車輛自平衡座椅電動(dòng)控制系統(tǒng)——軟件部分_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(完整版)

　　

【正文】 。控制器的輸出經(jīng)過(guò)輸出接口、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，加到 被控系統(tǒng) 上；控制系統(tǒng)的被控量，經(jīng)過(guò)傳感器，變送器，通過(guò)輸入接口送到控制器。 PID 控制算法系統(tǒng)分類 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)（ openloop control system）是指被控對(duì)象的輸出（被控制量）對(duì)控制器（ controller）的輸入沒(méi)有影響。 階躍響應(yīng)是指將一個(gè)階躍輸入（ step function）加到系統(tǒng)上時(shí)，系統(tǒng)的輸出。 PID 控制，實(shí)際中也有 PI 和 PD 控制。積分項(xiàng)對(duì)誤差取決于時(shí)間的積分，隨著時(shí)間的增加，積分項(xiàng)會(huì)增大。所以對(duì)有較大慣性或滯后的被控對(duì)象，比例 +微分（ PD）控制器能改善系統(tǒng)在調(diào)節(jié)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性。兩種方法各有其特點(diǎn)，其共同點(diǎn)都是通過(guò)試驗(yàn)，然后按照工程 經(jīng)驗(yàn)公式 對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行整定。任何一種變頻器的參數(shù) P 都給出一個(gè)可設(shè)置的數(shù)值范圍，一般在初次調(diào)試時(shí)， P 可按中間偏大值預(yù)置．或者暫時(shí)默認(rèn)出廠值，待設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)再按實(shí)際情況細(xì)調(diào)。為此引入積分環(huán)節(jié) I ，其效果是，使經(jīng)過(guò)比例增益 P 放大后的差值信號(hào)在積分時(shí)間內(nèi)逐漸增大 ( 或減小 ) ，從而減緩其變化速度，防止振蕩。現(xiàn)在一般采用的是臨界比例法。它是根據(jù)被控過(guò)程的特性確定 PID 控制器的比例系數(shù)、積分時(shí)間和微分時(shí)間的大小。因此，比例 +積分（ PI）控制器，可以使系統(tǒng)在進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差。 比例控制是一種最簡(jiǎn)單的控制方式。控制系統(tǒng)的性能可以用穩(wěn)、準(zhǔn)、快三個(gè)字來(lái)描述。 閉環(huán)控制系統(tǒng)（ closedloop control system）是指被控對(duì)象的輸出（被控制量）會(huì)反送回來(lái)影響控制器的輸入，形成一個(gè)或多個(gè)閉環(huán)。比如 壓力控制系統(tǒng) 要采用壓力傳感器。其輸入 e (t）與輸出 u (t）的關(guān)系為 u(t)=kp[e(t)+1/TI∫e(t)dt+TD*de(t)/dt] 式中積分的上下限分別是 0 和 t 因此它的傳遞函數(shù) 為： G(s)=U(s)/E(s)=kp[1+1/(TI*s)+TD*s]其中 kp 為比例系數(shù)； TI為積分時(shí)間常數(shù)； TD 為微分時(shí)間常數(shù) 。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)中，脈沖個(gè)數(shù)決定電機(jī)轉(zhuǎn)的步數(shù)，脈沖輸出高低電位決定電機(jī)正反轉(zhuǎn)向。 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 開(kāi) 始k = 0i = i + 1去 除 最 大 值 和 最 小值 求 和 ， 除 以 3i = 0返 回k = k + 1交 換 數(shù) 據(jù)i 5 ?K 5 i ?P [ k ] p [ k + 1 ] ?YYYNNN 圖 數(shù)據(jù)處理流程圖 采樣周期定時(shí)中斷 課題設(shè)置采樣周期為 50ms，采用定時(shí)器 T0，方式 2 進(jìn)行定時(shí)中斷 ,在初始化時(shí)。當(dāng)一個(gè)端口采集一次完成時(shí)，產(chǎn)生 ADC 中斷，進(jìn)入A/D 采樣中斷子程 序。 （ 4） 程序中需要注意的問(wèn)題 ： 由于是 2 套時(shí)鐘 ， 所以 ， 設(shè)置 ADC_CONTR 控制寄存器后 ， 加 4 個(gè)空操作延時(shí)才可以正確讀 ADC_CONTR 寄存器的值 ， 原因是設(shè)置 ADC_CONTR 控制寄存器的語(yǔ)句執(zhí)行后 ， 要經(jīng)過(guò) 4 個(gè) CPU 時(shí)鐘的延時(shí) ， 其值才能夠保證被設(shè)置進(jìn) ADC_CONTR 控制寄存器 。 中斷請(qǐng)求標(biāo)志位 ADC_FLAG： ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位 ， 當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換完成后 ， ADC_FLAG=1， 一定要由軟件清零 ， A/D 轉(zhuǎn)換完成后由該位申請(qǐng)中斷 。 （ 3） 定時(shí)器中斷初始化： 系統(tǒng)采用 T0 定時(shí)器，方式 2，進(jìn)行定時(shí)。 C 語(yǔ)言是以函數(shù)形式提供給用戶的，這些函數(shù)可方便的調(diào)用。 C 語(yǔ)言可以像匯編語(yǔ)言一樣對(duì)位、字節(jié)和地址進(jìn)行操作，而這三者是計(jì)算機(jī)最基本的工作單元。另外，設(shè)計(jì)中加入 3 個(gè)鍵的鍵盤來(lái)控制座椅自平衡調(diào)節(jié)的方式，分別是方式 0 橫縱均自動(dòng)調(diào)節(jié)，方式 1 只是橫向調(diào)節(jié)和方式 2 不調(diào)節(jié)。 ： 23X26mm 圖 傳感器引腳 圖 傳感器硬件電路 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 MMA7260QT引腳說(shuō)明如表 ： 引腳號(hào)： 符號(hào) 注解 PIN01 Z Z模擬輸出 PIN02 Y Y模擬輸出 PIN03 X X模擬輸出 PIN04 G1 量程選擇控制 GS1 PIN05 G2 量程選擇控制 GS2 PIN06 5V 5V電壓正極，只選其一 PIN07 NC 懸空 PIN08 3V3 ，只選其一 PIN09 GND 接負(fù)極 PIN10 SL 休眠模式控制 表 測(cè)量范圍選擇如表 ： G1 G2 G量程選擇 G靈敏度選擇 (Mv/g) 0 0 800 0 1 2g 600 1 0 4g 300 1 1 6g 200 表 鍵盤 課題設(shè)置 3 個(gè)鍵，采用獨(dú)立式鍵盤，分別接在 ， ， 端口。 10% 以內(nèi) ) 用戶 在下載用戶程序時(shí)，可選擇是使用內(nèi)部 R/C 振蕩器還是外部晶體 / 時(shí)鐘 常溫下內(nèi)部 R/C 振蕩器頻率為： 單片機(jī)為： 11MHz ～ 17MHz ，單片機(jī)為： 8MHz ～ 12MHz 精度要求不高時(shí)，可選擇使用內(nèi)部時(shí)鐘，但因?yàn)橛兄圃煺`差和溫漂，以實(shí)際測(cè)試為準(zhǔn) 13. 共 4個(gè) 16位定時(shí)器 兩個(gè)與傳統(tǒng) 8051兼容的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ,16位定時(shí)器 T0和T1，沒(méi)有定時(shí)器 2，但有獨(dú)立 波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器 ,再加上 2路 PCA模塊可再實(shí)現(xiàn) 2個(gè) 16位定時(shí)器 14. 3個(gè)時(shí)鐘輸出口，可由 T0的溢 出在 ，可由 T1的溢出在 輸出時(shí)鐘 ,獨(dú) 立波特率發(fā)生器可以在 15. 外部中斷 I/O口 7路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模塊， Power Down 模式可由外部中斷喚醒，INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/,CCP0/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 ), CCP1/(也可通過(guò)寄存器設(shè)置到 ) 16. PWM(2路） / PCA（可編程計(jì)數(shù)器陣列 ,2路） 也可用來(lái)當(dāng) 2路 D/A使用 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2個(gè)定時(shí)器 也可用來(lái)再實(shí)現(xiàn) 2個(gè)外部中斷 (上升沿中斷 /下降沿中斷均可分別或同時(shí)支持 ) , 10位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每秒鐘 25萬(wàn)次 ) (UART)，由于 STC12系列是高速的 8051，可再用定時(shí)器或 PCA軟件 實(shí)現(xiàn)多串口 19. STC12C5A60S2系列有雙串口，后綴有 S2標(biāo)志的才有雙串口， RxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè) 置到 )， TxD2/(可通過(guò)寄存器設(shè)置 到 ) 20. 工作溫度范圍： 40 ~ +85℃ (工業(yè)級(jí) ) / 0 ~ 75℃ (商業(yè)級(jí) ) ： LQFP48, LQFP44, PDIP40, PLCC44, QFN40 I/O口不夠時(shí)，可用 2到 3西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 根普通 I/O口線外接 74HC164/165/595（均可級(jí)聯(lián)）來(lái)擴(kuò)展 I/O口 , 還可用 A/D做按鍵掃描來(lái)節(jié)省 I/O口，或用雙 CPU,三線通信，還多了串口 圖 單片機(jī)引腳 加速度傳感器 課題采用 MMA7260QT三軸加速傳感器 , MMA7260能在 XYZ三個(gè)軸上讀 取水平墜落、傾斜、移動(dòng)、震動(dòng)和搖擺。 硬件電路圖 圖 PMM8713 硬件電路 單片機(jī)硬件原理 單片機(jī)使用 STC12C5A60S2 單片機(jī)，其兼容 8051 內(nèi)核單片機(jī)，是高速、低功耗、超強(qiáng)干擾的新一代 8051 單片機(jī)。采用雙脈沖輸入法的連線方式如圖 （ａ）所示，其中ＣＰ、ＣＵ兩端分別輸方向信號(hào) 脈沖 單片機(jī) 脈沖分配器 電源 步進(jìn)電機(jī) 功率放大電路 圖 PMM8713原理框圖框圖 西安工業(yè)大學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 入步進(jìn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制脈沖。 用單片機(jī)系統(tǒng)接口的數(shù)條數(shù)據(jù)線直接去控制步進(jìn)電機(jī)各相驅(qū)動(dòng)線路的方法稱為并行控制。 具有串行控制功能的單片機(jī)系統(tǒng)與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間只需兩條 控制線，一條用來(lái)發(fā)出時(shí)鐘脈沖串，另一條用來(lái)發(fā)出方向電平。當(dāng)開(kāi)關(guān) SC 接通電源， SB、 SA、 SD 斷開(kāi)時(shí)，由于 C 相繞組的磁力線和 4 號(hào)齒之間磁力線的作用，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)， 4 號(hào)齒和 C 相繞組的磁極對(duì)齊。 a=360176。另一類是用硬件構(gòu)成的環(huán)形分配器，通常稱硬環(huán)形分配器。改變繞組通電的順序，電機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。 步進(jìn)電機(jī)是一種 感應(yīng)電機(jī) ，它的工作原理是利用 電子 電路， 步進(jìn)電機(jī)將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 。 車輛座椅自平衡軟件部分主要由加速傳感器數(shù)據(jù)采集處理程序、電機(jī)控制程序程序、鍵盤子程序、判斷采樣周期的中斷子程序組成。 ● 2 路座椅自平衡調(diào)節(jié)電機(jī)控制算法。上述兩種都基本實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自平衡控制。 2020 年通用汽車公司聯(lián)合 Segway 公司在紐約宣布將來(lái)會(huì)在都市個(gè)人交通工具領(lǐng)域進(jìn)行合作 ,并發(fā)布了第一款新型汽車 —— 。 2020 年 ,日本村田制作所本著利用最先進(jìn)的制造技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化而培養(yǎng)技術(shù)技能的目的 ,開(kāi)發(fā)了 村田頑童 。二、用于載人的自平衡電動(dòng)車 ,由于駕駛其行駛的人不同而需要自平衡的質(zhì)量也不同 ,其質(zhì)量是個(gè)變量 ,所以相對(duì)于質(zhì)量恒定的自平衡機(jī)械其控制系統(tǒng)更為復(fù)雜。s society, cars have bee indispensable in our lives transport. As a means of transport, security and human characteristics has been deeply integrated into our lives, and our feelings are closely related. Traditional car seat as a whole relative to the body is relatively fixed, when the car in cornering or driving on bumpy road, this fixed relative to the seat of the cars with the centrifugal force generated is passed to the passengers, greatly affect the driver and passenger fort and safety. Selfbalancing seat can make up for the lack of ordinary vehicle seat, electric control system in the vehicle was the seat automatically adjusts to ensure that the driver with the ground at all times maintain a relatively balanced posture. Microcontroller, acceleration sensors, analogtodigital electronic technology, passed through the acceleration when the vehicle is cornering or driving on bumpy road tilt to the microcontroller, controlled by the microcontroller motor and driving seat to the ground in a relatively balanced position, while 36 seated keys to control the seat transversely to the longitudinal direction of the four angle adjustment, so as to ensure the fort and safety of the driver39。（ 月上旬前） （論文）的工作量要求 ： I. 論文（字?jǐn)?shù)）： 23 萬(wàn)字 II. 外文翻譯（字?jǐn)?shù)）： 5000 字以上 ① 實(shí)驗(yàn)（時(shí)數(shù)） *或?qū)嵙?xí)（天數(shù)）： 20 天 ② 圖 紙（幅面和張數(shù)） *： SCH、 PCB 圖（ A4 圖幅 4 份以上） ③ 其他要求： 參考文獻(xiàn)（篇數(shù)） ： 15 篇以上（含 3 篇以上外文 ） 指導(dǎo)教師簽名： 年