基于单片机的红外遥控系统设计毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的红外遥控系统设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

2c3d4e5f6g7dp811223344bcdeafgbcdeafgbcdeafgbcdeafg4 位 8 段数码管 图 26 数码管显示电路 步进驱动模块 （ 1）步进控制系统组成 步进控制系统由 3 个部分组成，第一部分是控制器，第二部分步进驱动器，第三部分是步进电机以及步进电机拖动的工作台 [4] ；控制器可以是 PLC ,定位控制模块和单片机 ，控制器的功能是产生脉冲以及正弦方案信号，步进驱动器收到控制器发出来的脉冲，对脉冲进行分配和功率放大以控制步进电机每一相线圈是否得电，步进电机旋转，拖动工作台工作 [10]。 江苏师范大学本科生毕业设计 红外遥控步进电机 10 （ 2）步进电机的分类 步进电机的分类表 22 所示。 表 22 步进电机分类表 分类方式 具体类型 按力矩产生的原理 [5] （ 1）反应式：转子无绕组，由被激磁的定子绕组产生反应力矩实现步进运行（我们现在大量用的是反应式的步进电机） （ 2）激磁式：定，转子均有激磁绕组，或转子是永久磁钢 由电磁力矩实现步进运行 按输出力矩大小 （ 1）伺服式：输出力矩在百分之几至十分之几（ ）只能驱动较小的负载，要与液压扭矩放大器配用，才能驱动机床工作台等较大的负载 （ 2）功率式：输出力矩在 5~ 以上，可以直接驱动机床工作台等较大的负载 （我们现在主要用的是功率式的， 步进电机和机床工作台直接相连） 按定子数 （ 1）单定子式（ 2）双定子式（ 3）三定子式（ 4）多定子式 按各相绕组的分布 （ 2） 径向分布式：电机各相按圆周依次排列 （ 2） 轴向分布式：电机各相按轴向依次排列 我国使用的多为反应式步进电机，分为轴向分布式和 径向 分布式两种。 反应式的步进电机的转子上有小齿，不同的步进电机，转子上齿的个数是不同的，定子上要有线圈（线圈按轴向分布，或径向分布），反应式步进电机定子除了有轴向分布的绕组外，它的定子还分成几个极 .，一个极上一个绕组以及有小齿，转子上也有小齿。 江苏师范大学本科生毕业设计 红外遥控步进电机 11 （ 3）步进电机工作 原理 步进电机工作原理实际上是电磁铁作用的原理 [6],当某相定子励磁后（所谓励磁后就是给定子绕组，线圈通电），它吸引转子，转子的齿与该定子磁极上的齿对齐了，转子转过一个角度，换一相得电，转子又转过一个角度，如此每一相不停的轮流得电，转子不停转动。 也就是说，先给定子线圈通电，定子线圈（绕组，磁极）产生磁场，在磁场力的作用下会吸引转子转动，转子转动的角度就是转子上的齿和定子上的齿对齐了，转子就停下来了，不停的给每一相轮流通电，转子就不停转动了。 假设先给 A 相通电以后，产生磁场，因为磁力线力图通过磁阻最小路径，故而产生磁阻转矩，使靠近 A 相转子齿被吸引到与定子极 A 对齐的位置，这个磁力线经过转子，将转子磁化，因此在磁场力的作用下，这个时候，磁场会吸引 .这个转子，对齐后就不会转动了。 A 相断电， B 相通电以后，那么会在这个方向建立一个磁场，这个转子会随着磁场变化下转动，它会将离这个 B 相磁极最近的齿把它吸引过来。 步进电动机在启动时，启动转矩不仅要克服负载转矩，而且还要克服惯性转矩，如果脉冲频率过高 ，转子跟不上，电动机就会失步，甚至不能启动，步进电动机不失步启动的最高频率为启动频率。 步进电机的转角与脉冲数成正比，转速与 脉冲频率成正比，不受电压，负载与环境的影响，上述特性正好符合数字控制系统的要求 ，因此步进电机在数控 机床，军事工业获得了广泛的应用。 （ 4）步进电机控制 步进电机是将电脉冲信号转变为输出轴的角位移或线位移的电动机 [10]，因此也称为脉冲电机。 交流电机，直流电机都是连续旋转的，而步进电机是一步一步的旋转，步进电机每次能够转动的最小的角度是步距角（本设计中的步距角是176。 ）；每当步进电机的驱动器，收到一个脉冲信号时候，步进电机就按照设定的方向转过一个固定的角度，即步进角。 可以通过改变加在驱动 器上的脉冲的频率来改变步进电机的转速和加速度；可以通过改变加在驱动器上的脉冲的个数来改变步进电机转过的角度； 利用这一个线性关系的存在，使得步进电机在速度控制，位置等控制领域用步进电机来控制变得非常的简单。 江苏师范大学本科生毕业设计 红外遥控步进电机 12 本设计中用到的步进电机是 28BYJ48 ， 5V驱动的 4 相 5 线的步进电机，且是减速的步进电机，参考手册中这个步进电机的减速比是 1： 64，步进角是为176。 （ 176。 /64 = 176。 ）那么转过一圈要 4096 个脉冲 （ 360176。 /176。 = 4096 ）。 本设计中采用四相八拍的驱动方式， 8 拍一步，8 拍方式的精度更高。 那么每一步转过的角度是 176。 （ 8 *176。 =176。 ），所以 512 步转一圈。 （ 360176。 / 176。 = 512 步 ）。 四相五线步进电机 28BYJ48 ： 5V ： 4 ： 1/64 ： 176。 /64 = 176。 ： 4 相 8 拍 （ 5） 步进驱动器 本设计采用 ULN2020 做驱动芯片 [10]。 ULN2020 的特点是 高耐压、大电流复合晶体 管 ，由七个硅 NPN 复合晶体管组成。 ULN2020 工作电压高，工作电流大，灌电流可达 500mA，并且能够在关态时承受 50V 的电压， 输出还可以在高负载电流下并行运行，可直接驱动继电器等负载，输入 5V 电平，输出可达 500mA/50V。 由于 51 的拉电流的能力小于 100uA,灌电流 10mA,而本设计中的步进电机需要 200mA 的驱动电流，所以需要 ULN2020 来驱动。 步进电机驱动电路如图 27 所示。 V C CV C CP 2 .0P 2 .1P 2 .2P 2 .35 线 4 相步进电机M O T O R S T E P P E Rco m1122334455R 2 0A 4 7 2 JV C CB22B33B44B55B66B77E8C116C215C314C413C512C611C710C O M9B11U L N 2 0 0 3 图 27 步进电机驱动电路 江苏师范大学本科生毕业设计 红外遥控步进电机 13 （ 6）步进驱动脉冲分配表 正转表： 412 驱动， 8 拍一步 DDCCCBBBAAAD 表 23 正转表 P2端口值 P2^0(D 相 ) P2^1(C 相 ) P2^2(B 相 ) P2^3(A 相 ) 0x01 1 0 0 0 0x03 1 1 0 0 0x02 0 1 0 0 0x06 0 1 1 0 0x04 0 0 1 0 0x0c 0 0 1 1 0x08 0 0 0 1 0x09 1 0 0 1 反转表： 412 驱动， 8 拍一步 DDAAABBBCCCA 表 24 反转表 P2端口值 P2^0(D 相 ) P2^1(C 相 ) P2^2(B 相 ) P2^3(A 相 ) 0x01 1 0 0 0 0x09 1 0 0 1 0x08 0 0 0 1 0x0c 0 0 1 1 0x04 0 0 1 0 0x06 0 1 1 0 0x02 0 1 0 0 0x03 1 1 0 0 江苏师范大学本科生毕业设计 红外遥控步进电机 14 电源模块 本设计中用 4 节 5 号电池来供电， 4 节 5 号电池提供的电压是 5 * = 6V，不能直接加到系统里面，所以我用了 IN2020 这个二极管来分压， IN4007 上的压降约为 ， 6 = ，那么 VCC 约为 ， 作为 VCC 没有超过 ,可以作为供电电源。 电源模块原理图如图 28 所示。 V C C / + 2G N D / 14 节 1 .5 V 电池四节 5 号电池D6I N 4 0 0 7V C C 图 28 电源电路 主机模块 主机电路如图 29 所示。 P 1 .01P 1 .12P 1 .23P 1 .34P 1 .45P 1 .56P 1 .67P 1 .78P 3 .0/ R X D10P 3 .1/ T X D11P 3 .2/ I N T 012P 3 .3/ I N T 113P 3 .4/ T 014P 3 .5/ T 115P 3 .6/ W R16P 3 .7/ R D17P 0 .039P 0 .138P 0 .237P 0 .336P 0 .435P 0 .534P 0 .633P 0 .732P 2 .728P 2 .627P 2 .526P 2 .425P 2 .324P 2 .223P 2 .122P 2 .021R E S T9X T A L 218X T A L 119G N D20P S E N29EA31A L E30V C C40S T C 89C 52D3l e dD4L E DD5L E DR647 0V C C正转反转运行晶振11 .0592 M H zC530 P FC630 P FS1S W P BR710 KV C C V C CV C CP 1 .4P 1 .5P 1 .6P 1 .7T X DP 2 .0P 2 .1P 2 .2P 2 .3R E S TC710 U F 图 29 主机电路 本设计的主芯片采用 STC89C52 单片机， STC89C52 是一种低功耗、高性能CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 在单芯片上，拥有江苏师范大学本科生毕业设计 红外遥控步进电机 15 灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 具有以下标准功能： 8k 字 节 Flash，512 字节 RAM， 32 位 I/O 口线， 看门狗定时器 ，内置 4KB EEPROM， MAX810复位电路，三个 16 位 定时器 /计数器，一个 6 向量 2 级中断结构，全双工串行口。 另外 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种 软件 可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 最高运作频率 35Mhz， 6T/12T 可选。 STC89C52 具体介绍如下： （ 1） 主电源引脚（ 2 根） VCC(Pin40)：电源输入，接＋ 5V 电源 GND(Pin20)：接地线 （ 2） 外接晶振引脚（ 2 根） XTAL1(Pin19)：片内振荡电路的输入端 XTAL2(Pin20)：片内振荡电路的输出端 （ 3） 控制引脚（ 4 根） RST/VPP(Pin9)：复位引脚，引脚上出现 2 个机器周期的高电平将使单片机复位。 ALE/PROG(Pin30)：地址锁存允许信号 PSEN(Pin29)：外部存储器读选通信号 EA/VPP(Pin31)：程序存储器的内外部选通，接低电平从外部程序存储器读指令，如果接高电平则从内部程序存储器读指令。 （ 4） 可编程输入 /输出引脚（ 32 根） STC89C52 单片机有 4 组 8 位的可编程 I/O 口，分别位 P0、 P P P3 口，每个。