基于步进电机的自动平衡系统_毕业设计论文(编辑修改稿)

基于步进电机的自动平衡系统_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

三、 AD 转换系统 ADC0832 与单片机的接口电路： 大学本科毕业设计（论文） 10 正常情况下 ADC0832 与单片机的接口应为 4 条数据线，分别是 CS、 CLK、 DO、DI。 但由于 DO 端与 DI 端在通信时并未同时使用并与单片机的接口是双 向的，所以在I/O 口资源紧张时可以将 DO 和 DI 并联在一根数据线上使用。 当 ADC0832 未工作时其CS 输入端应为高电平，此时芯片禁用， CLK 和 DO/DI 的电平可任意。 当要进行 A/D转换时，须先将 CS 使能端置于低电平并且保持低电平直到转换完全结束。 此时芯片开始转换工作，同时由处理器向芯片时钟（ CLK）输入端输入时钟脉冲 ， DO/DI 端则使用DI 端输入通道功能选择的数据信号。 在第一个时钟脉冲的下沉之前 DI 端必须是高电平，表示启始信号。 在第二、三个脉冲下沉之前 DI 端应输入两位数据用于选择通道功能。 四、硬件支架图 设计并制作一个自由摆上的平板控制系统，其结构 下 图所示。 摆杆的一端通过转轴固定在一支架上，另一端固定安装一台电机，平板固定在电机转轴上；当摆杆摆动时，驱动电机可以控制平板转动。 大学本科毕业设计（论文） 11 五、单片机最小系统 （一）单片机主模块 单片机最小系统 ,或者称为最小应用系统 ,是指用最少的元件组成的单片机可以工作的系统 .对 51 系列单片机来说 ,最小系统一般应该包括 :单片机、 电源、 晶振电路、复位电路 .下面给出一个 51 单片机的最小系统电 路图。 大学本科毕业设计（论文） 12 说明 复位电路 :此处用 RC 谐振电路构成上电复位电路。 当输入连续两个机器 周期以上高电平有效时为有效，用来完成单片机的复位初始化操作，复位后，单片机从新开始执行程序。 晶振电路给单片机提供时钟信号，这里选择的晶振频率为 ，外接两个谐振电容。 该电容选择 30pF。 单片机 :一片 AT89S51/52 或其他 51 系列兼容单片机特别注意 :对于 31 脚 (EA/Vpp),当接高电平时 ,单片机在复位后从内部 ROM 的 0000H 开始执行。 当接低电平时 ,复位后直接从外部 ROM 的 0000H 开始执行 .因此可以看出 ,其实要熟悉 51单片机的 40个引脚功能也很容易 ， 总共 40 个脚 ,电源用 2 个 (Vcc 和 GND),晶振用 2 个 ,复位 1 个 ,EA/Vpp用 1 个 ,剩下还有 34 个 .29 脚 PSEN,30 脚 ALE 为外扩数据 /程序存储器时才有特定用处 ,一般情况下不 用考虑 ,这样 ,就只剩下 32 个引脚 ,这 32 个引脚就是要经常跟它们打交道的了 .它们是 : P0 端口 ~ 共 8 个 P1 端口 ~ 共 8 个 P2 端口 ~ 共 8 个 P3 端口 ~ 共 8 个 大学本科毕业设计（论文） 13 （二） 通讯模块 MAX232 芯片引脚结构和外围电路连接如图所示： 本系统采用 MAX232 实现 TTL 电平与 RS232 电平的转换。 MAX 芯片内部有一个电源电压变压器，可以把输入的 +5V 电源电压变换成为 RS232 输出电平所需的 +12V 电压。 所以，采用此芯片的串行通信系统只需单一的 +5V 电源就可以了。 MAX232 的电容C301, C302， C303， C304,及 V+， V是电源变换电路部分。 按照芯片资料，此处选用 的非极性瓷片电容来设计电路，在具体设计电路时，这四个电容要靠近 MAX232芯片，以提高抗干扰能力。 在此设计图中使用直通接法，数据传输过程如下： MAX232 的 10 脚 T1IN 接单片机的 TXD 端 ,TTL 电平从 单片机的 TXD 端发出，经过 MAX232 转换成 RS232 电平后从 MAX232 的 7 脚 T2out 发出，在连接到串口座的第 2 脚，再通过平行串口线连接到PC 机的串口座的第 2 脚 RXD 端，直至计算机接收到数据。 PC 机发送数据时从 PC 机串口座的第 3 脚 TXD 端发出数据，再逆向流向单片机的 RXD 端 接收数据。 六、其他元器件简介 （一） L297 的工作原理介绍 L297是意大利 SGS 半导体公司生产的步进电机专用控制器，它能产生 4相控制信号，可用于计算机控制的两相双极和四相单相步进电机，能够用单四拍、双四拍、四相八 拍方式控制步进电机。 芯片内的 PWM 斩波器电路可开关模式下调节步进电机绕组中的电机绕组中的电流。 该集成电路采用了 SGS 公司的模拟 /数字兼容的 I2L 技术，使用 5V 的大学本科毕业设计（论文） 14 电源电压，全部信号的连接都与 TFL/CMOS 或集电极开路的晶体管兼容。 L297的芯片引脚 特别紧凑，采用双列直插 20脚塑封封装，其 引脚 见 下 图。 在 L297的内部，变换器是一个重要组成部分。 变换器由一个三倍计算器加某些组合逻辑电路组成，产生一个基本的八格雷码。 由变换器产生 4个输出信号送给后面的输出逻辑部分，输出逻辑提供禁止和斩波器功能所需的相序。 为了获得电动机良好的速度和转矩特性，相序信号是通过 2个 PWM 斩波器控制电动波器包含有一个比较器、一个触发器和一个外部检测电阻，晶片内部的通用振荡器提供斩波频率脉 冲。 每个斩波器的触发器由振荡器的 脉冲调节，当负载电流提高时检测电阻上的电压相对提高，当电压达到Uref 时 (Uref 是根据峰值负载电流而定的 )，将触发器重置，切断输出，直至第二个振荡脉冲到来、此线路的输出 (即触发器 Q 输出 )是一恒定速率的 PWM 信号， L297的CONTROL 端的输入决定斩波器对相位线 A， B， C， D 或抑制线 INH1和 INH2起作用。 CONTROL 为高电平时，对 A， B， C， D 有抑制作用；为低电平时，则对抑制线 INH1和 INH2有 抑制作用，从而可对电动机和转矩进行控制。 大学本科毕业设计（论文） 15 （二） L298N 引脚图 L298 是 SGS(通标标准技术服务有限公司 )公司的产品，比较常见的是 15 脚Multiwatt 封装的 L298N，内部包含 4 通道逻辑驱动电路。 是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个 H 桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准 TTL 逻辑电平信号，可驱动 46V、 2A 以下的电机。 其引脚排列如上图中所示。 L298N 的引脚 9 为 LOGIC SUPPLY VOLTAGE Vss，即逻辑供应电压。 引脚 4 为SUPPLY VOLTAGE Vs，即驱 动部分输入电压。 Vss 电压要求输入最小电压为 ，最大可达 36V； Vs 电压最大值也是 36V，但经过我的实验， Vs 电压应该比 Vss 电压高，否则有时会出现失控现象。 它的引脚 2， 3， 13， 14 为 L298N 芯片输入到电动机的输出端，其中引脚 2 和 3 能控制两相电机，对于直流电动机，即可控制一个电动机。 同理，引脚 13 和 14 也可控制一个直流电动机。 引脚 6 和 11 脚为电动机的使能接线脚。 引脚 5， 7， 10， 12 为单片机输入到 L298N 芯片的输入引脚。 下表是其使能、输入引脚和输出引脚的逻辑关系： EN A（ B） IN1（ IN3） IN2（ IN4） 电机运行情况 H H L 正转 H L H 反转 H 同 IN2（ IN4） 同 IN1（ IN3） 快速停止 L X X 停止。