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2009届毕业设计（论文）开题报告毕业设计（论文）题目基于MCS8051单片机精确定位系统的设计学生姓名 乐登专业班级06自动化01指导教师姓名 江卫华职称教授一、 课题背景单片机作为一种性价比较高的控制芯片，仍然广泛应用于关系国计民生的工业控制系统中，随着工业自动化程度的不断提高，对生产设备的精度和速度提出了更高的要求。步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一, 广泛应用在各种自动化控制系统中。随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，在各个国民经济领域都有应用。本系统真正的实现了步进电机的自动控制，能实现电机的启动，运转，停止等操作，并且操作简单可靠还附有正反转的控制，以及正反限位功能、报警功能、还有键盘操作设定电机的正反转以及转动的距离、运用现代的液晶显示代替的传统的数码管显示、上位机与下位机的协同控制，既在上位机中显示电机的运行状态同时也在下位机中显示，可以真正的实现远程控制，性能可靠、控制精度达0.01mm，完全满足了现代工业的控制要求单片机与控制技术是本科阶段的一门重要的课程，学好这门课，并且把这门课成功应用于实践，对我们以后的发展起着基础新的作用,以这门课为跳板可以使我们以后的发展更加顺利，更加有前途。基于单片机精确定位系统的设计正是在既可以服务于国民工业又可以总结大学四年学习成果的基础上提出来的，具有重大的意义。二、毕业设计方案或毕业论文研究方案设计的核心部分是单片机对步进电机的控制，其中控制主要包括2个方面：第一就是通过下位机（单片机）直接对电机的控制，核心是用键盘输入相应的距离，然后启动电机，让电机带动滚珠丝杠走相应的距离，同时有限位控制，当滚珠丝杠负载走到接近丝杆端点时，光电传感器自动发出信号使电机停下来，防止损坏设备。在电机开始工作时，程序自动使电机回到原点处，便于重新定位。第二个就是来自于上位机（工控机）的控制信号，用VC编制一个操作界面，便于在电脑上用软件实现对电机的控制，操作方便，精确度高，在现场工作中实现集散控制，大大提高控制的效率和灵活性。还有一些辅助的研究就是：通过滚珠丝杠将旋转运动变为直线运动，上位机与单片机之间的通讯，以及通讯协议的了解，单片机小系统的制作及其抗干扰措施；以及步进电机与驱动器的连接问题，保证步进电机不丢步时电机的启动频率以及工作频率的研究，还有液晶显示以及键盘的研究。具体的设计方案包括硬件设计和软件设计：硬件总体框图： 图1 系统总体结构框图数码管显示原理图： 图2 数码管显示电路图软件流程框图： 主程序开定时器0，1及串口中断和总中断LCD，定时器0，1和串口初始化开始 (Flag1=0)|(Flag2=1)=0 ? 是 否Flag1= = 0? 是 否开定时器1，扫描键盘，数据赋给stepFlag2= = 1? 是 否上位机输入的数据赋给step开定时器0，发送脉冲，调用显示程序当前脉冲数是否等于设定值 否 是关闭定时器0，1 图3 控制软件流程图 按键扫描流程开始时间计数器Key_ISR_Time加1Key_NEW= ?按键释放有键按下时间计数器3时间计数器50按键状态改变 Key_NEW置1 N N Y 时间计数器清0 Y Y长按键处理Key_NEW置0Key_NEW置4取键值时间计数器清0时间计数器清0Key_NEW置0Key_NEW置2Key_NEW置3时间计数器清0Key_NEW置4时间计数器清0时间计数器清0返回 图4 键盘扫描流程图定时器0中断服务程序关定时器0 Count5000 NStep-count5000 Y N Y改变定时初值设定定时初值改变定时初值 开定时器0，fre取反time%2等于1 N YCount+Time+返回 定时器1中断服务程序重置定时器初值调用键盘扫描子程序返回 图5 中断服务流程图上位机界面预期效果： 图6 人机界面效果图 三、毕业设计（论文）预期成果及创新 完成了基于单片机的步进定位系统样机的制作，达到了精确定位的目的，能实现电机的正反转、起停的控制，控制精度达0.01mm，能通过键盘设定来准确的控制电机，同时也能通过上位机发命令来对电机的控制，电机的运行状态既在液晶上显示，同时也在上位机上显示，实现了上位机与下位机的通讯。 本设计的创新之处在于实现控制与现场的分离，采用先进的VCC编程，用上位机与下位机的通讯连接实现集散控制，控制人员只需在控制站点击鼠标就可以达到控制远距离设备的目的，同时还可以监视系统的运行情况，这对提高自动化控制的自