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1、测控技术设计与实现预习实验报告实验报告班级：电技 171姓名：学号：组别：10课程名称：单片机原理及系统设计实验室：学院楼综合实验室实验时间：实验项目名称：测控技术设计与实现一、 实验目的：1.对所需的电子线路基单片机原理等方面知识综合训练，巩固所学知识，提高应用能力。2.培养独立分析p 问题和解决问题的能力，提高所学知识解决实际问题的能力。3.提高设计及动手操作能力，对今后的学习及将来工作起到促进作用。二、 实验内容及原理：1.实现基于单片机的步进电机测控系统：利用基于单片机的温度测控系统，实现对环境温度的测量、显示，并且通过对环境温度的变化实现对步进电技转速、方向的控制。使用 MATLAB
2、 对不同温度对应的方向和转速进行拟合，得到步进电机转速与温度的函数，写入程序。当温度低于室温时，电机逆时针转动；当温度高于室温时，电机顺时针转动。高于室温时，温度升温电机加速旋转，降温电机减速旋转；低于室温时，降温电机加速旋转，升温电机减速旋转。2.电机工作原理 该步进电机为一四相步进电机，采用单极性直流电供电。只要对步进电机的各相绕组按合适的时序通电，就能使步进电机步进转动。开始时，给 B 极输入高电平，A、C、D 输入低电平，B相磁极和转子 0、3 号齿对齐，同时，转子的 1、4 号齿就和 C、D相绕组磁极产生错齿，2、5 号齿就和 D、A 相绕组磁极产生错齿。当给 C 输入高电平，B、A
3、、D 输入低电平时，由于 C 相绕组的磁力线和 1、4 号齿之间磁力线的作用，使转子转动，1、4 号齿和 C相绕组的磁极对齐。而 0、3 号齿和 A、B 相绕组产生错齿，2、5号齿就和 A、D 相绕组磁极产生错齿。依次类推，A、B、C、D 四相绕组轮流供电，则转子会沿着 A、B、C、D 方向转动。四相步进电机按照通电顺序的不同，可分为单四拍、双四拍、八拍三种工作方式。单四拍与双四拍的步距角相等，但单四拍的转动力矩小。八拍工作方式的步距角是单四拍与双四拍的一半，因此，八拍工作方式既可以保持较高的转动力矩又可以提高控制精度。3.实验电路 三、 实验器材 设备和元器件：单片机、温度传感器、步进电机
4、软件工具和平台：keil、proteus、matlab、c 语言 四、实验步骤 1.单片机初始化、读时序、写程序、DS18B20 温度检测模块：2.Matlab 建模 3.烧录测试单片机 4.调节设定的室温及处理出现的问题 五、实验数据及结果分析p ：实验程序：#include #include #define u_8 unsigned char #define U_int16 unsigned int sbit Fuhao=P20; sbit ShiWei=P21; sbit GeWei=P22; sbit _iaoShu=P23; sbit Beep= P33; sbit DS=P32;/
5、define interface int temp;/ variable of temperature uchar flag1;/ sign of the result positive or negative void delay(uint count)/delay uint i;while(count)i=20_;while(i0)i-;count-; void dsreset(void)/?nd reset and initialization mand uint i;DS=0;i=103;while(i0)i-;DS=1;i=4;while(i0)i-; bit tmpreadbit(
6、void)/read a bit uint i;bit dat;DS=0;i+;/i+ for delayDS=1;i+;i+;dat=DS;i=8;while(i0)i-;return (dat); uchar tmpread(void)/read a byte date uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i1);return(dat); void tmpwritebyte(uchar dat)/write a byte to ds18b20 uint i;uchar j;bit testb;for(j=1;j1;if(testb)/write 1DS=0;i+;i+;
7、DS=1;i=8;while(i0)i-;elseDS=0;/write 0i=8;while(i0)i-;DS=1; i+;i+; void tmpchange(void)/DS18B20 begin change dsreset;delay(1);tmpwritebyte(0_cc);/ address all drivers on bustmpwritebyte(0_44);/initiates a single temperature conversion uint tmp/get the temperature float Temperature;uchar a,b;EA=0;dsr
8、eset;delay(1);tmpwritebyte(0_cc);tmpwritebyte(0_be);a=tmpread;b=tmpread;temp=b;temp10)tmpchange;Tem=tmp;/Temperature-=100;Tem=Tem/100;if(Tem27)Beep=1;elseBeep=0;if(Tem=27)ZhengFanZhuan=1;/ZhuanSpeed=1;ZhuanSpeed =(-2597)_Tem.(-1.456)+49.98;/Otilde;yacute;frac14;Oacute;Euml;Ugrave;else if(Tem22)Zheng
9、FanZhuan=1;ZhuanSpeed = 0.0777_e_p(0.20_7 _Tem)pound;raquo;/Otilde;yacute;frac14;otilde;Euml;Ugrave;else if(Tem15)ZhengFanZhuan=0;/ZhuanSpeed = (-0.032428_(float)(Tem)_(float)(Tem)+1.142359_(float)(Tem) -4.5); /30ZhuanSpeed = -6.039e-05_.Tem4.415+32.91;elseZhengFanZhuan=0;/ZhuanSpeed=2; /30ZhuanSpee
10、d =335.4_Tem.(-0.3786)-108.7;/ETH;ie_cl;Oacute;Uacute;15pound;not;acute;frac14;Oacute;Euml;Ugrave;if(ZhuanSpeed=20_)Time=0;SleFlag=1;P0=0_00;switch(SaoMiaoFlag)case(0):Fuhao=0;ShiWei=1;GeWei=1;_iaoShu=1; break;case(1):Fuhao=1;ShiWei=0;GeWei=1;_iaoShu=1;break;case(2):Fuhao=1;ShiWei=1;GeWei=0;_iaoShu=
11、1; break;case(3):Fuhao=1;ShiWei=1;GeWei=1;_iaoShu=0; break;if(SaoMiaoFlag=2)P0=ShuMaGuanDiplayDataSaoMiaoFlag0_7f;elseP0=ShuMaGuanDiplayDataSaoMiaoFlag;SaoMiaoFlag+;if(SaoMiaoFlag3)SaoMiaoFlag=0;ZhuanCounter+;if(ZhuanCounterZhuanSpeed)if(ZhengFanZhuan=1)P1=ShuMaGuanAi0;elseP1=ShuMaGuanBi0;i0+;if(i08
12、)i0=0;ZhuanCounter=0; 实验公式及拟合图像 _=20 22 27 30 32 34; y=0 10 17 22 29 31; y=(-2597)_.(-1.456)+49.98; plot(_,y) _label(_) ylabel(y)，hold on y=0 1 3 7 20 31 y= 0.0777_e_p(0.20_7 _),plot(_,y) _=10 13 15 17 19 20; y=31 29 22 18 5 0; y=-6.039e-05_.4.415+32.91; plot(_,y) hold on plot(_,y,o) y=335.4_.(-0.37
13、86)-108.7,plot(_,y) plot(_,y,o) 电机模块延时函数 四相八拍运行方式下每接收一个脉冲，电机转动 0.9deg;，当电机每秒钟接受 400 个脉冲，则 400_0.9deg;=360deg;，即电机转速为60r/min。对应温度下计算得转速为 Y，脉冲频率为 N=Vr/60_400;脉冲周期T=1/N;延时函数中 p 变量的值为 T/2；六、实验结论 温度的变化控制电机转速的快慢和方向。温度低于室温电机反转，温度高于室温电机正转，而温度升高或降低都将使电机的转动速度加快。七、思考题（思考题、在实验过程中遇到的问题及解决方法）拟合曲线过程中，对应的函数总是出现折线，并不是圆滑的曲线？ 在 MATLAB 中输入数值，在拟合曲线中依次尝试各个函数及次方，最终找到了符合的光滑曲线。八、实验总结 本次实验过程收获良多，原来学到的知识终于能联系在一起并且综合运用，在这个过程中遇到了很多难题，但大多都通过查询资料、询问老师同学解决了。1.在实验过程中发现同一地点不同温度计显示的温度不一，希望能改进。2.实验过程较长，温度变化大，导致设置好的室温在进一步调控时又出现较大的偏差。第 页 共 页
