遥控玩具车的控制系统设计
常州信息职业技术学院
学生毕业设计（论文）报告
系别：电子与电气工程学院
专业：电子信息工程技术
班号：电子111
学生姓名：
学生学号：1106013129
设计（论文）题目：遥控玩具车的控制系统设计指导教师：
设计地点：常州信息职业技术学院起迄日期：
毕业设计（论文）任务书
专业电子信息工程技术班级电子111 姓名
一、课题名称：遥控玩具车的控制系统设计
二、主要技术指标（或基本要求）：
[1] LED显示小车的加速、减速过程；
[2] 键盘或遥控器控制小车的前进、后退、左转、右转、加速、减速；
[3] 玩具车的远距离控制。
三、主要工作内容：
本设计主要完成玩具车控制系统硬件电路设计，遥控玩具车控制系统的硬件电路部分主
要包括控制器、红外线通讯电路、电机驱动电路、键盘电路、LED显示电路等，采用双直流
电机作为小车的驱动电机，L298N芯片同时驱动两台直流电机，PWM驱动方式进行调速，解决
了驱动电流的的不可控性问题，同时使系统的控制电路简洁，且可靠性高。单片机是整个遥
控玩具车控制系统的核心，控制所有模块。
四、主要参考文献：
[1] 吴青萍.电子技术与项目训练Ⅰ.中国人民大学出版社.2011
[2] 张涛，王永成.Protel99SE原理图与PCB设计教程（第3版）.电子工业出版社.2011
[3] 赵建领.51系列单片机开发宝典.电子工业出版社.2007
[4] 元增民，张文希.单片机与应用原理基础.北京国防大学出版社.2006
[5] 余锡存，曹国华.单片机原理及接口技术（第2版）.西安电子科技大学出版社.2007
学生（签名）年月日
指导教师（签名）年月日
教研室主任（签名）年月日
系主任（签名）年月日
毕业设计（论文）开题报告
遥控玩具车的控制系统设计
目录
摘要
Abstract
第1章前言 (1)
第2章遥控玩具车控制系统设计 (2)
2.1 控制方案选择 (2)
2.1.1采用红外遥控控制 (2)
2.1.2采用车身自带按键控制 (2)
2.2控制系统设计 (2)
2.2.1控制系统硬件电路结构 ........... . (2)
2.2.2单片机的选择 (3)
2.2.3时钟电路 (4)
2.2.4复位电路 (4)
2.2.5电源电路 (5)
第3章电机驱动电路设计 (7)
3.1电机的选择 (7)
3.2功率驱动电路的选择 (7)
第4章硬件电路设计 (10)
4.1键盘电路设计 (10)
4.1.1 键盘工作原理 (10)
4.1.2 键盘接口电路 (10)
4.2 LED显示电路设计 (11)
4.2.1 LED显示器的结构与原理 (11)
4.2.2 LED显示器接口电路 (12)
第5章通信电路设计 (13)
5.1 RS232通讯电路设计 (13)
5.2红外线通讯电路设计 (13)
5.2.1 红外线通讯技术简介 (13)
5.2.2 红外线发射和接收电路 (14)
第6章电路图设计 (15)
第7章结束语 (19)
参考文献 (20)
答谢词 (21)
摘要
本设计主要完成遥控玩具车控制系统硬件电路设计，控制系统的硬件电路部分主要由控制器、红外通讯电路、电机驱动电路、键盘电路、LED显示电路、232通讯电路等组成，直流电机作为小车的驱动电机。单片机是整个玩具车控制系统的核心，控制所有模块，本设计采用AT89C51单片机，它有着体积小、功效低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点。采用L298N芯片同时驱动两台直流电机，使系统的控制电路简洁，且可靠性高。该设计系统中采用脉冲宽度调制技术（PWM）实现对直流电动机的准确与灵活调速。电机驱动利用软件产生不同占空比的PWM波来控制直流电机的转向和转速。设计中采用软件生成PWM驱动方式，解决了驱动电流的的不可控性问题。采用LED显示，其特点是亮度大，视觉效果好。通过软件编程控制小车实现左转、右转、前进、后退、加速、减速等功能。
关键词：遥控玩具车，51单片机，PWM调制
Abstract
The design completed hardware design of toy car control system, and the control system hardware consists of the major controller, infrared communication circuit, motor drive circuit, the keyboard circuitry, LED display circuit and 232 communication circuit. DC motor is selected as the car driving motor. SCM is the core of the car control system to control all the modules. This design uses the AT89C51 microcontroller and it has significant advantages of small size, low efficiency, and strong function, high cost performance, easy-to promote the application. Using L298N chip drive two DC motors at the same time makes the system control circuit more simplicity and high reliability. The design of the system uses pulse width modulation (PWM) to achieve the accuracy of the DC motor speed and flexibility. To control DC motor steering and speed, motor drive uses the software to get different duty cycle of the PWM wave. PWM drive mode, the method solve the non-controllable issues of drive current. With LED display, it is characterized by high brightness and visual effect good. This system can achieve car turning left, turning right, forward, backward, speed up, and slow down through software programming.
Key words：Remote control toy car, 51MCU, PWM modulation
第1章前言
智能化玩具车控制系统包括了计算机、控制技术、传感技术、机械和人工智能等多方面的知识，是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。它是一种以汽车电子为背景，涵盖多学科的科技创新性设计，通过开展智能化玩具车的制作活动，能够全面培养我们的动手能力、创造能力、团队合作能力和进取精神。
目前，玩具小车的控制方式主要有：基于单片机的，基于光学传感器的，语音控制等。本设计主要完成玩具车控制系统硬件电路设计，控制系统的硬件电路部分主要包括控制器、红外通讯电路、电机驱动电路、键盘电路、LED显示电路等，直流电机作为小车的驱动电机。电机驱动利用软件产生不同占空比的PWM波来控制直流电机的转向和转速。设计中采用软件生成PWM驱动方式，解决了驱动电流的的不可控性问题。单片机是整个小车系统的核心，控制所有模块，本系统采用AT89C51单片机。通过软件编程控制小车实现左转、右转、前进、后退、加速和减速等功能。
第2章遥控玩具车控制系统设计
2.1 控制方案选择
2.1.1采用红外遥控控制
红外通讯技术利用红外线来传递数据，是无线通讯技术的一种，不需要实体连线，简单易用且实现成本较低，因而广泛应用于小型移动设备互换数据和电器设备的控制中。
红外通信是利用红外技术实现两点间的近距离保密通信和信息转发。它一般由红外发射和接收系统两部分组成。发射系统对一个红外辐射源进行调制后发射红外信号，而接收系统用光学装置和红外探测器进行接收，就构成红外通信系统。
本次设计中，遥控玩具车带有红外遥控的接收装置，当红外发射器发射信号时，遥控玩具车接收信号，单片机对接收信号处理，实现玩具车的远距离控制，方便快捷，并准确的满足使用者的要求。
由于红外线的直射特性，红外通讯技术不适合传输障碍较多的地方，这种场合下一般选用无线电通讯技术或蓝牙技术。红外通讯技术多数情况下传输距离短、传输速率不高，所以玩具小车可通过遥控器自身携带的一些按键，通过编程使玩具车完成加速、减速、转向、前进和后退等遥控任务，实现更加人性化的便捷操控。
红外通讯技术的特点如下：
1、它是目前在世界范围内被广泛使用的一种无线连接技术，被众多的硬件和软件平台所支持；
2、通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线数据收发；
3、主要用来取代点对点的线缆连接；
4、功能单一，扩展性差；
5、通讯距离短，通讯过程中不能移动，遇障碍物通讯中断。
2.1.2采用车身自带按键控制
键盘由六个独立按钮（S1、S2、S3、S4、S5、S6）组成，分别和单片机的P 2口（P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0）相连。它是单片机系统中最常用的输入设备，用户能通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。一般单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。
这种控制方法不需用红外技术，控制方法简单，容易实现。只需要在车身上佩带按键，按键以一定的电路与单片机相连，通过编程即可实现小车的左转、右转、前进、后退、加速和减速等功能。
2.2控制系统设计
2.2.1控制系统硬件电路结构
控制系统的作用是能根据设计程序控制小车按照我们事先设定的方式行驶，控制系统硬件设计框图如图2-1所示。
图2-1控制系统硬件设计框图
该控制系统以AT89C51单片机为核心，通过键盘或遥控器实现小车的左转、右转、前进、后退、加速、减速和车灯闪烁等功能。232通讯电路是连接小车电路板和计算机的桥梁，通过它把程序下载到电路板上，通过程序控制小车的运动。LED显示模块显示小车加速、减速的过程。LED显示灯完成车灯闪烁功能，当小车左转时左车灯闪烁，当小车右转时右车灯闪烁。电机驱动电路主要有直流电机驱动芯片L298N组成，通过编程对输入端输入高低电平的变化，来控制直流电机的正反转，从而实现小车前进、后退，左转、右转的功能。
2.2.2单片机的选择
AT89C51是低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM) 和128 bytes的随机存取存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。
引脚功能说明:
P3口：P3口是一组带内部上拉电阻的8位双向I/O口。P3口输出缓冲级可驱动4个TTL逻辑门电路。对P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可作为输入端口，作输入端时，被外部拉低的P3口将用上拉电阻输出电流。
P3口除了作为一般的I/O口线外，更重要的用途是它的第二功能，如表2-1所示：
P3口还接收一些用于Flash 闪速存储器编程和程序校验的控制信号。RST：复位输入。当振荡器工作时，RST 引脚出现两个机器周期以上高电平将使单片机复位。
EA/Vpp：外部访问允许。欲使CPU 仅访问外部程序存储器（地址为0000 H—FFFFH），/EA 端必须保持低电平（接地）。需注意的是：如果加密位LB1被编程，复位时内部会锁存EA 端状态。
如EA 端为高电平（接VCC 端），CPU 则执行内部程序存储器中的指令。Flash 存储器编程时，该引脚加上+12V 的编程允许电源Vpp，当然这必须是该器件是使用12V 编程电压Vpp。
XTAL1：振荡器反相放大器的及内部时钟发生器的输入端。
XTAL2：振荡器反相放大器的输出端。
2.2.3时钟电路
AT89C5l中有一个用于构成内部振荡器的高增益反相放大器，引脚XTAL1 和XTAL2 分别是该放大器的输入端和输出端。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，内部振荡电路就产生自激振荡。这个放大器与作为反馈元件的片外石英晶体或陶瓷谐振器一起构成自激振荡器，振荡电路参见图2-2。
图2-2 时钟电路
外接石英晶体（或陶瓷谐振器）及电容接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。对外接电容没有十分严格的要求，但电容容量的大小会轻微影响振荡频率的高低、振荡器工作的稳定性、起振的难易程序及温度稳定性，如果使用石英晶体，电容使用5pF-30Pf。
2.2.4复位电路
单片机在启动时都需要复位，从而使CPU和系统各模块处于固定的初始状态，并从初态开始工作。51系列单片机的复位信号是从RST引脚输入到芯片的触发器中，当系统处于正常的工作状态时，且振荡器稳定后如果RST引脚上有一个高电平持续两个振荡周期以上，则CPU就可以响应并将系统复位。单片机复位方式常用的有两种：第一种为手动按钮复位，第二种为上电复位。本设计中采用的是第一种方式：手动按钮复位。
1、手动按钮复位电路
手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加高电平（如图2-3所示）。
通常采用的方法是在RST端口和电源Vcc之间接一个开关按钮，当按下按钮时，Vcc的+5V电压直接加到RST复位端口，使系统复位。
图2-3 手动按钮复位电路
2、上电复位
AT89C51的上电复位电路如图2-4所示，只要在RST复位输入端口接入一个电容至Vcc端，另接入一个电阻至GND端即可。对于AT89C51型单片机，由于在RST端内部有一个下拉电阻，所以可将外部电阻去除，外接电容减小至1uF。上电复位的工作过程是在上电时，复位电路通过电容加给RST端口一个短暂的高电平信号，该高电平信号随着Vcc对电容的充电过程逐渐降低，也即RST端的高电平的持续时间取决于电容的充电时间。
图2-4 上电复位电路
为了保证系统可以准确的复位，RST端的高电平信号持续时间必须足够长。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的震荡时间取决于振荡频率。晶振频率为10MHz，则起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，则起振时间为10ms。在上图的复位电路中当Vcc断电时，致使RST端电压迅速下降到0V以下，由于内部电路的限制作用，该负电压不会对器件造成损害。此外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“1”状态。如果单片机系统在上电时得不到有效的复位，那么程序计数器就得不到一个合适的初始值，因此CPU可能会从一个尚未被定义的位置开始执行程序。
2.2.5 电源电路
如图2-5所示的直流稳压电源电路，输出为+5V的直流电压，该电路由整流
二极管D1，滤波电容C1、C2，防自激电容C3和一只固定式三端稳压器（LM7805）构成的简易电源电路，发光二极管DS1显示电路的通断状态。
图2-5 电源电路
此电路中将220V交流电经变压器转变为交流低压，在经过整流二极管D1
的整流以及滤波电容C1的滤波后，在三端稳压器的Vin和GND两端口间形成一个并不十分稳定的直流电压。该直流电压经过LM7805的稳压和C2的滤波，在稳压电源的输出端输出一个精确度高，稳定度好的直流电压，该稳压电源可作为TTL电路或单片机电路的电源。三端稳压器是一种标准化、系列化的通用线性稳压电源集成电路，以其稳压精度高、外围电路简单、容易设计和制作、体积小、重量轻、成本低、性能好、工作可靠性高、使用简捷方便等特点，成为目前稳压电源中应用最为广泛的一种单片式集成稳压器件。
第3章电机驱动电路
3.1电机的选择
电机是将电能转换成机械能的一种机器。它是驱动小车运动必不可少的一种器件。直流电机的结构包括定子和转子两部分，定子和转子之间有空气隙分开。定子的作用是产生主磁场和在机械上支撑电机，它的组成部分有主磁极、换向极机座、端盖和轴承等，电刷也用电刷座固定在定子上。转子的作用是产生感应电势或产生机械转矩以实现能量的转换，它的组成部分有电枢铁心、电枢绕组、换向器、轴、风扇等。
直流电动机虽不及交流电动机结构简单、制造容易、维护方便、运行可靠，但由于长期以来交流电动机的调速问题未能得到满意的解决，在此之前，直流电动机具有交流电动机所不能比拟的良好的启动性能和调速性能。到目前为止，虽然交流电动机的调速问题已将解决，但是在速度调节要求较高，正、反转和启、制动频繁或多单元同步协调运转的生产机械上，仍采用直流电动机拖动。
直流电机的调速采用调压调速。改变电枢电压可以对直流电动机进行速度控制，调压的方法很多，其中应用最广泛的是脉宽调制(PWM)调速的方法。所谓脉宽调制(PWM)，就是使功率放大器中的大功率晶体管工作在开关状态下，开关频率与加在晶体管上的输入电压保持恒定，根据控制信号的大小来改变每一周期内“接通”和“断开”的时间长短，即改变“接通”脉宽，使晶体管输出到电动机电枢上电压的占空比改变，从而改变电动机电枢上的平均电压，完成电动机转速的控制。
PWM的优点有：
1、避开与机械的共振。由于PWM调速系统开关工作频率高（约为2kHz），远高于转子所能跟随的频率，避开了机械共振区。
2、电枢电流脉冲小。PWM调速系统的开关工作频率高，仅靠电枢绕组本身的电感滤波即可获得脉动很小的电枢电流，因此低速工作非常平滑、稳定，调速可达1：10000或更高。
3、动态特性好。PWM调速系统反应速度很快，具有很宽的频带。它具有极快的定位速度和很高的定位精度，抗负载扰动的能力强。
4、PWM的另一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。PWM调速系统的主要缺点是不能承载高的过载电流，功率还不能做的很大，故在小功率的驱动装置中，大多采用性能优异的PWM调速系统。
总结：由于小车的功率不大，直流电机的调速简单且容易实现，PWM调速易于实现，因此本设计采用两个直流电机分别驱动小车的前轮和后轮，用PWM 调速。
3.2功率驱动电路的选择
在直流电机驱动电路的设计中，主要考虑以下几点：
功能：电机是单向还是双向转动？是否需要调速？如果是单向的电机驱动，只要用一个大功率三极管或场效应管或继电器直接带动电机即可，如果电机需要双向转动，可以使用由4个功率元件组成的H桥电路或者使用一个双刀双掷的继电器。如果不需要调速，只要使用继电器即可；但如果需要调速，可以使用三极管，场效应管等开关元件实现PWM（脉冲宽度调制）调速。
性能：对于PWM调速的电机驱动电路，主要有以下性能指标。
1、输出电流和电压范围，它决定着电路能驱动多大功率的电机。
2、由于PWM调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可以获得脉动很小的直流电流，电枢电流容易连续，系统的低速运行平稳，调速范围较宽，可达1：10000左右。由于电流波形比V-M系统好，在相同的平均电流下，电动机的损耗和发热都比较小，装置效率较高。
3、功率电路对其输入端应有良好的信号隔离，防止有高电压大电流进入主控电路，这可以用高的输入阻抗或者光电耦合器实现隔离。同样由于开关频率高，若与快速响应的电机相配合，系统可以获得很宽的频带，因此快速响应性能好，动态抗扰能力强。
4、电机驱动电路应做到，加上何种控制信号，何种无源负载，电路都安全。
5、对电源的影响。共态导通可以引起电源电压的瞬间下降造成高频电源污染；大的电流可能导致地线电位浮动。
小车电机的驱动系统的性能在很大程度上决定了小车的整体运行性能，在小车电动机的选择上，我们选用性价比高、控制简单的直流电机。直流电机的驱动方法很多，本设计采用集成桥式电机专用驱动芯片L298N。这一设计方案可令系统的控制电路简洁，且可靠性高。
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15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W；转速可调，抗干扰能力强，具有过电压和过电流保护；可单独控制两台直流电机，PWM脉宽平滑调速，可实现正反转。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。其引脚图如图3-1所示。L298N控制电机表如表3-1所示。
图3-1 L298N芯片引脚图
驱动的两台直流电机，分别为M1和M2。引脚A，B可用于输入PWM脉宽调制信号对电机进行调速控制。实现电机正反转就更容易了，输入信号端IN1接高电平输入端IN2接低电平，电机M1正转。（如果信号端IN1接低电平，IN2接高电平，电机M1反转。）控制另一台电机是同样的方式，输入信号端IN3接高电平，输入端IN4接低电平，电机M2正转。（反之则反转），PWM信号端控制M1调速，PWM信号端B控制M2调速。可参考表3-1。
电机旋转
方式
控制端
IN1
控制端
IN2
控制端
IN3
控制端
IN4
输入PWM信号改
变脉宽可调速
调速端
A
调速端
B
N1 正转高低/ / 高/ 反转低高/ / 高/ 停止低低/ / 高/
N2 正转/ / 高低/ 高反转/ / 低高/ 高停止低低/ / / 高
用L298N驱动电机的电路如图3-2所示。
图3-2 L298N驱动电路
总结：本设计采用驱动芯片L298N驱动两台电机。控制端IN1、IN2、IN3、IN4分别与P1口的P1.1、P1.2、P1.3、P1.4相连。通过程序控制电机M1、M2的正反转。OUT1、OUT2接电机M1，OUT3、OUT4接电机M2。PWM信号端ENA、ENB分别接单片机的P3.4、P3.5口，控制电机M1、M2的速度。
第4章硬件电路设计
4.1键盘电路设计
键盘是由若干按钮组成的开关矩阵，它是单片机系统中最常用的输入设备，用户能通过键盘向计算机输入指令、地址和数据。键盘按其结构形式可分为编码式键盘和非编码式键盘。一般单片机系统中采用非编码键盘，非编码键盘是由软件来识别键盘上的闭合键，它具有结构简单，使用灵活等特点，因此被广泛应用于单片机系统。
4.1.1 键盘工作原理
组成键盘的按钮有触点式和非触点式两种，单片机中应用的一般是由机械触点组成的。当开关S未被按下时，输入为高电平，S闭合后，输入为低电平。由于按钮是机械触点，当机械触点断开、闭合时，会有抖动动。这种抖动对于人来说是感觉不到的，但对计算机来说，则是完全能感应到的，因为计算机处理的速度是在微秒级，而机械抖动的时间至少是毫秒级，对计算机而言，这已是一个“漫长”的时间了。
为使CPU能正确地读出输入口的状态，对每一次按钮只作一次响应，就必须考虑如何去除抖动，常用的去抖动的办法有两种：硬件办法和软件办法。单片机中常用软件法，因此，对于硬件办法我们不介绍。软件法其实很简单，就是在单片机获得输入口为低的信息后，不是立即认定S已被按下，而是延时10毫秒或更长一些时间后再次检测输入口，如果仍为低，说明S的确按下了，这实际上是避开了按钮按下时的抖动时间。而在检测到按钮释放后，再延时5-10个毫秒，消除后沿的抖动，然后再对键值处理。不过一般情况下，我们常常不对按钮释放的后沿进行处理，实践证明，也能满足要求。
4.1.2 键盘接口电路
键盘与单片机控制系统的连接如图4-1所示。
图4-1 键盘的连接
将每个按钮的一端接到单片机的I/O口，另一端接地，这是最简单的办法，如图3-3所示是电路板上按钮的接法，六个按钮S1、S2、S3、S4、S5、S6分别接到P2.5、P2.4、P2.3、P2.2、P2.1、P2.0口上。各键功能如下：S1：当S1按下时小车左转；
S2：当S2按下时小车右转；
S3：当S3按下时小车加速行驶；
S4：当S4按下时小车减速行驶；
S5：当按S5键时小车前进；
S6：当按S6键时小车后退；
4.2 LED显示电路设计
LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。小车上的显示器用来显示加减速的脉冲数。LED显示器，是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大约为1:10，可以显示各种文字、数字。有机LED 显示屏的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也可以照看不误，比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛的应用前景。
4.2.1 LED显示器的结构与原理
LED显示器有七条发光二极管组成用以显示字段，并带有一个小数点dp。共阳极接法就是将LED的所有阳极并联接入+5V电压，当某一字段为“0”时，对应字段就点亮。将七段发光二极管阴极连接在一起，称为共阴极法，当某个字段的阳极为高电平时，对应的字段就点亮。
点亮LED显示器有两种方式，分为静态点亮和动态点亮。
动态显示，就是一位一位的轮流点亮各位显示器。对于每一位显示器而言，每隔一段时间点亮一次，显示位的亮度主要由导通电流、点亮时间与间隔时间的比例决定。动态显示因为其硬件成本较低，所以在多位显示时得到广泛的使用。
静态显示，就是显示某一字符时，相应的发光二极管恒定的导通或截止，每一位显示都需要一个八位的输出端口控制，占用的硬件较多，一般多用于显示位数较少的场合使用。
为了显示字符，要为LED显示器提供显示段码，组成一个“8”字形的七段，再加上一个小数点位，共计八段，因此提供LED显示器的显示段码为1个字节。各段码位的对应关系如下表4-1。
4.2.2 LED显示器接口电路
图4-2为LED显示器接口电路，P0口作为段数据口，接LED显示器的各段输出相应位的显示数据的段数据，使某一位显示出一个字符。P1口作为扫描口，接显示器的公共端，选择显示器。依次改变P1口输出的高电平及P0口输出对应的段数据，显示器就显示出相应的字符。
图4-2 LED显示器接口电路
图6-2 原理图（2）
线控两轮平衡车的建模与控制研究
线控两轮平衡车的建模 与控制研究 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
线性系统理论 上机实验报告 题目：两轮平衡小车的建模与控制研究 完成时间：2016-11-29 1.研究背景及意义 现代社会人们活动范围已经大大延伸，交通对于每个人都十分重要。交通工具的选择则是重中之重，是全社会关注的焦点。 随着社会经济的发展，人民生活水平的提高，越来越多的小汽车走进了寻常百姓家。汽车快捷方便、省时省力，现代化程度高，种类繁多的个性化设计满足了不同人的需求。但它体积大、重量大、污染大、噪声大、耗油大、技术复杂、使用不便、价格贵、停放困难，效率不高，而且还会造成交通拥堵并带来安全隐患。相比之下，自行车是一种既经济又实用的交通工具。中国是自行车大国，短距离出行人们常选择骑自行车。自行车确实方便，但在使用之前需要先学会骑车，虽然看似简单，平衡能力差的人学起来却很困难，容易摔倒，造成人身伤害。另外，自行车毕竟不适宜长距离的行驶，遥远的路程会使人感到疲劳。 那么，究竟有没有这样一种交通工具，集两者的优点于一身呢？既能像汽车一样方便快捷又如自行车般经济简洁，而且操作易于掌握，易学又易用。两轮自平衡车概念就是在这样的背景下提出来的。 借鉴目前国内外两轮自平衡车的成功经验，本文提出的研究目标是设计一款新型的、结构简单、成本低的两轮自平衡车，使其能够很好地实现自平衡功能，同时设计结果通过MATLAB进行仿真验证。
2.研究内容 自平衡式两轮电动车是一个非线性、强耦合、欠驱动的自不稳定系统，对其控制策略的研究具有重大的理论意义。我们通过分析两轮平衡车的物理结构以及在平衡瞬间的力学关系，得到两轮车的力学平衡方程，并建立其数学模型。运用MATLAB 和SIMULINK 仿真系统的角度θ、角加速度? θ、位移x 和速度的? x 变化过程，对其利用外部控制器来控制其平衡。 3.系统建模 两轮平衡车的瞬时力平衡分析如图1所示。下面将分析归纳此时的力平衡方程[1-3]，并逐步建立其数学模型。 对两轮平衡车的右轮进行力学分析，如图2所示。 依据图2对右轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R R R R M X f H ? - (1) R R R R J C f R ??? =- (2) 同理，对左轮进行受力分析，并建立其平衡方程： =R L L L M X f H ? - (3) L L L L J C f R ??? =- (4) 两轮平衡车摆杆的受力分析如图3所示，由图3可以得到水平和垂直方向的平衡方程以及转矩方程。 水平方向的平衡方程： H H x R L p m +=? ? (5) 其中θsin L x x m p +=，则有：
无线遥控玩具小车设计与制作
“发明杯”大学生创新大赛作品题目: 无线遥控玩具小车设计与制作
目录 摘要 (1) 引言 (3) 1 方案设计与论证 (4) 1.1 直流调速系统 (4) 1.2 防碰撞系统 (5) 1.3 显示系统 (5) 2 硬件设计 (5) 2.1 小车系统框图 (5) 2.2 单片机最小系统设计 (6) 2.3 电机驱动电路设计 (7) 2.4 遥控发射接收电路设计 (9) 2.4.1 无线发送电路 (10) 2.4.2 无线接收电路 (11) 2.5 检测系统设计 (11) 2.5.1 速度检测设计 (11) 2.5.2 防跌落系统设计 (12) 2.5.3 防碰撞系统设计 (13) 2.6 显示电路设计 (13) 2.7 单片机I/O口的分配 (14) 2.8 电源设计 (14) 2.9 小车车体设计 (14) 3 软件设计 (15) 3.1 主程序设计 (15) 3.2 PWM子程序设计 (17) 3.3 遥控子程序 (18) 3.4 防跌落、碰撞子程序 (20) 3.5 显示子程序 (21) 4 结果分析及结论 (22) 5 谢辞 (23)
6 参考文献 (23) 附件1 程序清单 (24) 附件2 硬件电路图 (33) 附件3 电路PCB图 (34)
无线遥控玩具小车设计与制作 摘要:80C51单片机是一款八位单片机，他的易用性和多功能性受到了广大使用者的好评,该课题的基本思想是设计一台能够遥控行走并自动回退防止跌落的机器小车。遥控接收端以 80C51 单片机为控制核心,其中数据的发射和接收部分通过无线通讯模块完成。可通过发射端来控制小车的直流电机实现无极调速, 遥控小车进行转向, 并能在液晶上显示出小车的实时速度值。小车还能自动检测落差较大的落差，遇到楼梯等低处会自动回避，以防止小车由高处摔落。 关键词:80C51单片机、PWM调速、遥控小车
基于单片机的智能照明控制系统设计[1]
设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX
基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。
目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计
基于单片机的两轮自平衡车控制系统设计 摘要 两轮自平衡车是一种高度不稳定的两轮机器人，就像传统的倒立摆一样，本质不稳定是两轮小车的特性，必须施加有效的控制手段才能使其稳定。本文提出了一种两轮自平衡小车的设计方案，采用重力加速度陀螺仪传感器MPU-6050检测小车姿态，使用互补滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合。系统选用STC 公司的8位单片机STC12C5A60S2为主控制器，根据从传感器中获取的数据，经过PID算法处理后，输出控制信号至电机驱动芯片TB6612FNG，以控制小车的两个电机，来使小车保持平衡状态。 整个系统制作完成后，小车可以在无人干预的条件下实现自主平衡，并且在引入适量干扰的情况下小车能够自主调整并迅速恢复至稳定状态。通过蓝牙，还可以控制小车前进，后退，左右转。 关键词：两轮自平衡小车加速度计陀螺仪数据融合滤波 PID算法 Design of Control System of Two-Wheel Self-Balance Vehicle based on Microcontroller Abstract Two-wheel self-balance vehicle is a kind of highly unstable two-wheel robot. The characteristic of two-wheel vehicle is the nature of the instability as traditional inverted pendulum, and effective control must be exerted if we need to make it stable. This paper presents a design scheme of two-wheel self-balance vehicle. We need using gravity accelerometer
汽车智能照明控制系统设计
毕业设计（论文） 汽车智能照明控制系统 学生姓名： 学号： 所在系部： 专业班级： 指导教师： 日期：二〇一七年五月
学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密□，在年解密后适用本授权书。 2、不保密□。 （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：年月日 导师签名：年月日
摘要 在当今社会，人们生活得到了极大的提高，汽车拥有量也在不断增加。汽车作为快捷方便的交通工具，给我们的生活带来了诸多方便，同时也带来不少的交通安全问题。汽车照明系统作为现代汽车的必备安全系统之一，在安全性方面有很多值得改进的地方。大部分的汽车的照明系统目前还是以传统手动操作为主，因此，实现汽车照明的智能控制是非常有必要的。 本文首先对汽车智能照明控制系统的研究背景和国内外概况作了简要介绍，给出了设计任务要求和总体设计方案，并根据实际情况做了硬件设计。硬件设计部分包括主控部分、电源设计部分、数据采集部分和模拟车灯控制部分。本设计是通过STM32单片机对传感器采集到的数据进行分析后对模拟车灯进行控制，控制的具体步骤通过软件编程实现。本文还对实物模型的制作流程作了简单介绍，并给出了实物图。最后对现阶段的研究进行总结并得出了结论，最终结论表明该系统在实际应用中是可行的。 关键词：汽车车灯;STM32F103C8T6;传感器
汽车车灯控制系统讲解
信息科学与技术学院微机原理与接口技术 课程设计报告 题目名称：汽车车灯控制系统 学生姓名：吴权权 学号： 2009082190 专业年级：计科09-1班 指导教师：裘祖旗 时间： 2012-1-12
目录 1．题目及要求 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 要求 (1) 2.功能设计 (1) 2.1 汽车图形 (1) 2.2 汽车左转 (1) 2.3 汽车右转 (1) 2.4 汽车前进 (1) 2.5 汽车倒退 (1) 2.6 汽车停止 (1) 2.7 响铃模块 (1) 3.主流程图 (2) 4.详细设计 (3) 4.1 汽车图形显示 (3) 3.2 汽车停止、转向、倒车的指示 (3) 5.结果显示 (4) 5.总结 (7) 6、程序代码 (8)
1．题目及要求 1.1 题目 汽车车灯控制系统 1.2 要求 1)实现停止时的指示灯； 2)实现汽车转向时指示 3)实现倒车指示 4)扩展功能：实现倒车的声音提示 2.功能设计 2.1 汽车图形 功能：用汇编语言在dos下实现一个汽车的图形，和四盏灯。 2.2 汽车左转 功能：按’A’键，实现汽车的左转，左前、左后指示灯亮，右前、右后指示灯灭。 2.3 汽车右转 功能：按’D’键，实现汽车的右转，左前、左后指示灯灭，右前、右后指示灯亮。 2.4 汽车前进 功能：按’W’键，实现汽车的向前行驶，并且四盏指示灯全灭。 2.5 汽车倒退 功能：按’S’键，实现汽车的倒退行驶，并且后面2盏指示灯全亮，前面2盏指示灯全灭。 2.6 汽车停止 功能：按’B’键，实现汽车的停止，并且四盏指示灯全亮和倒车提示音。 2.7 响铃模块 功能：汽车停止时，提供倒车提示音。
智能照明系统设计方案
智能照明系统 1、概述 办公环境不仅要有足够的工作照明，更应营造一个舒适的视觉环境，减少光污染。现代办公楼的照明已经成为直接影响办公效率的主要因素之一，因此,越来越引起人们的高度重视。做好照明设计，加强照明控制设计，已成为现代智能办公大楼的一个重要内容。据国内外有关资料介绍，办公照明用电量占整幢大楼能耗的约1/3，办公照明的设备费用（包括照明器件和配布线工程费）约占电气工程费用的10%以上，因此选择合理的照明方案，配置先进的控制系统，不仅能大大简化穿管布线的工作量，而且能有效地节约能源，降低用户运行费用，提高大楼管理水准，具有极大的经济意义和社会效益。在一些欧美发达国家，照明系统的智能化控制已成为智能化大楼不可分割的组成部分，而且应用范围越来越广。 智能照明控制系统的技术，随着现代建筑技术的发展而不断更新以适应各种建筑结构布局，不同灯具的选配，实现多样化的控制模式。由于这是一个开放式的系统，采用标准接口可以方便地与其它系统诸如BA、安保、消防等相互连接完成系统集成功能；同时利用系统配备的监控软件，大楼管理工作人员借助“友好”的用户界面，能极其方便地遥控、监控大楼所有控制设备的工作状态。 2、智能照明系统 长期以来智能照明在国内一直受到忽视，绝大多数建筑物仍然沿用传统照明控制方式。部分智能区域照明和定时开关功能，很难实现调光、场景控制等负责多变的功能，澳洲奇胜的C－BUS正是为了满足这些更高的照明需求而开发出来的新一代智能照明控制系统。就照明管理系统而言，它不仅要控制照明光源的发光时间、亮度来配合不同应用场合做出相应的灯光处理，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活适应未来照明布局和控制方式变更等要求。一个优秀的智能照明系统可以提升照明环境的品质，确保在建筑物里工作和生活群体的舒适和健康。
我的心爱的玩具遥控汽车范文
篇一:《我心爱的遥控车作文600字》 在我回到老家以后，妈妈答应我给我买一辆遥控汽车。听了这个消息以后，我兴奋得不得了。因为，我一直想要一辆遥控汽车，我的愿望就要实现了，所以，我高兴得不得了这辆遥控汽车的车体是红色的。车头很宽像鲸鱼的嘴，驾驶室上罩着一层亮晶晶的外壳，它还附有天窗，四个轮子的中心是空的，他的天线藏在车的内部，前轮加有减震装置，上面还有一些小突起，他的车牌号是TOPsurpassS6它启动的时候，会发出突突的声音和真的车一样，刹车时也会发出更正的车一样的刺耳的声音。车的底部还有微调装置。我每天都要把遥控汽车拿出来玩一玩，我双手的拇指互相配合这操控遥控车的按钮。遥控车时而疾驰，时而慢行，时而左转，时而右转。我不仅别出心裁地把几个饮料瓶摆成一排，让遥控！汽车在里面走S形路线前进；！我还学着动画片《雷速登闪电冲锋》里的样子，在汽车急速前进的时候情况下猛打转向，完成飘移特技。一天我正在写作业，遇到了一道拦路虎挡住了我的去路，阻断了我的思路，怎么也想不出来。我索性放下笔，玩起遥控车来。我打开车底开关，启动汽车，忽然，我仿佛听见遥控车鼓励我说孟凡鸿，不要灰心，你在好好想一想，一定能做出来这道题。于是，我放下遥控车汽车继续写作业。自从有了这台遥控汽车以后，我的课余生活更加丰富多彩。我真喜欢这辆遥控汽车啊！内蒙古赤峰市克什克腾旗经棚镇经棚二小学五年级:孟凡鸿 篇二:《我心爱的玩具战斗车作文》 [我心爱的玩具战斗车作文] 我心爱的玩具战斗车慈溪市逍林镇中心小学二（1）班陈荣涛我有一辆心爱的玩具战斗车，它是我舅舅给我买的，我心爱的玩具战斗车作文，小学二年级作文《我心爱的玩具战斗车作文》。玩具战斗车长长的、扁扁的。它的特征是什么样的信息他都能很快地查到，在一万米以内的敌人它都能看到，还有敌人攻击它的时候，它能很快地躲开，很快地攻击敌人，很快地把敌人杀得一干二净。它用激光炮攻击敌人，敌人躲开也没用，因为激光炮会跟踪敌人，有信息发送器不论怎么干扰它信息也会发送出去。车内还有加速器，可以让他跑得比流星还要快。还有防护罩，无论你怎么样的进攻都打不破防护罩。我心爱的玩具战斗车真酷啊！指导老师岑幼芬 篇三:《我心爱的玩具》 我心爱的玩具作文 我的玩具应有尽有，像火车侠、变形金刚、回力汽车等，它们给我的欢乐是一时的，而我自己收集的恐龙套餐，给予我的快乐却是长久的。打开盒盖，庞大的恐龙阵容便展现在我的面前，它们有凶恶无比的、称王称霸的霸王龙；有顶盔戴甲的剑龙和坦克龙；有神去爬大的雷龙和梁龙；有两足行走的吉龙和鸭嘴龙；有身躯粗长、尾大如锤的包头龙。天上有翼龙，翱翔展翅；海内有鱼龙，穿游碧波。个个栩栩如生。有时候学习累了，我便把它们拿出来，理在沙子中，然后拿出小刷子，把它们小心翼翼的从沙砾中取出来，犹如考古家发现了恐龙化石；有时候，我还在书桌上摆几棵假树，再放上几只恐龙，好像又来到了古老的侏罗纪公
汽车自适应前大灯控制系统的设计
汽 车 自 适 应 前 大 灯 控 制 系 统 设 计 同组成员：。。。 指导教师: 。。。
目录 1前言 (4) 2汽车AFS系统的国内外研究现状 (5) 3自适应前大灯研究的意义 (7) 4汽车自适应前大灯系统总体设计 (8) 4.1 汽车AFS系统的结构组成与基本功能 (8) 4.2 汽车AFS系统的基本原理 (10) 4.3汽车AFS系统建模 (10) 4.3.1线性二自由度汽车模型 (11) 4.3.2前大灯光轴水平方向模型 (11) 4.3.3步进电机模型 (13) 4.3.4前大灯光轴垂直方向调节模型 (13) 4.4PID控制 (14) 4.5云模型控制 (16) 5 汽车AFS控制系统硬件电路设计 (18) 5.1 STC12C5A60AD单片机 (18) 5.2车速信号调理电路 (18) 5.3方向盘转角信号调理电路 (18) 5.4步进电机驱动电路 (19) 5.5电源及断电保护电路 (20) 6汽车AFS控制系统软件设计 (21) 6.1系统软件功能分析 (21) 6.2系统软件设计 (21) 7结论 (23) 摘要：本设计主要完成以传感器作为检测器并通过软件的设计实现适时地对前
大灯灯光调节，从而实现对汽车灯光的自适应控制。这次设计是传感器技术和现代控制技术在汽车制造业中的应用，并且设计了控制系统的硬件电路设计，通过传感器检测到车速和方向盘转角，车身高度的变化，把信号输入单片机中通过程控步进电机执行组件的动作。步进电机的实际转动位置通过位置传感器回馈给MCU，MCU根据不仅电机目标位置与实际位置之差发出调节修正指令，完成调光过程。此设计能免去驾驶员对灯光的反复操作。提高了驾驶安全性和舒适性，减少由于驾驶员对灯光操作及灯光的阴影区多带来的交通事故，也大大挺高了汽车前大灯运行的可靠度。 关键词：汽车、自适应、控制；
舞台灯光控制系统的设计与研究 雷树培
舞台灯光控制系统的设计与研究雷树培 发表时间：2017-12-18T09:51:34.810Z 来源：《基层建设》2017年第26期作者：雷树培[导读] 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。 广州市东进软件开发有限公司广东广州 511450 摘要：随着生活水平的不断提高，人们对文化生活也有了更高的追求，观看舞台表演的人越来越多，为了更好的满足观众日益增长的观看需求，这也对舞台效果提出了更高的要求。在舞台表演中，舞台的灯光是其中一项十分重要的影响因素，其发挥着重大的作用，可以烘托和渲染舞台效果。近些年来，舞台的灯光技术随着科技的进步取得了不错的发展，越来越多的舞台灯光控制系统被应用到舞台上。随 着人们对灯光效果的追求越来越多，舞台的灯光控制系统的设计也逐渐复杂。本文针对舞台灯光控制系统的设计和研究进行深入的分析。 关键词：舞台灯光；控制系统；设计；舞台效果引言 随着经济的发展，人们的文娱生活也逐渐丰富。越来越多的人们去观看舞台表演，为了更好的进行观赏，观众对舞台效果也提出了越来越高的要求。舞台灯光在提升舞台效果中发挥着重要的作用，优质的舞台灯光可以完美的烘托舞台氛围，而且，舞台灯光的作用还不止于此，它还可以增强舞台艺术的渲染力，为舞台效果提供不同的时间和空间的场景效果，可以说为对舞台表演起到了支撑作用。所以，本文对舞台灯光的控制系统进行研究，分析其中设计和研究的原理。 1.舞台灯光的光源介绍 在舞台灯光中，光源可以满足舞台上对灯光的多种需求，还可以给舞台表演提供丰富的色彩。目前，在舞台上应用了很多光源，种类比较复杂，而且因为光源的发光原理不尽相同，所以将光源分成了发光光源、辐射光源和放电光源等。而且又因为光源的灯内压强不同，放电光源又被分为了超高压、高压和低压三种放电光源。一般在舞台设计中，最常用的就是超高压放电光源灯。而且舞台设计中应用比较频繁最高的是热辐射光源，常见的有白炽灯和卤钨灯两种，这两种灯有着不同的光辐射特性，在使用的过程中，拥有较小的色温和光通的衰减幅度。 2.舞台灯光控制系统的发展情况 从很早以前我们就开始使用舞台灯光控制系统，目前，我国的舞台灯光经历了从国外进口，到仿制外国先进产品，发展到现在的可以独立设计和制造舞台灯光，我国的舞台灯光控制技术取得了巨大的进步，完成了重大转变。发展到目前为止，我国的舞台电脑控制系统的处理器已经是以8位和16位为主了【1】。为了对舞台灯光信号进行更好的传输，采用无线的方式来控制舞台电脑灯光系统的数据传输，并且这种信号传输的方式有着更高的可靠性。 3.舞台灯光控制系统的设计 3.1舞台灯光控制系统的设计方案 在设计舞台灯光控制系统时，要先明确舞台灯光控制系统的有关性能要求，主要表现在五个方面：首先要求舞台灯光控制系统必须要能够支持标准的数字接口DMX512通信协议，这样就可以保证大多数的DMX512灯光数据都可以通过电脑灯控来进行运行；其次，需要通过无限传输的形式来传输相关的数据，实现通过无线数据传输来连接灯光控制台和电脑灯；接下来，要求DMX512的控制通道中要拥有光圈通道、聚集通道、色温控制通道等；第四点，就是要求舞台灯光控制系统有较好的切换效果功能，且要有比较稳定的场景；最后一点就是要求舞台灯光控制系统要包含18路步进电机的驱动系统，而且这个系统中要有图案变化机、光闸电机和CMY颜色混合电机等。 另外，在设计舞台灯光控制系统时，连接灯光控制系统和光源步进电机驱动模块的纽带应该是无线通信。在选择无线通信系统时，可以选择单片射频收发芯片NRF905以及其他外围元件，当数据处理器发出DMX512信号时，NRF905模块就会将收到的信号传输到步进机的译码处理器中，然后处理器就会就会发出相应的指令。在处理信号的过程中，根据以往实际应用得出来的结果显示，将STM32F103VET6当做是舞台电脑灯信号处理控制系统的主控器。为了使所有的步进电机都受到舞台电脑等控制系统的控制，我们可以让所有的PWM端口都连接在速度相同的步进电机上。 3.2舞台电脑灯的内部系统 舞台电脑灯的内部系统包括机械控制系统和光学控制系统两种。其中，机械控制系统包括CMY颜色混合电机、18步进电机以及X轴和Y 轴等。通过分析电脑灯的工作原理以及其应用特点，我们将舞台电脑灯的控制系统又进行了划分，分为以下九种：关闸、调焦控制、频闪、旋转、特效自传和CMY颜色混合等【2】。 在光学设计中，我们需要慎重考虑光源的光通量的利用率。光学系统在舞台电脑灯中应该考虑的性能指标有很多种，包括光斑的大小、饱和度以及均匀性等等。一般有两种因素可以影响到这些性能指标，其一就是在光路设计中的镜面反射系统，表面存在着一些纹路，并且有刻度的抛物面反光镜，这些反光镜可以产生比较均匀的混合光束；其二就是有关光源的使用材料以及这些材料的整体系统结构。目前，业内使用最好的就是1200W短弧双端金属气体放电灯管，这种灯管有很多特点，比如有稳定的显色性、很高的亮度、较高的色温等等。当周围的灯光变暗的时候，短弧放电灯管仍然可以保持比较好的色温。但是，没有绝对完美的事物，这种灯管也有一定的缺陷，由于这种灯管是通过内部填充剂通过电弧来成像的，所以有的时候它会出现电弧光失效或者色带失效的现象。 3.3舞台电脑灯控制系统的步进电机选型 步进电机是一种通过脉冲来控制信号的一种设备，它可以将信号转换成角度信号，在舞台电脑灯控制系统中应用十分普遍。步进电机的种类也十分的多，像是反应式步进电机、永磁式步进电机以及混合式步进电机等，在设置舞台电脑灯控制系统时，可以根据周围条件因素的限制或者是灯光需求选用不同种类的步进电机。 3.4舞台灯光控制系统的硬件设计 组成舞台的灯光控制系统少不了各种各样的硬件设备，所以我们应该对所需要的硬件提前进行设计。舞台灯光控制系统中的硬件设计基本分为五个部分，分别是步进电机驱动控制部分、数据处理部分、温度采集高温保护模块、无线通信部分以及电源部分。这五个部分缺一不可，是相辅相成的。这些硬件系统的作用主要是进行高温保护、定位和控制X轴电机以及定位Y轴电机等等。 3.5设计舞台灯光控制系统的软件
实验七-对汽车控制系统的设计与仿真
实验七 对汽车控制系统的设计与仿真 一、实验目的： 通过实验对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，掌握控制系统性能的分析和仿真处理过程，熟悉用Matlab 和Simulink 进行系统仿真的基本方法。 二、实验学时：4 个人计算机，Matlab 软件。 三、实验原理： 本实验是对一个汽车运动控制系统进行实际设计与仿真，其方法是先对汽车运动控制系统进行建摸，然后对其进行PID 控制器的设计，建立了汽车运动控制系统的模型后，可采用Matlab 和Simulink 对控制系统进行仿真设计。 注意：设计系统的控制器之前要观察该系统的开环阶跃响应，采用阶跃响应函数step( )来实现，如果系统不能满足所要求达到的设计性能指标，需要加上合适的控制器。然后再按照仿真结果进行PID 控制器参数的调整，使控制器能够满足系统设计所要求达到的性能指标。 1. 问题的描述 如下图所示的汽车运动控制系统，设该系统中汽车车轮的转动惯量可以忽略不计，并且假定汽车受到的摩擦阻力大小与汽车的运动速度成正比，摩擦阻力的方向与汽车运动的方向相反，这样，该汽车运动控制系统可简化为一个简单的质量阻尼系统。 根据牛顿运动定律，质量阻尼系统的动态数学模型可表示为： ? ??==+v y u bv v m & 系统的参数设定为：汽车质量m =1000kg ， 比例系数b =50 N ·s/m ， 汽车的驱动力u =500 N 。 根据控制系统的设计要求，当汽车的驱动力为500N 时，汽车将在5秒内达到10m/s 的最大速度。由于该系统为简单的运动控制系统，因此将系统设计成10％的最大超调量和2％的稳态误差。这样，该汽车运动控制系统的性能指标可以设定为： 上升时间：t r <5s ； 最大超调量：σ％<10％； 稳态误差：e ssp <2％。 2、系统的模型表示
遥控车测试项目
遥控车测试的5项注意 随着时代的进步和经济生活水平的提高，电子遥控玩具已经广泛进入人们的生活当中。电子遥控玩具主要包括电子遥控汽车、遥控飞机、遥控机器人、遥控船、遥控动物等。其中，电子遥控汽车不仅为众多儿童所喜爱，同时也受到广大青年人的欢迎。 下面针对电子遥控汽车的电安全性能测试中需注意的几点作简要阐释。 注意1钢针短路测试 目前，遥控汽车外壳所用的材料一般是塑胶，这就要求其能够承受较强的机械强度，否则在合理的滥用测试后（跌落、拉力、扭力测试等）或冲击能量为0.7焦耳的冲击测试后，汽车外壳会被损坏，以致不同极性间的绝缘层可以被钢针短路。这是模拟小孩子在玩耍过程中，由于天生好动，可能会把针，螺丝刀，铁线之类的导电物体从玩具外壳的孔，缝等外伸进玩具里，从而产生短路现象，引起温升过高、起火、爆炸等对人产生伤害的危险问题。 如图： 充电口可以被钢针短路
冲击测试后，外壳破裂，内部电路可以被钢针短路 滥用测试后，外壳移位，内部电路可以被钢针短路 解决方法： 1.电源加装保护装置； 2.将内部电路封装，此封装能经受相关的滥用测试； 3.更换质量更好的塑胶外壳，如pc、pvc塑料等。 注意2耐潮湿和模拟电子元件失效测试（电路内部问题） 目前，遥控汽车朝着多元化发展，可以在多种环境中使用，包括水陆两栖遥控车、遥控变形车、遥控越野车等，这就要求其具备良好
的防尘和防水性能，因为无论是潮湿空气或空气中的灰尘，都会对遥控汽车内部元器件产生一定的影响，潮湿空气或灰尘会在元器件或材料表面凝聚一层膜，并渗透到材料内部，从而造成电子元器件短路、漏电或者电路击穿等危险。遥控汽车进行耐潮湿测试和模拟遥控车上的每个电子元器件失效测试，不可以产生电击危险，不可以着火，或由于温度过高而烧烫伤小孩的危险。 此电容直接跨接于电源正负极上，短路后，导致温升超出标准要求 耐潮湿测试后，形成水迹，导致电路击穿
智能照明控制系统方案设计
灯光控制系统方案
一、系统概述 系统原理概述 系统所有的单元器件（除电源外）均内置微处理器和存储单元，由一对信号线（UTP5）连接成网络。每个单元均设置唯一的单元地址并用软件设定其功能，通过输出单元控制各回路负载。输入单元通过群组地址和输出组件建立对应联系。当有输入时，输入单元将其转变为数字信号在系统总线上广播，所有的输出单元接收并做出判断，控制相应回路输出。 系统通过两根总线连接成网络。总线上不仅为每个组件提供24伏直流电源，还加载了控制信号。通过系统编程使控制开关与输出回路建立逻辑对应关系。 系统元件采用 模块化结构、并已 经有系统化产品、 系统扩展方便。同 时，通过专用接口 元件及软件，可能 直截接入电脑进行实时监控，或接入以太网进行远程实时监控。因此在设计时更加简单、灵活。 系统为分布式控制，模块化结构，可靠性高。任何控制模块均内置CPU，每个输入模块（场景开关、多键开关、红外传感器等）都可直接与输出模块（调光器、输出继电器）通讯（发送指令→接受指令→执行指令），避免了集中式结构中央CPU一旦出现故障造成整个系统瘫痪的弱点。 与BA系统的集成
诺雅照明控制系统是一个开放的系统，通过专用接口软件，可方便地与其他系统连接，如楼宇自控系统、门禁系统、保安监控系统、消防系统等。
系统结构图
二、系统功能和优点 智能照明控制系统在学校应用的功能和优点： 1、实现照明控制智能化 可用手动控制面板，根据一天中的不同时间，不同用途精心地进行灯光的场景预设置，使用时只需调用预先设置好的最佳灯光场景，使人产生新颖的视觉效果。随意改变各区域的光照度。 2、美化环境以达到吸引学生的注意力 好的灯光设计，能营造出一种温馨、舒适的环境，增添其艺术的魅力。良好的环境可以培养学生对其产生更大的兴趣，从而得到更好的学习效果。 利用灯光的颜色、投射方式和不同明暗亮度可创造出立体感、层次感，不同色彩的环境气氛，不仅使学生有个很好的学习环境，而且还可以产生一种艺术欣赏感，对课程产生强烈的研究精神。 3、可观的节能效果 由于智能照明控制系统能够通过合理的管理，根据不同日期、不同时间按照各个功能区域的运行情况预先进行光照度的设置，不需要照明的时候，保证将灯关掉；在大多数情况下很多区域其实不需要把灯全部打开或开到最亮，智能照明控制系统能用最经济的能耗提供最舒适的照明；系统能保证只有当必需的时候才把灯点亮，或达到所要求的亮度，从而大大降低了学校的能耗。 4、延长灯具寿命 灯具损坏的致命原因是电压过高。灯具的工作电压越高，其寿命则成倍降低。反之，灯具工作电压降低则寿命成倍增长。因此，适当降低灯具工作电压是延长灯具寿命的有
大学毕业设计---基于arm的两轮自平衡车模型系统设计课程
中北大学 课程设计说明书 学生姓名: *杰学号：* 学院: 仪器与电子学院 专业: * 题目: 基于ARM的两轮自平衡车模型系统设计 指导教师：李锦明职称: 副教授 2015 年1 月30 日
摘要 近年来，两轮自平衡车的研究与应用获得了迅猛发展。本文提出了一种两轮自平衡小车的设计方案，采用陀螺仪L3G4200以及MEMS加速度传感器MMA7260构成小车姿态检测装置，使用卡尔曼滤波完成陀螺仪数据与加速度计数据的数据融合。系统选用飞思卡尔32位单片机Kinetis K60为控制核心，通过滤波算法实现车身控制，人机交互等。 整个系统制作完成后，各个模块能够正常并协调工作，小车可以在无人干预条件下实现自主平衡。同时在引入适量干扰情况下小车能够自主调整并迅速恢复稳定状态。 关键词：两轮自平衡陀螺仪姿态检测卡尔曼滤波数据融合
目录 1 课程设计目的 (1) 2 设计内容和要求 (1) 2.1 设计要求 (1) 2.2 研究意义 (1) 2.3 研究内容 (2) 3 设计方案及实现情况 (2) 3.1 两轮平衡车的平衡原理 (2) 3.2 系统方案设计 (3) 3.3 系统最终方案 (6) 3.4 系统软件设计 (9) 3.5 电路调试 (16) 4 课程设计总结 (18) 参考文献 (19) 附录 (20) 致谢 (21)
1 课程设计目的 （1）掌握嵌入式系统的一般设计方法和设计流程； （2）学习嵌入式系统设计，掌握相关IDE开发环境的使用方法； （3）掌握ARM的应用； （4）学习掌握嵌入式系设计的全过程； 2 设计内容和要求 2.1 设计要求 （1）学习掌握基于ARM Cortex-M4内核的Kinetis K60系列单片机的工作原理及应用；（2）学习掌握加速度计、陀螺仪的工作原理及应用； （3）设计基于PID控制的两轮自平衡车模型系统的工作原理图及PCB版图； 2.2 研究意义 近年来，随着电子技术的发展与进步，移动机器人的研究不断深入，成为目前科 学研究最活跃的领域之一，移动机器人的应用范围越来越广泛，面临的环境和任务也 越来越复杂，这就要求移动机器人必须能够适应一些复杂的环境和任务。比如，户外 移动机器人需要在凹凸不平的地面上行走，有时环境中能够允许机器人运行的地方比 较狭窄等。如何解决机器人在这些环境中运行的问题，逐渐成为研究者关心的问题[1]。 两轮自平衡机器人的概念正是在这样一个背景下提出来的，这种机器人区别于其 他移动机器人的最显著的特点是：采用了两轮共轴、各自独立驱动的工作方式(这种驱 动方式又被称为差分式驱动方式)，车身的重心位于车轮轴的上方，通过轮子的前后移 动来保持车身的平衡，并且还能够在直立平衡的情况下行驶。由于特殊的结构，其适 应地形变化能力强，运动灵活，可以胜任一些复杂环境里的工作。 两轮自平衡机器人自面世以来，一直受到世界各国机器人爱好者和研究者的关 注，这不仅是因为两轮自平衡机器人具有独特的外形和结构，更重要的是因为其自身 的本质不稳定性和非线性使它成为很好的验证控制理论和控制方法的平台，具有很高 的研究价值。
无线遥控模块的应用案例遥控玩具车
前几天我大哥给我一岁多的侄子买了一个儿童玩的电动车，就是那种小孩子坐在上面大人拿着遥控器控制车的行进方向和速度的那种。但是在一次我陪侄子玩的时候却出现了遥控器失灵的现象，差点让我可爱的小侄子受伤。 具体情况是这样的： 那天下午我带着我小侄子在马路上玩，他刚开始坐上那个遥控车很是兴奋，就一直自己晃这那个扶手自己喊着我也听不懂的什么话，我刚开始也是有点担心他自己坐不好掉下来受伤，就一直没有离遥控车多远，最远也就一二十米。玩了有一会觉得也不会有什么危险我也就懒得追着电车跑，我就坐在了路边一直在控制着电车，谁知道还没有十分钟，电车在我的控制下就驶出了距离我将近50米。我突然发现遥控器失灵了！电车也停不下来，而我们的运气也相当的不好，对面正好过来了一个大人骑着电动车，而我小侄子的玩具车一直在向那辆行驶着的电动车跑去，当时我就着急了，把遥控器放旁边就跑过去，我小侄子也可能觉得有点害怕就开始哭，幸好那个骑电动车的人及时停下了他的车，并且抓住了我们的遥控电动车把我小侄子抱了出来。 我正好有一同学在一家专业做儿童遥控车的厂家上班，我就打电话过去问了一下是什么问题，他说他也不知道，应该是遥控器里面的模块和电动车里面的模块出了问题，但是他们并不管这个。无奈，我就百度搜了无线收发模块这个关键字。找到了一家叫安阳新世纪电子研究所的公司。这个公司是专业研发和生产无线收发模块的。我看着这个无线收发模块就是用在遥控器和电动遥控车里面的核心部件。就打电话过去咨询了是什么问题。这次我终于明白了是什么问题。 安阳新世纪的所长给我讲了一下这个问题的所在。一般的儿童电动车里面用的模块是2.4G 遥控模块，但是他们也有一款2.4G无线遥控模块JF24D-TX/RX 这款模块02版本之前也出现过这种问题，就是在控制范围内是可以实现想要控制的功能的，但是如果你一直按着发射按钮不松手一直往远处走，当你走出控制范围的时候，你会发现控制会失灵，也就是接受端的LED灯一直在亮，也就是我们说的“死机”。他们公司也意识到这个问题存在的，所以他们也就这个问题做了产品的升级和更改，现在他们的模块03版本就不会出现死机的状况，当超出控制范围时接收模块会自动关闭，停止工作，这样就不会出现遥控失灵的情况了。我了解之后向我那个同学说了这个问题，他向他的领导反应了这个问题，同时也提出了解决方法，他的领导听后也是感觉很有道理，所以他们的公司现在通过我那一同学又重新从安阳新世纪进了一些他们的新模块，投入到他们的产品上。现在他们的产品也因为这个特性卖的也比同行卖的多。我那一同学的岗位也有了相应的提高。 我那一同学每次见到我就说很感谢我，其实这也是我从生活中发现的这个问题，但是对很多孩子安全还有我那一同学的职场有了很多帮助。
汽车车灯控制系统DOC
信息科学与技术学院微机原理与接口技术课程设计报告 题目名称：汽车车灯控制系统
目录 1．题目及要求 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 要求 (1) 2.功能设计 (1) 2.1 汽车图形 (1) 2.2 汽车左转 (1) 2.3 汽车右转 (1) 2.4 汽车前进 (1) 2.5 汽车倒退 (1) 2.6 汽车停止 (1) 2.7 响铃模块 (1) 3.主流程图 (2) 4.详细设计 (3) 4.1 汽车图形显示 (3) 3.2 汽车停止、转向、倒车的指示 (3) 5.结果显示 (4) 5.总结 (7) 6、程序代码 (8)
1．题目及要求 1.1 题目 汽车车灯控制系统 1.2 要求 1)实现停止时的指示灯； 2)实现汽车转向时指示 3)实现倒车指示 4)扩展功能：实现倒车的声音提示 2.功能设计 2.1 汽车图形 功能：用汇编语言在dos下实现一个汽车的图形，和四盏灯。 2.2 汽车左转 功能：按’A’键，实现汽车的左转，左前、左后指示灯亮，右前、右后指示灯灭。 2.3 汽车右转 功能：按’D’键，实现汽车的右转，左前、左后指示灯灭，右前、右后指示灯亮。 2.4 汽车前进 功能：按’W’键，实现汽车的向前行驶，并且四盏指示灯全灭。 2.5 汽车倒退 功能：按’S’键，实现汽车的倒退行驶，并且后面2盏指示灯全亮，前面2盏指示灯全灭。 2.6 汽车停止 功能：按’B’键，实现汽车的停止，并且四盏指示灯全亮和倒车提示音。 2.7 响铃模块 功能：汽车停止时，提供倒车提示音。
3.主流程图 No Yes Yes RET No Yes RET No Yes RET No Yes RET No Yes RET No 非定义字符 RET Yes 开始 与W 比较 有无按健 退出 等待 与A 比较 与D 比较 调用DRAW_W 调用DRAW_A 调用DRAW_D 与S 比较 调用DRAW_S 和响铃函数 与B 比较 调用STOP 与空格比较
智能照明控制系统设计方案
正奇金融广场 智能照明控制系统 设 计 方 案 书 项目名称：正奇金融广场 项目类别：智能照明控制系统 文本类型：设计方案
概述 *****多功能商业大楼。该大楼智能照明控制系统为地上二至五层，其主要功能区有上百间商铺，走廊，卫生间及一些公共区域。
第一部分：前言 网络时代的发展，应引入智能化的概念。在传统的楼宇自控系统中，一般只包括了综合布线、计算机网络、安防、消防、闭路电视监控等子系统。但近年来，随着经济的发展和科技的进步，人们对照明灯具节能和科学管理提出了更高的要求，使得照明控制在智能化领域的地位越来越重要。而在楼宇大厦建设热潮中，各大公司企业和他们的建设者也意识到了智能照明的重要性。商业楼宇大功率动力和制冷设备比重较少，照明灯具则相对比重更多。使用照明控制系统，更能体现其在节能与管理方面的优势，提高学校的科学管理水平。 节能是照明控制系统的最大优势。传统的楼宇公共区域照明工作模式，只能是白天关灯，晚上开灯。而采用了智能照明控制系统后，我们可以根据不同场合、不同的人流量，进行时间段、工作模式的细分，把不必要的照明关掉，在需要时自动开启。同时，系统还能充分利用自然光，自动调节室内照度。控制系统实现了不同工作场合的多种照明工作模式，在保证必要照明的同时，有效减少了灯具的工作时间，节省了不必要的能源开支，也延长了灯具的寿命。 第二部分：商场用电现状 2.1商场用电概述 随着改革开放的不断深入和发展，各行各业正在发生着日新月异的变化，建筑行业的崛起和变化更是来势迅猛、内容纷繁，现代化的建筑千姿百态、造型各异并逐步呈现出高、大、全、新的特点。现代建筑的层数越来越高，占地面积越来越大，内部设施越来越完善，功能越来越齐全，所用设备和材料则越来越新。商业建筑的发展必然伴随着照明创新的繁荣，现代商业建筑照明设计的发展趋势