毕业设计（论文）-基于STC单片机无线控制的步进电机调速系统的设计

1、摘 要步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机那么转过一个步距角。使得在速度、位置等控制领域用步进电机来控制变的非常的简单。步进电机的调速一般是改变输入步进电机的脉冲的转动一个固定的角度，这样就可以通过控制步进电机的一个脉冲到下一个脉冲的时间间隔来改变脉冲的频率，延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电机的调速。在本设计方案中采用STC89C51型单片机内部的定时器改变定时器设定值从而实现对步进电机的转速进行控制，并通过无线控制实现电机调

2、速与正反转的功能。关键词：步进电机 ；单片机 ；调速系统 ；无线控制；液晶显示AbstractStep-by-step electric motor is the ring opening gating element changing electricity pulse signal into angular displacement or line displacement. Under the situation of must overload, the electric motor rotation rate , discontinuous location depend on pu

3、lse signal frequency and pulse number only , make free from being loaded with the effect changing ,but be that being added a pulse signal , the electric motor by electric motor is to have rotated a step spur angle. Feasible simplicity controlling a field using step-by-step electric motor to come to

4、control changeable extraordinary in speed, location etc. Step-by-step electric motor speed regulation general be change import step-by-step electric motor pulse frequency come true step-by-step electric motor speed regulation, because of step-by-step electric motor every be given to a pulse right aw

5、ay rotate one fixed angle, such right away not bad pass under the control of step-by-step electric motor a pulse arrive at next pulse period come to change pulse frequency, Come to control the speed regulation , realizing step-by-step electric motor thereby to come to change the electric motor rotat

6、ion rate step-by-step angle concretely the deferred length. Frequency adopt the internal timer of AT89C51 type monolithic machine to change CP pulse in the design plan in realizes the speed regulation controlling , realizing an electric motor and the function that the positive and negative rotates b

7、eing in progress to step-by-step electric motor rotation rate thereby.Key words：Step-by-step Electric Motor; Monolithic Machine; Speed Regulation System; Wireless Controls; Liquid Crystal Display目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc326059461 1 前言 PAGEREF _Toc326059461 h 1 HYPERLINK l _Toc326059462 2

8、步进电机概述 PAGEREF _Toc326059462 h 2 HYPERLINK l _Toc326059463 2.1 步进电机的特点 PAGEREF _Toc326059463 h 2 HYPERLINK l _Toc326059464 2.2 步进电机的工作原理 PAGEREF _Toc326059464 h 2 HYPERLINK l _Toc326059465 2.3 步进电机的技术参数 PAGEREF _Toc326059465 h 3 HYPERLINK l _Toc326059466 2.4 步进电机详细调速原理 PAGEREF _Toc326059466 h 4 HYPE

9、RLINK l _Toc326059467 3 硬件电路设计 PAGEREF _Toc326059467 h 4 HYPERLINK l _Toc326059468 3.1 单片机的选择 PAGEREF _Toc326059468 h 4 HYPERLINK l _Toc326059469 3.2 无线收发电路 PAGEREF _Toc326059469 h 6 HYPERLINK l _Toc326059470 3.3 步进电机驱动电路 PAGEREF _Toc326059470 h 7 HYPERLINK l _Toc326059471 3.4 液晶显示及矩阵键盘电路 PAGEREF _T

10、oc326059471 h 8 HYPERLINK l _Toc326059472 3.4.1 液晶显示模块概述 PAGEREF _Toc326059472 h 8 HYPERLINK l _Toc326059473 3.4.2 外形尺寸 PAGEREF _Toc326059473 h 9 HYPERLINK l _Toc326059474 3.5 液晶显示模块引脚功能 PAGEREF _Toc326059474 h 9 HYPERLINK l _Toc326059475 3.6 液晶显示模块接口电路 PAGEREF _Toc326059475 h 10 HYPERLINK l _Toc326

11、059476 3.7 矩阵键盘 PAGEREF _Toc326059476 h 10 HYPERLINK l _Toc326059477 4 系统软件设计 PAGEREF _Toc326059477 h 12 HYPERLINK l _Toc326059478 4.1 显示子程序 PAGEREF _Toc326059478 h 13 HYPERLINK l _Toc326059479 4.2 键盘子程序 PAGEREF _Toc326059479 h 13 HYPERLINK l _Toc326059480 4.3 驱动程序 PAGEREF _Toc326059480 h 14 HYPERLI

12、NK l _Toc326059481 4.4 正反转程序 PAGEREF _Toc326059481 h 15 HYPERLINK l _Toc326059482 正反转程序 PAGEREF _Toc326059482 h 15 HYPERLINK l _Toc326059483 转速快慢程序 PAGEREF _Toc326059483 h 17 HYPERLINK l _Toc326059484 定时中断程序 PAGEREF _Toc326059484 h 18 HYPERLINK l _Toc326059485 5 实验结果与分析 PAGEREF _Toc326059485 h 18 HY

13、PERLINK l _Toc326059486 6 总结 PAGEREF _Toc326059486 h 19 HYPERLINK l _Toc326059487 参考文献 PAGEREF _Toc326059487 h 21 HYPERLINK l _Toc326059488 附录 PAGEREF _Toc326059488 h 231 前言全步/半步；还有五相10极50齿和一些转子100齿的二相和五相步进电动机，五相电动机主要用于运行性能较高的场合驱动技术采用恒相电流与细分驱动相结合，使步进电机在中、小功率控制系统 内的精度提高，并逐步向高速大功率应用领域渗 透步进电动机最大的生产国是日本

14、，如日本伺服 公司、东方公司、SANYO DENKI 和 MINEBEA 及 NPM 公司等，特别是日本东方公司，无论是电动机性能和外观质量还是生产手段，都是世界上最好的。步进电动机经过几十年的开展，已成为除直流电动机和交流电动机以外的应用最广泛的第三类电动机。在开环高分辨率的定位系统中，至今还没有发现更适宜取代它的产品，特别是在一些功率相当小的系统中，步进电机更具有无可替代的主流地位。预计未来步进电机的研究还会持续深入下去，研究方向之一是电机与驱动的一体化，使步进电机体积更小巧、性能更优越，性价比更高，在大量的民用设备中批量化使用，如家庭机器人、民用智能化设备等；研究方向之二是在功率或机座号

15、相对较大的步进电动机中，与属于 BIDCM稀土永磁无 刷直流电机的交流伺服电动机系统会合，具体来说可能会借鉴交流伺服系统的控制技术，但保存了局部步进电动机的特点，形成一种新的“步进伺服 电动机或“伺服步进电动机，在克服低频振荡、高频过载能力小、快速性缺乏和效率低等方面取得突破性进展，从而在现代军事、精密机械加工、航空航天等领域的应用越来越深入。把电脉冲信号变换成角位移以控制转子转动的微特电机。在自动控制装置中作为执行元件。每输入一个脉冲信号，步进电动机前进一步，故又称脉冲电动机。步进电动机多用于数字式计算机的外部设备，以及打印机、绘图机和磁盘等装置。步进电动机的驱动电源由变频脉冲信号源、脉冲分

16、配器及脉冲放大器组成，由此驱动电源向电机绕组提供脉冲电流。步进电动机的运行性能决定于电机与驱动电源间的良好配合。主要用于数字控制系统中，精度高，运行可靠。如采用位置检测和速度反响，亦可实现闭环控制。步进电动机已广泛地应用于数字控制系统中，如数模转换装置、数控机床、计算机外围设备、自动记录仪、钟表等之中，另外在工业自动化生产线、印刷设备等中亦有应用。 现在比拟常用的步进电机包括反响式步进电机VR、永磁式步进电机PM、混合式步进电机HB和单相式步进电机等。永磁式步进电机一般为两相，转矩和体积较小，步进角一般为7.5度 或15度；反响式步进电机一般为三相，可实现大转矩输出，步进角一般为1.5度，但噪

17、声和振动都很大。反响式步进电机的转子磁路由软磁材料制成，定子上有多相励磁绕组，利用磁导的变化产生转矩。混合式步进电机是指混合了永磁式和反响式的优点。它又分为两相和五相：两相步进角一般为1.8度而五相步进角一般为 0.72度。2 步进电机概述2.1 步进电机的特点1、步进电机控制容易，本钱低，失去会引起控制误差，转速有限。2、步进电机外表允许的温度高。步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度

18、完全正常。3、步进电机的力矩会随转速的升高而下降。当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率或速度的增大而相电流减小，从而导致力矩下降。4、步进电机低速时可以正常运转，但假设高于一定速度就无法启动，并伴有啸叫声。步进电机有一个技术参数：空载启动频率，即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转。在有负载的情况下，启动频率应更低。如果要使电机到达高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后按一定加速度升到所希望的高频电机转速从低速升到高速。2.2 步进电机的工作

19、原理 步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度(称为“步距角)，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而到达准确定位的目的；同时可以通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而到达调速的目的。步进电机可以作为一种控制用的特种电机，利用其没有积累误差(精度为100%)的特点，广泛应用于各种开环控制。2.3 步进电机的技术参数步进电机的根本参数如下：1、空载启动频率即步进电机在空载情况下能够正常启动的脉冲频率，如果脉冲频率高于该值，电机不能正常启动，可能发生丢步或堵转1。

20、在有负载的情况下，启动频率更低。如果要使电机到达高速转动，脉冲频率应该有加速过程，即启动频率较低，然后一定加速度升到所希望的高频电机转速从低速升到高速。2、电机固有步距角 它表示控制系统每发一个步进脉冲信号，电机所转动的角度2，3、步进电机的相数是指电机内部的线圈组数，目前常用的有二相、三相、四相、五相步进电机。电机相数不同，其步距角也不同，一般二相电机的步距角为0.9/1.8、三相的为0.75/1.5、五相的为0.36/0.723。在没有细分驱动器时，用户主要靠选择不同相数的步进电机来满足自己步距角的要求。如果使用细分驱动器，那么相数将变得没有意义，用户只需在驱动器上改变细分数，就可以改变步

21、距角。4、保持转矩是指步进电机通电但没有转动时，定子锁住转子的力矩。它是步进电机最重要的参数之一，通常步进电机在低速时的力矩接近保持转矩4。由于步进电机的输出力矩随速度的增大而不断衰减，输出功率也随速度的增大而变化，所以保持转矩就成为了衡量步进电机最重要的参数之一。比方，当人们说5N.M的步进电机，在没有特殊说明的情况下是指保持转矩为5N.m的步进电机。2.4 步进电机详细调速原理 一般电动机都是连续转动的，而步进电动机那么有定位和运转两种根本状态，当有脉冲输入时步进电动机一步一步地转动，每给它一个脉冲信号，它就转过一定的角度5。步进电动机的角位移量和输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉

22、冲同步，因此只要控制输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得所需的转角、转速及转动方向。在没有脉冲输入时，在绕组电源的鼓励下气隙磁场能使转子保持原有位置处于定位状态。通过延时的长短来具体控制步进角来改变电机的转速，从而实现步进电的调速。具体的延时时间可以通过软件来实现6。这就需要采用单片机对步进电机进行加减速控制，实际上就是改变输出脉冲的时间间隔，单片机控制步进电机加减法运转可实现的方法有软件和硬件两种 ，软件方法指的是依靠延时程序来改变脉冲输出的频率，其中延时的长短是动态的，软件法在电机控制中7，要不停地产生控制脉冲， 占用了大量的CPU 时间，使单片机无法同时进行其他工作；硬件

23、方法是依靠单片机内部的定时器来实现的，在每次进入定时中断后，改变定时常数，从而升速时使脉冲频率逐渐增大，减速时使脉冲频率逐渐减小，这种方法占用CPU 时间较少，在各种单片机中都能实现，是一种比拟实用的调速方法。3 硬件电路设计3.1 单片机的选择本次设计以CPU选用STC89C5l作为步进电机的控制芯片89C51的结构简单并可以在编程器上实现闪烁式的电擦写达几万次以上8。使用方便等优点，而且完全兼容MCS5l系列单片机的所有功能。STC89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。该器件采用高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MC

24、S-51指令集和输出管脚相兼容9。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，STC89C51是一种高效微控制器，为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案10。1、单片机的引脚功能:1VCC40：电源+5V。2VSS20：接地，也就是GND。3XTL119和XTL218：振荡电路。单片机是一种时序电路，必须有脉冲信号才能工作，在它的内部有一个时钟产生电路，有两种振荡方式，一种是内部振荡方式，只要接上两个电容和一个晶振即可11；另一种是外部振荡方式，采用外部振荡方式时，需在XTL2上加外部时钟信号。4PSEN29：片外ROM选通信号，低电平有效12。5ALE/PROG30：地址

25、锁存信号输出端/EPROM编程脉冲输入端。6RST/VPD9：复位信号输入端/备用电源输入端。7EA/VPP31：内/外部ROM选择端8P0口39-32：双向I/O口。9P1口1-8：准双向通用I/0口。9P2口21-28：准双向I/0口。原理图如3-1所示。图3-1 STC89C51的引脚图系统原理框图如图3-2所示:图3-2 系统原理框图3.2 无线收发电路本次设计采用NRF24L01无线收发模块，NRF24L01模块是采用挪威NORDIC公司的nrf24L01p 2.4G无线收发IC设计的一款高性能2.4G无线收发模块，采用GFSK调制，工作在2400-2483M的国际通用ISM频段，最

26、高调制速率可达2MBPS13。NRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理局部，如：自动重发丧失数据包和自动产生应答信号等，模块的SPI接口可以利用单片机的硬件SPI口连接或用单片机的I/O口进行模拟，内部有FIFO可以与各种上下速微处理器接口，便于使用低本钱单片机14。模块大小32*15.2mm，2.54mm间距的双排插针接口，使用内置PCB天线设计，开阔地1MBPS速率下，收发10个字节的数据量测试距离最远约70米左右。模块尺寸如图3-3所示图3-3 NRF24L01模块尺寸图模块的引脚功能如表3-1所示表3-1 NRF24L01引脚功能管脚次序管脚定义功能描述1GND电源地方形

27、焊盘2VIN3.3V3CE工作模式选择，RX或TX模式选择4CSNSPI使能，低有效5SCKSPI时钟6MOSISPI输入7MISOSPI输出8IRQ中断输出无线收发电路如图3-4所示：图3-4 NRF24L01无线收发模块电路图3.3 步进电机驱动电路步进电机型号为MP28GA和ULN2003APG的驱动芯片15，具体参数如表3-2下：表3-2 MP28GA的步进电机相关参数电压电阻(25C)步距角减速比牵入转矩自定位转矩5501/6440空载牵入频率Hz空载牵出频率Hz绝缘电阻绝缘介电强度温升K噪音dB(A)50090050M无击穿或飞弧4040步进电机相励磁的励磁顺序如下表3-3所示：表

28、3-3 MP28GA的步进电机励磁顺序接线端导线 分配顺序 序号颜色123456785红+4橙- -3黄 - 2粉 - 1蓝 -步进电机驱动电路如图3-5所示：图3-5 UNL2003驱动步进电机电路图3.4 液晶显示及矩阵键盘电路3.4.1 液晶显示模块概述 MD12864C-1汉字图形点阵液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字16X16点阵、128个字符8X16点阵及64X256点阵显示RAMGDRAM16。 主要技术参数和显示特性:电源：VDD 3.3V+5V(内置升压电路，无需负压)；显示内容：128列 64行显示颜色：灰膜显示角度：6：00钟直视LCD类型：STN与M

29、CU接口：8位或4位并行/3位串行配置LED背光多种软件功能：光标显示、画面移位、自定义字符、睡眠模式等。V电源地(GND)：0V工作温度(Ta)：060(常温) / -2075宽温3.4.2 外形尺寸如图3-6所示17。外观尺寸：937012.5mm 视域尺寸：7339mm图3-6 12864外形尺寸图3.5 液晶显示模块引脚功能表3-4 12864引脚功能图引脚号引脚名称方向功能说明1VSS-模块的电源地2VDD-模块的电源正端3V0-LCD驱动电压输入端4RS(CS)H/L并行的指令/数据选择信号；串行的片选信号5R/W(SID)H/L并行的读写选择信号；串行的数据口6E(CLK)H/L

30、并行的使能信号；串行的同步时钟7DB0H/L数据08DB1H/L数据19DB2H/L数据210DB3H/L数据311DB4H/L数据412DB5H/L数据513DB6H/L数据614DB7H/L数据715PSBH/L并/串行接口选择：H-并行；L-串行16NC空脚17/RETH/L复位 低电平有效18NC空脚19LED_A-背光源正极LED+5V20LED_K-背光源负极LED-OV3.6 液晶显示模块接口电路图3-7 12864液晶接口电路图3.7 矩阵键盘矩阵键盘的原理与编程方法分析： 矩阵式键盘中，行、列线分别连接到按键开关的两端，行线通过上拉电阻接到+5V上18。当无键按下时，行线处于

31、高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这一点是识别矩阵按键是否被按下的关键19。然而，矩阵键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键按下与否均影响该键所在行线和列线的电平，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定闭合键的位置。 扫描法 ： 按键按下时，与此键相连的行线与列线导通，行线在无键按下时处在高电平，显然，如果让所有的列线也处在高电平，那么，按键按下与否不会引起行线电平的变化，因此，必须使所有列线处在低电平，只有这样，当有键按下时，该键所在的行电平才会由高电平变为低电平。CPU根据行平电的变化，便能判定相应的

32、行有键按下20。8号键按下时，第2行一定为低电平，然而，第2行为低电平时，能否肯定是8号键按下呢？答复是否认的，因为9、10、11号键按下同样使第2行为低电平21。为进一步确定具体键，不能使所有列线在同一时刻都处在低电平，可在某一时刻只让一条列线处于低电平，其余列线均处于高电平，另一时刻，让下一列处在低电平，依次循环，这种依次轮流每次选通一列的工作方式称为键盘扫描22。线反转法： 第1步：将列线P1.4P1.7 作为输入线，行线P1.3P1.0 作为输出线，并将输出线输出全为低电平，读列线状态，那么列线中电平为低的是按键所在的列。 第2步：将行线作为输入线，列线作为输出线，并将输出线输出为低电

33、平，读行线状态，那么行线中电平为低的是按键所在的行。 综合第1、2两步结果，可确定按键所在的行和列，从而识别出所按下的键。 键盘的编码1.独立式键盘 按键数量少，可根据实际需要灵活编码。 2.矩阵式键盘 按键的位置由行号和列号唯一确定，因此可分别对行号和列 号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。 编程扫描方式： 编程扫描方式是利用CPU完成其他工作的空余调用键盘扫描子程序来响应键盘输入的要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求，直到CPU重新扫描键盘为止。 键盘扫描程序一般应包括以下内容： 1判别有无键按下。 2键盘扫描取得闭合键的行、列值。 3用计算

34、法或查表法得到键值。 4判断闭合键是否释放，如没释放那么继续等待。 5将闭合键键号保存，同时转去执行该闭合键的功能。 定时扫描方式： 定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间例如10ms的定时23，当定时时间到就产生定时器溢出中断，CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序24。中断扫描方式：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号25。中断扫描方式可以提高CPU工作效率 。矩阵键盘接口电路如图3-8所示：图3-8 矩阵键盘接口电路图4 系统软件设计4.1

35、 显示子程序显示子程序的流程图如图4-1所示：开始12864液晶初始化读忙状态延迟 YN写命令字写地址字写数据字结束图4-1 液晶程序显示流程图备注：1、当模块在接受指令前，微处理顺必须先确认模块内部处于非忙碌状态，即读取BF标志时BF需为0，方可接受新的指令；如果在送出一个指令前并不检查BF标志，那么在前一个指令和这个指令中间必须延迟一段较长的时间，即是等待前一个指令确实执行完成，指令执行的时间请参考指令表中的个别指令说明26。2、“RE为根本指令集与扩充指令集的选择控制位元，当变更“RE位元后，往后的指令集将维持在最后的状态27，除非再次变更“RE位元，否那么使用相同指令集时，不需每次重设

36、“RE位元。4.2 键盘子程序 在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10337.htm t _blank 矩阵形式，如图1所示。在矩阵式键盘中，每条水平线和垂直线在交叉处不直接连通，而是通过一个按键加以连接。这样，一个端口如P1口就可以构成4*4=16个按键，比之直接将端口线用于键盘多出了一倍，而且线数越多，区别越明显，比方再多加一条线就可以构成20键的键盘，而直接用端口线那么只能多出一键9键。由此可见，在需要的键数比拟多时，采用矩阵法来做键盘是合理的。 矩阵式结构的键盘显然比直接法要复杂一些，识别也要复

37、杂一些，上图中，列线通过电阻接正电源，并将行线所接的单片机的I/O口作为输出端，而列线所接的I/O口那么作为输入28。这样，当按键没有按下时，所有的输入端都是高电平，代表无键按下29。行线输出是低电平，一旦有键按下，那么输入线就会被拉低，这样，通过读入输入线的状态就可得知是否有键按下了。具体的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3281.htm t _blank 编程方法如下所述。键盘子程序流程图如图4-2所示：图4-2 键盘扫描程序流程图4.3 驱动程序图4-3 电机驱动程序流程图4.4 正反转程序图4-4 电机正反转程序设计流程图图4-5 电机转速快慢转程序设计流

38、程图图4-6 定时器中断程序设计流程图5 实验结果与分析 在单相四拍A-B-C-D-A通电一周，转子转动了9度。步距角可用公式5-1表示：其中为步距角，N为运行的拍数，为转子的齿数30。其中，为控制的相绕阻.从的公式看到，改变步进电动机步距的大小有三种方式:1) 改变步进电动机的相数。步进电动机的相数越多、步距角就越小。2) 与步进电动机的定、转齿数有关31。3) 与定子控制绕组的通电方式有关32。要改变步进电机步距角的大小也只能通过这三种方式。设计中步进电机为四相，功率为1W。因步进电机的转子上没有绕阻而是由40个小齿均匀地分布在圆周上33。定子的齿也是固定不变的，通电方式是选取用四相单四拍

39、方式。可见步进电机的一但选定，其步距角就不能再改变了。要改变转束也就只能通过脉冲之间的延时来改变。但对步进电动机的步距角的控制，可以实现对步进电动机的转速精度控制。但实际上步进电机在用行时是带有一定量的负载，当运转时会存在许多误差，同时因为负载的存在可能引起失步和震荡。这就使步进电机不能按预定的规律运行，从而是很难到达转速精度的要求。为准确测量电机的转速稳定度，须选用高精度测量仪器。光电编码器因光电式数字输出而更具抗干扰性强和处理简便的优势。光电编码器的分分辨率是决定着反响的准确性与反响的精度。也对步进电机的延时长短起到一定的作用。可见实际与理论是有一定的差异的。6 总结 转眼间，大学的生活就

40、快结束了，在大学的这几年里让我学到了很多很多，已不再是当年高中毕业时候的我了，接下来，将会是我人生的另一个起点，另一片天空。天行健，君子以自强不息。在今后的生活中，不管发生什么事情，道路是如何的曲折，我将继续努力坚持下去，为最终实现我的梦想而奋斗下去。蓦然回首，为期数月的毕业设计就要结束了，在这漫长而又短暂之中，通过自己不断地学习，不断地努力与拼搏、不断地对新知识的追求与索取、不断地自我发现、感到自己的知识结构水平提出高了许多，对知识的掌握程度也加深了许多，对知识之间的相互联系也有了更深的了解；通过不断地提高自己的认识水平与能力、不断地学习新方法、新思想、新的思维方式、不断地改变自己的人生观和

41、方法论、感到自己不但成长且成熟了许多；通过不断地把课本知识应用于实际，不断地把查阅到的资料与文献中有用的东西应用于实现，不断地把所学的理论与方法应用于设计之中，从而提高了自己理论联系实际的能力。在整个毕业论文设计的过程中我学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先我明白了做学问要一丝不苟，对于出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就打退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解决问题的。在工作中要学会与人合作的态度，认真听取别人的意见，这样做起事情来就可以事倍功半。论文的顺利完成，首先我要感谢我的指导老师罗维平老师以及周围同学朋友的帮助，

42、感谢他们提出珍贵的意见和建议。另外，要感谢在大学期间所有传授我知识的老师，是你们的悉心教导使我有了良好的专业课知识，这也是论文得以完成的根底。此次论文的完成既为大学的学习和生活上了一个完美的句号，也为将来的人生之路做好了一个很好的铺垫。参考文献1 张洪润，蓝清华. 单片机应用技术教程M，北京:清华大学出版社，1997；2 秦曾煌. 电工学M . 北京:高等教育出版社，1999.3 常斗南，等. 可编程序控制器原理、应用、实验M . 北京:机械工业出版社，1998.4 于海生，等. 微型计算机控制技术M . 北京:清华大学出版社，1999.5 王福瑞，等. 单片机微机测控系统设计大全M . 北京

43、:北京航空航天大学出版社，1998.6 陈理壁. 步进电机及其应用M . 上海: 上海科学技术出版社，1989.7 刘保延，等. 步进电机及其驱动控制系统M . 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，1997.8 季维发，过润秋，严武升等. 机电一体化技术M .北京:电子工业出版社，1995.9 郭敬枢，庄继东，孔峰. 微机控制技术M . 重庆:重庆大学出版社，1994.10 刘国荣. 单片微型计算机技术M . 北京:机械工业出版社，1996.11 王福瑞. 单片微机测控系统设计大全M . 北京:北京航空航天大学出版社，1998.12 何立民. 单片机应用技术选编M . 北京:北京航空航天大学出版社，

44、1993.13 潘新民. 单片微型计算机实用系统设计M 北京:人民邮电出版社， 1992.14 王润孝，秦现生编著1 机床数控原理与系统M 西北工业大学出版社，1997.15 李伯成，侯伯李等编1IBM - PC 微机应用系统设计M西安电子科技大学，1996.16 黄义源主编. 机械设备电气与数字控制M，中共播送电视大学出版社，1992.17 丁颖，肖功宝，杨仁顺，张存库.红外遥控技术在工业电视中的应用J.自动化与仪表，1997. 18 黄卜夫，吴明光. 数字化智能照明系统的红外遥控模块J.照明工程学报，2001.19 梅丽凤，王艳秋，张军等.单片机原理及接口技术.北京：清华大学出版社，北京交

45、通大学出版社，2004.20 李湘闽，唐宏，葛继.学习型红外遥控器.红外.2004.21 李洪明.漫谈红外遥控.电子世界.2000年01期总第244期.22 戴峻峰，付丽辉. 多功能红外线遥控器的设计. 传感器世界.2002.23 严后选，孙健国等. 无线红外智能遥控器的设计. 测控技术.2003.24 李爱国. 模块化 LED 电子大屏幕的设计与实现 J.计算机应用研究，1998.25 张爱全.红外线遥控的根本原理和应用范围.山西电子技术.2003.26 J； HS，Mcnivens，Ikebukurok.Acta，1999.27 苏凯 刘国庆 陈国平 . MCS-51系列单片机原理与设计.

46、冶金工业出版社.2003.28 曲泊涛.微型计算机系统原理 接口与组装.大连：大连理工大学出版社1999.29 杨光友，朱宏辉等.单片微型计算机原理及接口技术.北京：中国水利水电出版社.2002.30 Angelo Martinez，Eddie Tunstel，Mo Jamshidi.Fuzzy logic based collisionfor a mobile robot.Robotica Colume，1994.31 胡汉才.单片机原理及系统设计.北京：清华大学出版社.2002.32 Chang P.ShhJS.Anal Chim.Acta，1998.33 Johan Borenstein

47、，YonamKoren.Histogramic in-motion mapping for mobile robot obstacle avoidance.IEEE Transactions on Robotics and Automation，2000.附 录发射电路程序：C51 COMPILER V7.06 TEST 12/10/2021 16:45:43 PAGE 1 C51 COMPILER V7.06， COMPILATION OF MODULE TESTCOMPILER INVOKED BY: D:toolskeil2C51BINC51.EXE test.c BROWSE DEBU

48、G OBJECTEXTENDstmt level source 1 #include 2 #include 3 #include 4 #include 5 #define uchar unsigned char 6 #define uint unsigned int 7 #define Lcd_Bus P0 /数据总线 8 /*/ 9 #define TX_ADR_WIDTH 5 / 5字节宽度的发送/接收地址 10 #define TX_PLOAD_WIDTH 4 / 数据通道有效数据宽度 11 #define LED P2 12 uchar code TX_ADDRESSTX_ADR_WI

49、DTH = 0 x34，0 x43，0 x10，0 x10，0 x01； / 定义一个静态发送地址 13 uchar RX_BUFTX_PLOAD_WIDTH； 14 uchar TX_BUFTX_PLOAD_WIDTH； 15 uchar flag； 16 uchar DATA； 17 uchar bdata sta； 18 sbit RX_DR = sta6； 19 sbit TX_DS = sta5； 20 sbit MAX_RT = sta4； 21 sbit RS = P35；/模式位，为0输入指令，为1输入数据 22 sbit RW = P14；/读写位，为0读，为1写 23 sb

50、it E = P13；/使能位 24 /*/ 25 /定义累加器A中的各位 26 sbit a0 = ACC 0； 27 sbit a1 = ACC 1； 28 sbit a2 = ACC 2； 29 sbit a3 = ACC 3； 30 sbit a4 = ACC 4； 31 sbit a5 = ACC 5； 32 sbit a6 = ACC 6； 33 sbit a7 = ACC 7； 34 unsigned char table16 = 0 xC0，0 xf9，0 xA4，0 xB0，0 x99，0 x92，0 x82，0XF8，0X80，0X90，0 xC0，0 xf9，0 xA4，

51、0 xB0，0 x99，0 x9 -2； 35 unsigned char key，motor_flag； 36 /*/ 37 void DelayM(unsigned int a)/延时函数 1MS/次 38 1 unsigned char i； 39 1 while( -a != 0) 40 2 for(i = 0； i 0) /应用：lcm_w_word(您好！)； 75 2 write_data(*s)； 76 2 s+； 77 2 78 1 79 /*/ 80 /*/ 81 void lcm_w_test(bit i，unsigned char word)/写指令或数据被调用层 82

52、 1 if(i = 0) 83 2 write_com(word)；/写指令或数据0，指令 84 2 else 85 2 write_data(word)；/写指令或数据1，数据 86 2 87 1 88 void lcm_clr(void)/清屏函数 89 1 lcm_w_test(0，0 x01)； 90 1 91 /*/ 92 /*/ 93 void lcm_init()/初始化LCD屏被调用层 94 1 write_com(0 x30)； /选择8bit数据流 95 1 write_com(0 x0c)； /开显示(无游标、不反白) 96 1 write_com(0 x01)； /去除

53、显示，并且设定地址指针为00H 97 1 98 /*/ 99 100 void keydelay(unsigned char u) 101 102 1 unsigned char i； 103 1 for(；u0；u-) 104 1 for(i=124；i0；i+)； 105 1 106 char keyscan(void) 107 108 1 unsigned char cord_h，cord_l； 109 1 P2 = 0 x0f； 110 1 cord_h=P2 & 0 x0f； 111 1 if(cord_h!=0 x0f) 112 1 113 2 keydelay(1)； 114 2

54、 cord_h=P2 & 0 x0f； 115 2 if(cord_h!=0 x0f) 116 2 C51 COMPILER V7.06 TEST 12/10/2021 16:45:43 PAGE 3 117 3 P2=cord_h | 0 xf0； 118 3 cord_l=P2 & 0 xf0； 119 3 key = (cord_h+cord_l)； 120 3 return(key)； 121 3 122 2 123 1 return(0 xff)； 124 1 125 126 /*判断键是否按下*/ 127 char keydown(void) 128 129 1 unsigned

55、char i； 130 1 P2=0 x0f； 131 1 if(P2!=0 x0f) 132 1 133 2 i = keyscan()； 134 2 return i； 135 2 while(P2!=0 x0f)； /等待键释放 136 2 137 1 return 0；/无按键按下时返回0 138 1 139 /*/ 140 141 /* 142 函数: init_io() 143 144 描述: 145 初始化IO 146 /*/ 147 void init_io(void) 148 149 1 CE = 0； / 待机 150 1 CSN = 1； / SPI禁止 151 1 SC

56、K = 0； / SPI时钟置低 152 1 IRQ = 1； / 中断复位 153 1 / LED = 0 xff； / 关闭指示灯 154 1 155 /*/ 156 157 /* 158 函数：delay_ms() 159 160 描述： 161 延迟x毫秒 162 /*/ 163 void delay_ms(uchar x) 164 165 1 uchar i， j； 166 1 i = 0； 167 1 for(i=0； ix； i+) 168 1 169 2 j = 250； 170 2 while(-j)； 171 2 j = 250； 172 2 while(-j)； 173

57、2 174 1 175 /*/ 176 177 /* 178 函数：SPI_RW() 179 180 描述： 181 根据SPI协议，写一字节数据到nRF24L01，同时从nRF24L01 182 读出一字节 183 /*/ 184 uchar SPI_RW(uchar byte) 185 186 1 uchar i； 187 1 for(i=0； i8； i+) / 循环8次 188 1 189 2 MOSI = (byte & 0 x80)； / byte最高位输出到MOSI 190 2 byte = 1； / 低一位移位到最高位 191 2 SCK = 1； / 拉高SCK，nRF24L

58、01从MOSI读入1位数据，同时从MISO输出1位数据 192 2 byte |= MISO； / 读MISO到byte最低位 193 2 SCK = 0； / SCK置低 194 2 195 1 return(byte)； / 返回读出的一字节 196 1 197 /*/ 198 199 /* 200 函数：SPI_RW_Reg() 201 202 描述： 203 写数据value到reg存放器 204 /*/ 205 uchar SPI_RW_Reg(uchar reg， uchar value) 206 207 1 uchar status； 208 1 CSN = 0； / CSN置低

59、，开始传输数据 209 1 status = SPI_RW(reg)； / 选择存放器，同时返回状态字 210 1 SPI_RW(value)； / 然后写数据到该存放器 211 1 CSN = 1； / CSN拉高，结束数据传输 212 1 return(status)； / 返回状态存放器 213 1 214 /*/ 215 216 /* 217 函数：SPI_Read() 218 219 描述： 220 从reg存放器读一字节 221 /*/ 222 uchar SPI_Read(uchar reg) 223 224 1 uchar reg_val； 225 1 CSN = 0； / C

60、SN置低，开始传输数据 226 1 SPI_RW(reg)； / 选择存放器 227 1 reg_val = SPI_RW(0)； / 然后从该存放器读数据 228 1 CSN = 1； / CSN拉高，结束数据传输 229 1 return(reg_val)； / 返回存放器数据 230 1 231 /*/ 232 233 /* 234 函数：SPI_Read_Buf() 235 236 描述： 237 从reg存放器读出bytes个字节，通常用来读取接收通道 238 数据或接收/发送地址 239 /*/ 240 uchar SPI_Read_Buf(uchar reg， uchar * p