，如此反复…… 心得:通过这次的实验使我明白了顺序控制指令的使用方法，同时使我掌握了S7-200编程软件的使用方法，以及是向PLC下载程序的流程，使我对PLC这门课产生了浓厚的兴趣。 前言 可编程控制器是一种为工业机械控制所设计的专用计算机，在各种自动控制系统中有着广泛的应用，它是在继电器控制和计算机控制基础上开发的产品，逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术，通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。早期的可编程控制器在功能上只能进行逻辑控制，因而称为可编程程序逻辑控制器(Programmable Logic Controller)简称PLC[1]。 随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。 长期以来，PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之一。 近20年来计算机和信息技术的飞速发展，不断成倍扩大的功能和成倍降低的价格，使PLC、通信联网技术、过程控制软件都获得了长足进步，也使PLC的广泛应用成为可能。从1968年开始至今，PLC已经经历了四次更新换代,现阶段的PLC产品不但全面使用16位、32位高性能微处理器，高性能片位式微处理器，RISC(ReduCedInstruCtionSetComputer)精简指令系统CPU等高级CPU，而且，在一台PLC中配置多个微处理器，进行多道处理。同时，生产了大量内含微处理器的智能模板，使得最新的PLC产品成为具有逻辑控制功能、过程控制功能、运动控制功能、数据处理功能、联网通信功能的名副其实的多功能处理器。 随着生产自动化程度的增加，单一的逻辑控制功能显然不能满足现代生产的要求，而PLC新增加的这些功能正好适应了生产发展的需求。相信在未来的自动化生产控制中，PLC 及其网络必将得到更加广泛的...... 工业职业技术学院 毕业设计 课题名称基于51与单片机的智能小车控制系统 系（院）名称电气工程系 专业及班级 学生 学号 指导教师 完成日期年11 月19 日 摘要 随着我国科学技术的进步，智能化作为现代社会的新产物开始越来越普及，各种高科技也广泛应用于智能小车和机器人玩具制造领域，使智能机器人越来越多样化。智能小车是一个多种高薪技术的集成体，它融合了机械、电子、传感器、计算机硬件、软件、人工智能等许多学科的知识，可以涉及到当今许多前沿领域的技术。 整个小车平台主要以51单片机为控制核心，通过无线遥控实现前进后退和转向行驶，通过红外线传感器,实现小车的自适应巡航、避障等功能。设计采用对比选择，模块独立，综合处理的研究方法。通过翻阅大量的相关文献资料，分析整理出有关信息，在此基础上列出不同的解决方案，结合实际情况对比方案优劣选出最优方案进行设计。从电机车体，最小系统到无线遥控，红外线对管的自动寻迹再到红外线自动避障和语音控制，完成各模块设计。通过调试检测各模块，得到正确的信号输出，实现其应有的功能。最后将各个调试成功的模块结合到小车的车体上，结合程序，通过单片机的控制，将各模块有效整合在一起，达到所预期的目标，完成最终设计与制作，能使小车在一定的环境中智能化运转。 关键字：智能小车，单片机，红外传感器。 目录 第一章绪论.............................................................................................................................- 1 - 1.1.1智能循迹小车概述........................................................................................................- 1 - 1.1.2课题研究的目的和意义 ...............................................................................................- 2 - 1.1.3智能循迹小车智能循迹分类.......................................................................................- 3 - 1.1.4智能循迹小车的应用....................................................................................................- 3 - 第二章方案设计 ..........................................................................................................................- 5 - 2.1 主控系统.........................................................................................................................- 5 - 2.2单片机最小系统 ...............................................................................................................- 6 - 2.2.1 STC89C52简介...................................................................................................- 6 - 2.2.2 时钟电路...............................................................................................................- 8 - 2.2.3复位及复位电路....................................................................................................- 8 - 2.3 电机驱动模块................................................................................................................ - 10 - 2.4 循迹及避障模块............................................................................................................ - 11 - 2.5 机械系统......................................................................................................................... - 11 - 2.6电源模块......................................................................................................................... - 11 - 第三章硬件设计 ..................................................................................................................... - 12 - 3.1总体设计......................................................................................................................... - 12 - 3.1.1主板设计框图..................................................................................................... - 12 - 主板设计框图如图3-1，所需原件清单如表3-1 .................................................. - 12 -LC课程设计运料小车控制模拟
基于PLC的自动送料小车控制设计
基于PLC的运料小车的控制系统设计
汽车车速检测系统设计
送料小车PLC控制
PLC运料小车自动控制设计
智能小车设计报告
智能小车控制系统设计
自动运料小车PLC控制系统设计
区间测速方案分解
智能小车控制程序1
送料小车运行控制系统设计
智能小车控制系统开题
PLC控制运料小车
智能小车系统项目设计方案
PWM调速+循迹__智能小车程序
送料小车控制系统的设计报告
PLC控制运料小车的设计
基于某51单片机的智能小车控制系统
- 智能小车控制系统设计
- 开题报告基于单片机的智能小车的控制系统设计
- 基于单片机的智能小车设计
- 基于单片机的智能小车控制系统设计
- 智能小车控制系统设计报告
- 基于51单片机的智能小车控制系统设计
- 智能车灯控制系统的设计说明
- 智能电动小车控制系统设计丁爽PPT
- 基于STM32的WiFi智能小车控制系统设计
- 智能小车控制系统 毕业设计开题报告
- 基于STM32的智能小车控制系统设计与实现
- 智能小车直流电机控制控制系统设计
- 智能小车系统设计
- 智能小车控制系统电路设计与开发
- 智能车灯控制系统的设计.
- 智能小车控制系统开题
- 基于STM32的智能小车控制系统设计与实现
- 开题报告基于单片机的智能小车的控制系统设计
- 智能小车控制系统的设计与实现
- 基于STM32的智能小车控制系统设计