布料车PLC控制系统设计
摘要
随着技术的发展，其控制功能不断增强，可编程程序控制器还可以进行算术运算，模拟量控制、顺序控制、定时、计数等，并通过数字，模拟的输入、输出控制各种类型的机械生产过程。长期以来，PLC及其网络控制系统始终战斗在工业自动化控制行业的主战场，其提供的安全和完善的解决方案，为各种各样的自动化设备提供了非常可靠的控制应用，在电力、冶金、化工、机械等行业发挥了重大作用，被公认为现代工业自动化三大支柱之一。
PLC是以微处理器为基础，综合了计算机技术与自动控制技术为一体的工业控制产品，是在硬接线逻辑控制技术和计算机技术的基础上发展起来的。通常把PLC认为是由等效的继电器、定时器、计数器等元件组成的装置。本文详细阐述了应用西门子公司的具有高性能价格比的微型可编程控制器S7-300 系列PLC 控制系统。利用该系统来进行布料车PLC控制系统设计，这一控制系统的实现和应用,充分体现了PLC 系统在工业的应用,以及根据设计和不同的需求改变数据和状况,还可以使其应用的范围更加广泛。
关键字：可编程控制器（PLC）；布料车往复运动；S7系列S7-300
目录
第一章前言 (2)
1.1 PLC的基本概念 (2)
1.2 PLC的基本结构 (2)
1.3 PLC的工作原理 (3)
第二章设计方案分析 (5)
2.1 布料车PLC控制系统设计 (5)
2.2 往复运动的实现要求 (6)
2.3 设计系统要求 (6)
第三章系统设计 (7)
3.1 PLC控制系统的开发步骤 (7)
3.2 PLC的选型原则 (7)
3.3 布料车程序设计元器件选择 (8)
第四章原理控制线路图 (8)
4.1 电机主线路控制原理图 (8)
4.2 PLC I/O分配表及接线原理图 (9)
4.2.1布料车控制系统I/O分配表 (9)
4.2.2接线图 (9)
4.3 系统流程图 (11)
4.4 状态转移图 (11)
4.5控制程序梯形图 (13)
第五章系统仿真与运行 (18)
5.1 组态 (18)
5.2 调用函数 (18)
5.3完成仿真 (19)
5.3.1 单周期工作模式 (19)
5.3.2 连续循环工作模式 (21)
结论 (24)
参考文献 (25)
第一章前言
可编程序控制器(Programmable Logic Controller)是以微处理器为核心, 综合了微电子技术、自动化技术、网络通讯技术于一体的通用工业控制装置。世界上第一台可编程序控制器产生于1969年，是由当时美国数字设备公司（DEC）为美国通用汽车公司（GM）研制开发并成功应用于汽车生产线上，被人们称为可编程序逻辑控制器（Programmable Logic Controller），简称PLC。在70年代，随着电子及计算机技术的发展，出现了微处理器和微计算机，并被应用于PLC中，使其具备了逻辑控制、运算、数据分析、处理以及传输等功能。电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufacturers Association）于1980年正式命名其为可编程序控制器（Programmable Controller），简称PC。为与个人计算机（Personal Computer）相区别，同时也使用其早期名称PLC。国际电工技术委员会IEC（International Electrotechnical Commission）分别于1982年11月和1985年1月颁布了PLC的第一稿和第二稿标准。以后PLC开始向小型化、高速度、高性能、高可靠性方面发展，并形成多种系列产品，编程语言也不断丰富，使其在80年代工业控制领域中占据着主导地位。
1.1 PLC的基本概念
早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器（Programmable Logic
Controller,PLC），它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种采用微型计算机技术的工业控制装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机（Personal Computer）的简称混淆，所以将可编程序控制器简称PLC。PLC自1969年美国数据设备公司（DEC）研制出现，现行美国、日本、德国的可编程序控制器质量优良，功能强大。
1.2 PLC的基本结构
PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：
a、电源
PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%）范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去。
b、中央处理单元（CPU)
中央处理单元（CPU）是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。
c、存储器
存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。
存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。
d、输入输出接口电路
1．现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。
2．现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC 通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。
e、功能模块
如计数、定位等功能模块。
f、通信模块
如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。
1.3 PLC的工作原理
①扫描技术
当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
将它们存入I/O映象区中的相应的单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
②用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序（梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的
结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O 映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区内的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。
在程序执行的过程中如果使用立即I/O指令则可以直接存取I/O点。即使用I/O指令的话，输入过程影像寄存器的值不会被更新，程序直接从I/O模块取值，输出过程影像寄存器会被立即更新，这跟立即输入有些区别。
③输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。
初期的PLC只是用于逻辑控制的场合,代替继电器控制系统。随着微电子技术的发展,PLC以微处理器为核心,适用于开关量、模拟量和数字量的控制,它已进入过程控制和位置控制等场合的控制领域。目前,可编程序控制器既保留了原来可编程序逻辑控制器的所有优点,又吸收和发展了其他控制装置的优点,包括计算机控制系统、过程仪表控制系统、集散系统、分散系统等。在许多场合,可编程序控制器可以构成各种综合控制系统,例如构成逻辑控制系统、过程控制系统、数据采集和控制系统、图形工作站等等。这次课程设计主要对超声波清洗机的原理和PLC 应用作了简要的说明和概述。
此次的课程设计我们设计的是布料车PLC自动控制。用型号为西门子公司S7系列的S7-300的PLC实现布料车车进行“进二退一”的运动过程。通过I/O地址的分配，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，实现PLC 与控制路线的接口连接。
第二章设计方案分析
本设计的题目是布料车PLC控制系统设计，预期实现的主要功能如下：
1．实现布料车的往复运动，根据站点的不同进行往复，布料车的工作行程按“进二退一”的方式往返于A、B、C、D四个工位之间。
2．通过对电机的控制实现一定的循环，布料车可以实现单周期、连续两种操作方式。
3．热继电器(FR)用于电动机的过载保护，断相及电流不平衡运行保护。(FU)熔断器起电机主回路短路保护作用,而自锁起零压保护作用。
2.1 布料车PLC控制系统设计
图2-1所示为布料车输送系统。布料车的工作行程按“进二退一”的方式往返于A、B、C、D四个工位之间，使得物料在传送带上分布更加合理。布料车由三相异步电动机驱动。布料车可以实现单周期、连续两种操作方式。
图2-1 布料车输送系统示意图
图2-2 布料车工作流程
2.2 往复运动的实现要求
1) 单周期循环控制要求：
按下单周期循环控制按钮SB1 ,如图2-2，布料车由起始位置A向右运行至C处，然后由C向左回到B处，再向右运行到D处，再向左运行到B处，然后向右运行到C处，最后向左回到开始位置A处停止，完成单周期循环控制过程。
2) 连续循环控制要求
按下连续循环控制按钮SB2，布料车将反复执行单周期循环控制过程，按下停止按钮SB3后，布料车运行到开始位置A处停止。要求循环50次后终止循环，发出声光简短报警，按停止按钮终止报警。
2.3 设计系统要求
1)PLC型号：西门子公司S7系列，S7-300
2)编程环境：SIMATIC Manager /Step7 V5.4或更高版本
3)根据控制要求分配PLC I/O地址，画出PLC与控制对象的接线图，设计控制流程，按照模块化的方式设计程序，既可以采用LAD编程，也可以采用STL编程，还可以采用组合方式编程。
4)编写的需要输入PLC，调试通过。
第三章系统设计
3.1 PLC控制系统的开发步骤
3.2 PLC的选型原则
在PLC系统设计时，首先应确定控制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC 应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点
数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。
一般在选择PLC时考虑以下几方面：
①输入输出（I/O）点数的估算
②存储器容量的估算
③控制功能的选择
该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能和处理速度等特性的选择。
3.3 布料车程序设计元器件选择
①PLC主机：选择CPC 313C-2 DP作为布料车程序设计控制的主机。
②布料车程序设计总共7个输入点,4个输出点。
③启动：按下SB1用于布料车单周期工作状态。按下SB2用于布料车连续循环工作状态，减计数器开始工作。
停止：按下SB3使布料车的停止工作,计数器复位，报警声和报警灯停止。3.4 PLC设计思想
首先应确定输入元件和输出元件，由此来选择PLC的总点数，以便于画出PLC本设计的I/O分配图。有以上小车流程图所知，小车需要往返于4个光电开关之间，其4个光电开关属于输入；右行和左行分别由电动机的正转和反转来控制，其电机的正传和反转属于输出；报警灯和报警声也属于输出。
第四章原理控制线路图
4.1 电机主线路控制原理图
根据要求画出的主控制线路图如图3-1所示,其中FR热继电器用于电动机的过载
保护，断相及电流不平衡运行保护。FU熔断器起电机主回路短路保护作用。
图4-1 电机主控制线路图
4.2 PLC I/O分配表及接线原理图
4.2.1布料车控制系统I/O分配表
输入输出
功能地址功能地址
单周期按钮SB1 I0.1 电机正转Q4.0
连续循环按钮SB2 I0.2 电机反转Q4.1
停止按钮SB3 I0.3 报警声Q4.2
光灯开关SQ1 I0.4 报警灯Q4.3
光灯开关SQ2 I0.5
光灯开关SQ3 I0.6
光灯开关SQ4 I0.7
4.2.2接线图
该图采用西门子s7-300的PLC来实现控制，各个接口根据其不同的功能，有的已进行标识。接入FR热继电器用于电动机的过载保护，断相及电流不平衡运行保护。以
此来保护装料、卸料、前进和后退的电机
4-1 I/O接线图
4.3 系统流程图
4-3 系统流程图
4.4 状态转移图
如图4-4所示的状态转移图，其中I0.1是一个启动信号，当给予PLC一个I0.1的信号，光电开关SQ1闭合式，PLC就启动，沿着顺序一直往下执行,进行单周期工作模式，从原点A启动，一次进行“进二退一”的工作方式，最后回到原点A，电机自动停止。
4-4 单周期流程图
如图4-5所示的状态转移图，其中I0.2是一个启动信号，当给予PLC一个I0.2的信号，光电开关SQ1闭合式，PLC就启动，沿着顺序一直往下执行,进行50次连续循环的工作模式。
①50次循环内按下停止按钮SB3，布料车继续完成本次循环，回到原点A，电机自动停止，减计数器C0复位。
②50次循环结束，电机自动停止在原点，自动就进行报警功能，按下停止按钮SB3，减计数器C0复位，报警停止。
4.5控制程序梯形图
第五章系统仿真与运行
在对系统的仿真中，根据实际条件，进行组态，选择合适的电源和CPU 。完成配置，进行梯形图的输入，最后仿真，检验结果是否正确。
5.1 组态
根据PLC选择对应的地址和相应的电源、CPU、输入、输出等的型号，配置如下图3-1：
图5-1 系统的组态
5.2 调用函数
对输入的梯形图进行调用，在OB1模块中调用FC1，下载程序，并进行仿真。
图5-2 函数调用图
5.3完成仿真
根据实际条件，对相应的输入进行控制，观察输出是否正确。并进行调试和修改。
5.3.1 单周期工作模式
A---C
C---B
B---D
基于MATLAB的汽车运动控制系统设计仿真
课程设计 题目汽车运动控制系统仿真设计学院计算机科学与信息工程学院班级2010级自动化班 姜木北：2010133*** 小组成员 指导教师吴
2013 年12 月13 日 汽车运动控制系统仿真设计 10级自动化2班姜鹏 2010133234 目录 摘要 (3) 一、课设目的 (4) 二、控制对象分析 (4) 2.1、控制设计对象结构示意图 (4) 2.2、机构特征 (4) 三、课设设计要求 (4) 四、控制器设计过程和控制方案 (5) 4.1、系统建模 (5) 4.2、系统的开环阶跃响应 (5) 4.3、PID控制器的设计 (6) 4.3.1比例（P）控制器的设计 (7) 4.3.2比例积分（PI）控制器设计 (9) 4.3.3比例积分微分(PID)控制器设计 (10) 五、Simulink控制系统仿真设计及其PID参数整定 (11) 5.1利用Simulink对于传递函数的系统仿真 (11) 5.1.1 输入为600N时，KP=600、KI=100、KD=100 (12) 5.1.2输入为600N时，KP=700、KI=100、KD=100 (12) 5.2 PID参数整定的设计过程 (13) 5.2.1未加校正装置的系统阶跃响应： (13) 5.2.2 PID校正装置设计 (14) 六、收获和体会 (14) 参考文献 (15)
摘要 本课题以汽车运动控制系统的设计为应用背景，利用MATLAB语言对其进行设计与仿真.首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标稳态误差和动态指标搬调量和上升时间，最终应用MATLAB环境下的.m 文件来实现汽车运动控制系统的设计。其中.m文件用step函数语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行P、PI、PID校正；同时对其控制系统建立Simulink进行仿真且进行PID参数整定。仿真结果表明，参数PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值，是汽车运动控制系统设计的优秀手段之一。 关键词：运动控制系统 PID仿真稳态误差最大超调量
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：
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。
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；
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
汽车运动控制系统仿真
一、摘要 2 二、课程设计任务 3 1．问题描述 3 2．设计要求 3 三、课程设计内容 4 1、系统的模型表示 4 2、利用Matlab进行仿真设计 4 3、利用Simulink进行仿真设计 9 总结与体会 10 参考文献 10
本课题以汽车运动控制系统的设计为应用背景，利用MATLAB语言对其进行设计与仿真.首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统模型，确定期望的静态指标稳态误差和动态指标搬调量和上升时间，最终应用MATLAB环境下的.m文件来实现汽车运动控制系统的设计。其中.m文件用step函数语句来绘制阶跃响应曲线，根据曲线中指标的变化进行P、PI、PID校正；同时对其控制系统建立Simulink进行仿真且进行PID参数整定。仿真结果表明，参数PID控制能使系统达到满意的控制效果，对进一步应用研究具有参考价值，是汽车运动控制系统设计的优秀手段之一。 关键词：运动控制系统 PID仿真稳态误差最大超调量
一、课程设计任务 1. 问题描述 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.设计要求 1．写出控制系统的数学模型。 2．求系统的开环阶跃响应。 3．PID 控制器的设计 （1）比例（P ）控制器的设计 （2）比例积分（PI ）控制器的设计 （3）比例积分微分（PID ）控制器的设计 利用Simulink 进行仿真设计。 二、课程设计内容 1.系统的模型表示
Matlab汽车运动控制系统设计
1绪论 1.1选题背景与意义 汽车已经成为人们日常生活不可缺少的代步交通工具，在汽车发达国家，旅客运输的60％以上，货物运输的50％以上由汽车来完成，汽车工业水平和家庭平均拥有汽车数量已经成为衡量一个国家工业发达程度的标志。进行汽车运动性能研究时．一般从操纵性、稳定性和乘坐舒适性等待性着手。但近年来．随着交通系统的日趋复杂，考虑了道路环境在内的汽车运动性能开始受到关注。因此，汽车运动控制系统的研究也显得尤为重要，在文中，首先对汽车的运动原理进行分析，建立控制系统简化模型，确定期望的静态指针(稳态误差)和动态指针(超调量和上升时间)。然后对汽车运动控制系统进行设计分析。从而确定系统的最佳静态和动态指针。 2 论文基本原理分析 2.1.1汽车运动横向控制 （1）绝对位置的获得方法 汽车横向方向的控制使用GPS(全球定位系统)的绝对位置信息。GPS信息的精度与采样周期、时间滞后等有关。为提高GPS的数据精度和平滑数据．采用卡尔曼滤波对采样数据进行修正。GPS的采样周期为200ms相对应控制的周期采用50ms。另外考虑通信等的滞后、也需要进行补偿，采用航位推测法(dead reckoning)解决此问题。通过卡尔曼滤波和航位推测法推算出的值作为汽车的绝对位置使用来控制车速、横摆角速度等车辆的状态量。GPS 的数据通过卡尔曼滤波减少偏差、通过航位推测法进行误差和迟滞补偿．提高了位置数据推算的精度。 （2）前轮转角变化量的算出方法 这里对前轮目标转角变化量(?δ)的算出方法作简要说明，横方向控制采用预见控制，可以从现在汽车的状态预测经过时间t p秒后的汽车位置，由t p秒后的预测位置和目标路径
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。
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
基于PLC的小车自动往返运动控制系统2
第一章概述 1完成本次循环工作后，停止在最初位置。其运动路线示意图如下图1-1所示。 如图1-1 小车运动路线示意图 第二章硬件设计 2.1 主电路图 如图2-1为小车循环控制的主电路原理图。该电路图利用两个接触器的主触点KM1、KM2分别接至电机的三相电源进线中，其中相对电源的任意两相对调，即可实现电机的正反转，也可达到小车左右运行的目的。假设接通KM1为正转（小车右行），则接通KM2为反转（小车左行）。
图2-1小车循环控制的主电路原理 2.2 I/O地址分配 如表2-1为小车循环运动PLC控制的I/O分配表。在运行过程中，这些I/O口分别起到了控制各阶段的输入和输出的作用，并且也使小车的控制过程更清晰明了，动作与结果显示更加方便直接。 表2-1
2.3 I/O接线图 如图2-2为小车循环运动PLC控制的I/O接线图。在进行调试过程时，在PLC模块上，当I0.0有输入信号，即按下SQ1；当I0.1有输入信号，也即按下SQ2，以此类推，I/O接线图就是把实际的开关信号变成调试时的输入信号。同理，输出信号也是利用PLC模块把小车的实际运动用Q0.0、Q0.1的状态表现出来。 图2-2小车循环运动PLC控制的I/O接线图 2.4 元件列表 如表2-2为小车循环运动PLC控制的元件列表。在本次设计中就是利用这些元件，用若干导线连接起来组成了我们需要的原理图、I/O接线图。 表2-2
第三章软件设计 3.1 程序流程图 如图3-1为小车循环运动PLC控制的程序流程图。小车在一个周期内的运动由4段组成。设小车最初在左端，当按下启动按钮，则小车自动循环地工作，若按下停止按钮，则小车完成本次循环工作后，停止在最初位置。 首先小车位于初始位置，按下SB1启动后，小车向右行驶；当碰到行程开关SQ4，小车转向，向左行驶；碰到行程开关SQ2，小车再一次转向，向右行驶；碰到行程开关SQ3，小车又向左行驶，直到再次碰到SQ1，然后开始依次循环以上过程。若不按下停止按钮SB2则小车一直进行循环运动，若此时按下停止按钮SB2，小车又碰到行程开关SQ1，则小车回到初始位置。
双轮自平衡车设计报告
双轮自平衡车设计报告 学院………….......... 班级…………………… 姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..姓名………………..手机号…………………..
目录 一、双轮自平衡车原理 二、总体方案 三、电路和程序设计 四、算法分析及参数确定过程
一.双轮自平衡车原理 1.控制小车平衡的直观经验来自于人们日常生活经验。一般的人通过简单练习就可以让一个直木棒在手 指尖上保持直立。这需要两个条件：一个是托着木棒的手掌可以移动；另一个是眼睛可以观察到木棒的倾斜角度和倾斜趋势（角速度）。通过手掌移动抵消木棒的倾斜角度和趋势，从而保持木棒的直立。这两个条 件缺一不可，让木棒保持平衡的过程实际上就是控制中的负反馈控制。 图1 木棒控制原理图 2.小车的平衡和上面保持木棒平衡相比，要简单一些。因为小车是在一维上面保持平衡的，理想状态下，小车只需沿着轮胎方向前后移动保持平衡即可。 图2 平衡小车的三种状态 3.根据图2所示的平衡小车的三种状态，我们把小车偏离平衡位置的角度作为偏差；我们的目标是通过 负反馈控制，让这个偏差接近于零。用比较通俗的话描述就是：小车往前倾时车轮要往前运动，小车往后倾时车轮要往后运动，让小车保持平衡。 4.下面我们分析一下单摆模型，如图4所示。在重力作用下，单摆受到和角度成正比，运动方向相反的回复力。而且在空气中运动的单摆，由于受到空气的阻尼力，单摆最终会停止在垂直平衡位置。空气的阻尼力与单摆运动速度成正比，方向相反。 图4 单摆及其运动曲线
类比到我们的平衡小车，为了让小车能静止在平衡位置附近，我们不仅需要在电机上施加和倾角成正比的回复力，还需要增加和角速度成正比的阻尼力，阻尼力与运动方向相反。 5 平衡小车直立控制原理图 5.根据上面的分析，我们还可以总结得到一些调试的技巧：比例控制是引入了回复力；微分控制是引入了阻尼力，微分系数与转动惯量有关。 在小车质量一定的情况下，重心位置增高，因为需要的回复力减小，所以比例控制系数下降；转动惯量变大，所以微分控制系数增大。在小车重心位置一定的情况下，质量增大，因为需要的回复力增大，比例控制系数增大；转动惯量变大，所以微分控制系数增大。 二.总体方案 ■小车总框图
电动汽车控制系统设计设计
电动汽车控制系统设计设计
摘要 在当前全球汽车工业面临金融危机和能源环境问题的巨大挑战的情况下，发展电动汽车，利用无污染的绿色能源，实现汽车能源动力系统的电气化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成了广泛共识。 本课题以电动汽车他励电机控制器为例，以实现电动汽车的加、减速，起、制动等基本功能以及一些特殊情况下的处理。以开发出高可靠性、高性能指标、低成本并且具有自主知识产权的电动汽车电机驱动控制系统为目的。主要包括硬件电路板的设计，以及驱动系统的软件部分的仿真调试。 在驱动系统硬件设计中，这里主控制芯片采用ATMEL公司的ATmega64芯片。功率模块采用多MOSFET并联的方 37
式，有效的节约了成本。电源模块采用基于UC3842的开关电源电路。选用IR 公司的IR2110作为驱动芯片，高端输出驱动电流可到1．9A，低端输出驱动电流可到2.3A，能够提供7个MOSFET并联时驱动电流。对于电流检测模块，本文没有采用电流传感器或者是康铜丝,而是采用了一种基于MOSFET管压降的电流检测电路，这种方式即节约了成本也保证了检测精度。 驱动系统的软件设计中，主要实现的功能为：开关量的检测处理，故障检测，串口通讯，励磁、电枢控制，报警功能等。针对他励电机电动汽车的控制特性，提出了节能控制算法和最大转矩控制算法，用于提高电动汽车的续航里程和加速性能。 他励直流电动机驱动系统能够很 37
好的运行在电动汽车上，性能可靠、结构简 单，并且节约了成本，使电动汽车的性价比大大提高，有利于电动汽车的普及。 关键词：电动汽车，ATmega64，他励直流电机，PID模糊控制 37
车灯控制系统的设计剖析
郑州科技学院 《数字电子技术》课程设计 题目车灯控制系统的设计 学生姓名 专业班级 学号 院（系） 指导教师 完成时间 2016年月日
目录 1课程设计的目的 (1) 2课程设计的任务与要求 (1) 2.1设计任务 (1) 2.2设计要求 (1) 3设计方案与论证 (2) 3.1设计分析 (2) 3.2 设计方案简介 (3) 4设计原理及功能说明 (3) 4.1 设计系统的组成 (3) 4.2 系统的工作原理 (3) 5单元电路的设计（计算与说明） (4) 6硬件的制作与调试 (6) 7总结 (8) 参考文献 (10) 附录1：总体电路原理图 (11) 附录2：实物图 (12) 附录3：元器件清单 (13)
1 课程设计的目的 汽车技术的发展趋势是电子化、智能化、信息化和集成化当前国际汽车市场上，汽车电子化竞争非常激烈，电子控制系统的应用十分普遍。统计数据表明，在国外著名汽车制造厂商中，每辆汽车平均消耗电子产品费用占整车的百分之三十左右，其中光微处理器多达五十多个，越是高档汽车电子化程度越高。汽车电子最显著特征是向控制系统化推进。用传感器、微处理器ＭＰＵ、执行器、数十甚至上百个电子元器件及其零部件组成的电控系统，正获得极其广泛的市场。汽车未来的发展趋势是：用电化学替代燃烧学，电子技术的比重将超过机械技术的比重（电子化），系统的运行由控制器群自动控制（智能化），控制群间的网络平台支持系统运行（信息化），采用高效紧凑的模块化设计（集成化和模块化）。 通过实验可以实现以学生自我训练为主的教学模式，更好的掌握试验原理、操作方法、步骤，全面了解仪器设备的性能并正确的使用仪器，锻炼学生思考问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的创新思维和实际动手能力，提高学生驾驭知识的能力，培养学生实事求是的科学态度，百折不挠的工作作风，相互协作的团队精神，勇于开拓的创新意识。通过开展这项工作，将有利于培养社会所需要的高素质、创新型人才。 2 课程设计的任务与要求 2.1设计任务 设计一个汽车灯光控制电路，用四个发光二极管模拟汽车左转弯尾灯、右转弯尾灯、刹车尾灯和夜间大灯，用开关选择控制汽车正常运行、左转弯、右转弯和刹车时尾灯的情况。 2. 2设计要求
智能小车速度测量控制系统设计
毕业教学环节成果 （2012 届） 题目智能小车速度测量控制系统设计学院信息工程学院 专业电气自动化技术 班级 学号 姓名 指导教师 2012年5月17日
目录 摘要 (1) 英文摘要 (1) 引言 ................................................................. - 2 -1 方案设计与论证 .. (3) 1.1 主控系统 (3) 1.2 电机驱动模块 (3) 1.3 测速模块 (4) 1.4 显示模块 (4) 2 系统的硬件电路 (4) 2.1 总体设计 (4) 2.2 单片机控制系统设计 (5) 2.3 电机驱动电路设计 (6) 2.4 LCD显示电路设计 (7) 2.5 键盘电路设计 (8) 2.6 测速电路设计 (8) 2.7 电源电路设计 (8) 3 系统软件设计 (9) 3.1 测速程序 (10) 3.2 显示程序 (10) 4 调试 (12) 结论与谢辞 .......................................................... - 13 -参考文献 ............................................................ - 14 -附件1．程序清单..................................................... - 15 -附件2．整体原理图................................................... - 23 -
单片机中汽车灯光控制系统实验报告讲解
《单片机原理与应用》 课程大作业 项目名称：汽车灯光控制系统 专业班级：智能监控121 学号： 120516127 姓名：朱小柳 连云港职业技术学院信息工程学院 2013 年10 月27 日
随着单片机的日益发展，其应用也越来越广泛，通过对“汽车灯光控制系统”设计，可以对单片机的知识得到巩固。本设计是设计一个单片机控制系统。在汽车进行左右转向灯、前主灯、倒车灯、故障灯时，实现对各种信号指示灯的控制。本设计主要是对单片机的并行输入、输出口电路的应用，通过对I/O口控制发光二极管的亮、灭、闪烁，加上一些复位电路、按键电路、驱动电路来模拟汽车尾灯的功能。 关键词单片机；汽车信号灯；电路基础；
车灯是行车安全的必备件，除了具有照明作用，对行人和其他车辆还具有转向、会车、刹车等警示作用。其中汽车转向灯的控制就是一例。汽车转向和报警信号灯是汽车运动方向和车身状态的表示信号，关系着汽车的安全问题，因此基于单片机的汽车转向灯控制器的一直以来都是汽车电子设计中的一个十分重要的领域。 此次基于单片机的汽车转向灯的设计中，复位电路的设计、LED发光二极管的应用、4个按键开关、键盘扫描来控制LED灯点亮的方式都基本符合课程设计的要求。其中复位电路的作用是当单片机死机的情况下用来复位重启单片机，软件部分主要是用键盘扫描的方式来与程序中的设定值比较如果一致就执行该段子程序来实现LED的点亮方式。 汽车上的信号灯有:转向灯(左前灯、右前灯、仪表盘上的二个指示灯)。当汽车转弯、倒车、停靠时，转向灯发出不同的信号。目前国内广泛使用电热式闪光器产生闪光信号。闪烁频率在 50～110 次/ min，但是一般控制在 60～95 次min 之间。闪光器是通过调节镍铬丝的拉力和触点的间隙来满足频率要求的，灯泡功率的大小也会影响闪烁频率。因此在更换闪光器或灯泡时调整比较困难。同时，系统没有故检测，驾驶员无法知道车外的转向灯及示宽灯是否点亮，从而影响行车安全。到目前为止，我们还没有发现能检测灯丝断这种故障的有效方法。针对上述问题，我们用AT89C51单片机设计了一套汽车信号灯控制系统。用LED产生闪光信号，同时能自动检测信号灯故障。信号灯灯具的发展是随着汽车制造技术及电光源技术的发展而逐步完善的。它经历了机油（或煤油）灯、乙炔气灯到电光源灯的发展历程。现代汽车信号灯灯具已经开始使用发光二极管（LED）技术以及光导技术，这是信号灯灯具的一次飞跃。
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 文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
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
智能小车控制系统设计
智能小车控制系统设计 ——ARM控制模块设计 EasyARM615是一款基于32位ARM处理器，集学习和研发于一体的入门级开发套件，该套件采用Luminary Micro(流明诺瑞)公司生产的Stellaris系列微控制器LM3S615。本系统设计是以EasyARM615开发板为核心，通过灰度传感器检测路面上的黑线，运用PWM直流电机调速技术，完成对小车运动轨迹等一系列的控制。同时利用外扩的液晶显示器显示出各个参数。以达到一个简易的智能小车。 本文叙述了系统的设计原理及方法，讨论了ISR集成开发环境的使用，系统调试过程中出现的问题及解决方法。 据观察，普通的玩具小车一般需要在外加条件下才能按照自己的的设想轨迹去行驶，而目前可借助嵌入式技术让小车无需外加条件便可完成智能化。在小车行驶之前所需作的准备工作是在地面上布好黑线轨迹，设计好的小车便可按此黑线行驶，即为智能小车。其设计流程如下： 1、电机模块 采用由达林顿管组成的H型PWM电路。PWM电路由四个大功率晶体管组成，H桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，根据调整输入控制脉冲的占空比，精确调整电机转速。这种电路由于管子工作只在饱和和截止状态下，效率非常没。H型电路使实现转速和方向的控制简单化，且电子开关的速度很快，稳定性也极强，是一种广泛采用的PWM调整技术。 具体电路如下图所示。本电路采用的是基于PWM原理的H型驱动电路。该电路采用TIP132大功率达林顿管，以保证电动机启动瞬间的8安培电流要求。
2、传感器模块 灰度测量模块，是一种能够区分出不同颜色的的电子部件。灰度测量模块是专为机器人设计的灰度传感器。例如：沿着黑色轨迹线行走，不偏离黑色轨迹线；沿着桌面边沿行走，不掉到地上，等等。足球比赛时，识别场地中灰度不同的地面，以便于进行定位。不同的物体对红外线的反射率不同，黑色最低，白色最高；它通过发射红外线并测量红外线被反射的强度来输出反映物体颜色的电压信号，有效距离3-30毫米。 其技术规格如下： 已知灰度传感器的输出电压为0-3.3V，所以可通过ARM615开发板上的ADC 模块转换成数字信号，最后通过不断测试得出黑线与白线的大概参数值，完成对小车传感器部分的设计。 在本次设计中选择二个灰度传感器，其实现效果与布局如下所示。
汽车车灯智能控制系统毕业设计
本科生毕业设计(论文) 学院：____________________ 专业：____________________ 学生：_____________________ 指导教师：_____________________ 完成日期年月
汽车车灯智能控制系统设计 Design of Intelligent Control System for Automobile Lamp 总计：24页 表格：1个 插图：18幅
汽车车灯智能控制系统设计 Design of Intelligent Control System for Automobile Lamp 学院：_______________________________ 专业：_______________________________ 学生姓名：_______________________________ 学号：_______________________________ 指导教师（职称）：________________________ 评阅教师： 完成日期：
汽车车灯智能控制系统设计 电气工程及其自动化专业 ［摘要］本系统是基于单片机控制的汽车车灯智能系统，模拟并显示出汽车驾驶过程的灯光控制。其中主要包括汽车的远近光灯的模拟显示。具体是通过单片机板上的超声波测距模块和光线感应模块来控制LED灯的亮灭显示状态。在本设计过程中，通过使用单片机来控制车灯的状态，并把模拟信息在LCD上显示出来，以此加强了对单片机的了解和使用。 ［关键词］单片机；电路基础；汽车车灯控制系统；LED灯 Design of Intelligent Control System for Automobile Lamp Electrical Engineering and Automation Specialty LI Lin-jie Abstract: This system is the intelligent automobile lamp based on MCU control system simulation and to show the car driving lights control. Including the car made a left turn as far as light, brake and alarm switch, analog display. Is controlled by switching actions of the MCU Board LED lights shows a left turn, right turn, brake and other corresponding State. During the design process, through the use of Protel drawing schematics, makes the circuit more intuitive and deepened understanding of Protel application. Key words: Microcontroller; circuit theory; automobile lamp control system; LED lights