舵机控制论文 舵机远距离数字控制

1、2011 2012 学年第一学期业设计（论文）课题舵机远距离数字控制姓名张吉智系部电子信息工程专业交通安全与智能控制班级 10 智能交通（ 1）班学号 1003710107指导教师罗云高武汉交通职业学院教务处制- 1 -摘要现在小型船舶采用的模拟电子控制舵机技术存在传输距离长的情况下，线路易于受到外部干扰， 舵机偏转角度会有不确定的稳定性缺陷， 使得这一类设备在远距离控制使用时受到限制。 并且反馈电位器长时间磨损和腐蚀也造成舵角控制的不确定。 另外模拟电路和电源的漂移， 也常使得舵角显示不能够满足使用要求。虽然现在大型船舶大多都使用电动舵轮或者是液压舵了， 但是任然是机械式的控制，且反应速度也由人的“灵敏度”所决定，误差范围很大，精确度不高。本设计以 STC89C52 单片机作为核心控制器，ARM2148 作为辅助控制器，E6B2-CWZ5G作为角度传感器，远程控制舵机的左右偏转 ，并通过主控制器 STC89C52 单片机控制的 LCD1602 显示器实时显示舵机偏转角度。其中主控制器与辅助控制器之间通过串口线进行数据传输， 从而实现对舵机的远程控制。 这种数字式控制的舵机可以避免模拟

2、电路控制所带来的精确度不高， 误差较大稳定性差的问题，实现舵机控制的轻型化和小型化，节省船体空间，增加载重辆。将数字控制舵机与轮船的动力系统相结合， 结合现在的 GPS与 GIS 技术，还可以实现轮船的自动导航驾驶 .关键词： STC89C52ARM2148角度传感器LCD1602- 2 -Abstractnowthesmallvesselsofanalogelectroniccontrolsteeringtechnology in long transmission distance, line vulnerable to externalinterference,steeringgear deflectionAnglewillbe uncertainstabilitydefect, make this kind of equipment in the remote control when usinglimited. And feedback potentiometer long wear and corrosion also causesrudder Angle controlo

3、f uncertain.Anotheranalog circuitand power supplydrift, often also makes the rudder Angle display cant satisfy the userequirement. Although large ship now mostly use electric steering wheelor hydraulic steering,but stillis mechanical control,and thereactionrate and by thepersonsensitivitydecision,errorrangeis very large,accuracy is not high.Thisdesign toSTC89C52 single-chipmicrocomputerasthecorecontroller, ARM2148 as supplementary controller, E6B2 - CWZ5G as Anglesensor, remote control steering

4、left deflection, and through the maincontroller STC89C52 single-chip microcomputer control LCD1602 displayreal-timedisplaysteeringgeardeflectionAngle.Among themmaincontroller and auxiliary controller through a serial port line betweendata transmission,so as to realizetheremote controlof steeringgear.The digital control of steering gear can avoid analog control broughtabout by the accuracy is not high, error larger poor stability problemand realize the steering gear control light-duty and miniatu

5、rization,saves thehullspace,increasetheload car.Digitalcontrolsteeringgearand the combination of the power system, combined with the present GPSand GIS technology,but also can realizethe automaticnavigationdriving.Keywords:STC89C52ARM2148LCD1602Angle sensor- 3 -一、整体设计与论证1 、方案选择 ：1）主控制器 ：主控制器采用的是 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。在本设计中， STC89C52单片机主要负责两项工作。一是接收控制按键给出的指令并通过串口线发送给辅助控制器LPCARM2148

6、，使得辅助控制器 LPCARM2148能够及时根据指令改变舵机偏转方向。二是及时更新LCD1602液晶显示屏，将此时舵机偏转角度显示出来。2）辅助控制器：3）在本设计中采用 LPCARM2148 作为辅助控制器，之所以选择 ARM2148 是因为其采用的 3 级流水线模式增加处理器指令流速度，这样可使几个操作同时进行，并使处理和存储之间的操作更加流畅连续，能提供 0.9MIPS/MHZ 的指令执行速度，因此在舵机快速偏转时， 处理器仍然可以远远满足编码器瞬间给出的众多条代码值，避免使用 52 单片机出现的卡死现象，使整个系统更加稳定可靠。LPCARM2148是 基 于 一 个 支 持 实 时 仿 真 和 嵌 入 式 跟 踪 的32/16位ARM7TDMI-SCPU的微控制器， 并带有 32kB 和 512kB 嵌入的高速 Flash存储器。128 位宽的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用16 位 Thumb 模式将代码规模降低超过30%，而性能的损失却很小。较小的封装和很低的功耗使 LPC2141/42/44/46/48

7、特别适用于访问控制和 POS机等小型应用中；由于内置了宽范围的串行通信接口（从 USB 2.0 全速器件、多个UART、SPI、SSP到 I2C 总线）和 8kB40kB 的片内 SRAM，它们也非常适合于通信网关、协议转换器、软modem、语音识别、低端成像，为这些应用提供大规模的缓冲区和强大的处理功能。多个 32 位定时器、1 个或 2 个 10 位 ADC、 10 位 DAC、 PWM通道、 45 个高速 GPIO 以及多达 9 个边沿或电平触发的外部中断管脚，使它们特别适用于工业控制和医疗系统。ARM2148 在整个系统中主要起的作用是实时检测角度传感器偏转角度，并将检测的值同 STC89C52 单片机通过串口线传输过来值进行对比，如果二者值不相同，就及时修正舵机偏转方向，使之与单片机给出的指令保持一致。- 4 -3）角度检测部分角度的检测电路我们选择的是 E6B2-CWZ5G角度传感器， 这种角度传感器是一种增量式的旋转译码器， 增量式旋转编码器通过内部两个光敏接受管转化其角度码盘的时序和相位关系，得到其角度码盘角度位移量增加（正方向）或减少（负方向）。这种增量旋转编码器输出精度高，性能不会因为时间缘故发生变化，舵机电动执行模块的同心连接轴连接增量旋转编码器轴。 编码器轴被动旋转时，内部电路会根据旋转方向和角度大小，给出相应高低电平形式数字信号。传输给角度编码导线与之相连的角度处理传输模块。在接合数字电路特别是ARM后，增量式旋转编码器在角度测量和角速度测量较绝对式旋转编码器更具有廉价和简易的优势。 增量式旋转编码器的内部工作原理如图 1 所示图 1 增量式旋转编码器通过输出波形图可知每个运动周期的时序如下表所示。 我们把当前的 A,B输出值保存起来，与下一个A,B 输出值做比较，就可以轻易的得出角度码盘的运动方向，- 5 -4）驱动部分部分L298N 是 ST 公司生产的一种高电压、 大电流电机驱动芯片。 该芯片采用

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