紅外熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)靶控制畢業(yè)論文

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p>　　題 名： 紅外熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)靶控制 </p><p>　　姓 名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p>

2、<p>　　學(xué) 院： 物理科學(xué)技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 電子科學(xué)與技術(shù) </p><p>　　指導(dǎo)教師： XXX </p><p><b>　　2013年 5 月</b>

3、;</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要3</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞3</b></p><p>　　Abstract4</p><p>　　Keywords4</p><

4、p>　　第一章.紅外熱像儀與熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)介紹5</p><p>　　第一節(jié)紅外熱像儀5</p><p>　　一.紅外熱像儀成像原理5</p><p>　　二.紅外熱像儀系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)5</p><p>　　第二節(jié)熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)6</p><p>　　一.光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖

5、6</p><p>　　二.光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)主要功能7</p><p>　　三.檢測(cè)常用靶標(biāo)7</p><p>　　第二章.轉(zhuǎn)靶功能設(shè)計(jì)9</p><p>　　第一節(jié)轉(zhuǎn)靶設(shè)計(jì)方案9</p><p>　　第二節(jié)圓形轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)10</p><p>　　第三節(jié)轉(zhuǎn)靶功能11</p

6、><p>　　一.開(kāi)機(jī)回零11</p><p>　　二.靶位控制11</p><p>　　三.轉(zhuǎn)靶微調(diào)11</p><p>　　第三章.步進(jìn)電機(jī)介紹12</p><p>　　第一節(jié)步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介12</p><p>　　第二節(jié)步進(jìn)電機(jī)種類(lèi)12</p><p&

7、gt;　　第三節(jié)步進(jìn)電機(jī)工作原理13</p><p>　　第四節(jié)57兩相四線步進(jìn)電機(jī)技術(shù)說(shuō)明15</p><p>　　第五節(jié)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)15</p><p>　　第六節(jié)L298驅(qū)動(dòng)16</p><p>　　第四章.單片機(jī)19</p><p>　　第一節(jié)單片機(jī)簡(jiǎn)介19</p><

8、;p>　　第二節(jié)單片機(jī)在控制中的作用19</p><p>　　第三節(jié)控制流程20</p><p>　　第四節(jié)單片機(jī)與PC機(jī)通訊21</p><p>　　一.PC機(jī)操控軟件界面21</p><p>　　二.操控軟件源程序21</p><p>　　第五章.功能實(shí)現(xiàn)22</p>&

9、lt;p>　　第一節(jié)功能電路22</p><p>　　第二節(jié)程序算法22</p><p>　　第三節(jié)仿真結(jié)果24</p><p>　　第四節(jié)PCB電路圖26</p><p>　　第五節(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析26</p><p><b>　　致謝28</b></p>

10、<p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　附錄一 （下位機(jī)程序）30</p><p>　　附錄二 （上位機(jī)程序）39</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)研究的是紅外熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)靶控制部分，主要利用51單片機(jī)、步進(jìn)

11、電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、圓盤(pán)轉(zhuǎn)靶等器件，并結(jié)合所學(xué)專(zhuān)業(yè)知識(shí)設(shè)計(jì)模擬光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中轉(zhuǎn)靶在實(shí)際工作中的靶位更換控制、靶位微調(diào)控制功能。同時(shí)在設(shè)計(jì)中盡可能地提高控制精度，使其能達(dá)到設(shè)備的精度要求，最終把它運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)中去。其目的是使轉(zhuǎn)靶控制自動(dòng)化智能化，達(dá)到節(jié)約工作時(shí)間，提到工作效率的效果。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞</b></p><p>　　熱像儀、轉(zhuǎn)靶、單片機(jī)、步

12、進(jìn)電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、PC機(jī)通訊</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This design studies the target control part of Infrared thermal imaging optical test system, combined with the learned professional k

13、nowledge. This control part consists of the 51Single chip, Stepping motor, Stepping motor driver and Turn-round target. With the basic professional knowledge, this paper makes a model on the design of the adjust control

14、and the function of the target in the Infrared thermal imaging optical test system. At the same times, trying to improve control accuracy as much a</p><p><b>　　Keywords</b></p><p>　　

15、Infrared Thermal Imager, Turn round target, 51Single chip, Stepping motor , stepping motor driver </p><p>　　紅外熱像儀與熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)介紹</p><p><b>　　紅外熱像儀</b></p><p><b>　　

16、紅外熱像儀成像原理</b></p><p>　　紅外熱成像系統(tǒng)可將物體自然發(fā)射的紅外輻射轉(zhuǎn)變成可見(jiàn)的熱圖像，使人眼視覺(jué)范圍擴(kuò)展到中波、長(zhǎng)波紅外波段。</p><p>　　溫度在絕對(duì)零度以上的物體，都會(huì)因自身的分子運(yùn)動(dòng)而輻射出紅外線。通過(guò)紅外探測(cè)器將物體輻射的功率信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，成像裝置的輸出的就可以完全一一對(duì)應(yīng)地模擬掃描物體表面溫度的空間分布，經(jīng)電子系統(tǒng)處理后傳至顯示屏上，得

17、到與物體表面熱分布相應(yīng)的熱像圖。</p><p>　　紅外熱像儀是利用紅外探測(cè)器、 光學(xué)成像物鏡和光機(jī)掃描系統(tǒng)接受被測(cè)目標(biāo)的紅外輻射能量分布圖形反映到紅外探測(cè)器的光敏元上，在光學(xué)系統(tǒng)和紅外探測(cè)器之間，有一個(gè)光機(jī)掃描機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)物體的紅外熱像儀進(jìn)行掃描，并聚焦在單元或分光探測(cè)器上，由探測(cè)器將紅外輻射能轉(zhuǎn)換電信號(hào)，經(jīng)放大處理、轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)視頻信號(hào)通過(guò)電視屏或監(jiān)測(cè)器顯示紅外熱像圖。</p><p>

18、　　簡(jiǎn)而言之，紅外熱像儀是通過(guò)非接觸探測(cè)紅外熱量，并將其轉(zhuǎn)換生成熱圖像和溫度值，進(jìn)而顯示在顯示器上，并可以對(duì)溫度值進(jìn)行計(jì)算的一種檢測(cè)設(shè)備。</p><p>　　紅外熱像儀系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)</p><p><b>　　1）視場(chǎng)</b></p><p>　　視場(chǎng)是光學(xué)系統(tǒng)視場(chǎng)角的簡(jiǎn)稱(chēng).即物體能在熱像儀中成像的物空間的最大張角叫做視場(chǎng)， 一般是矩形

19、視場(chǎng)。</p><p><b>　　2）光譜響應(yīng)</b></p><p>　　紅外探測(cè)器對(duì)各個(gè)波長(zhǎng)的入射輻射的響應(yīng)稱(chēng)為光譜響應(yīng)。一般的光電探測(cè)器均為選擇性的探測(cè)器。</p><p><b>　　3）空間分辨率</b></p><p>　　應(yīng)用熱像儀觀測(cè)時(shí)，熱像儀對(duì)目標(biāo)空間形狀的分辨能力。本行業(yè)中通常

20、以mrad(毫弧度)的大小來(lái)表示。mrad的值越小，表明其分辨率越高。弧度值乘以半徑約等于弦長(zhǎng)，即目標(biāo)的直徑。</p><p>　　4）噪聲等效溫差（NETD）</p><p>　　用紅外成像系統(tǒng)觀察標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)圖案，當(dāng)紅外成像系統(tǒng)輸出端產(chǎn)生的峰值信號(hào)與均方根噪聲電壓之比為1時(shí)的目標(biāo)與背景之間的溫差，稱(chēng)為噪聲等效溫差。</p><p><b>　　5）最小可分

21、辨溫差</b></p><p>　　分辨靈敏度和系統(tǒng)空間分辨率的參數(shù),而且是以與觀察者本身有關(guān)的主觀評(píng)價(jià)參數(shù),它的定義為：在使用標(biāo)準(zhǔn)的周期性四桿靶(即高寬比為 7：1的4帶條圖情況下)， 觀察人員可以分辨的最小目標(biāo)、背景溫差。</p><p>　　6）傳遞函數(shù)（MTF）</p><p>　　它能客觀的反映出成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量。這是目前分析鏡頭的解像力跟反

22、差再現(xiàn)能力使用比較科學(xué)的方法。</p><p>　　要檢驗(yàn)紅外熱像儀的性能是否達(dá)到各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求，就得通過(guò)熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)來(lái)測(cè)量。</p><p><b>　　熱像儀光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)</b></p><p>　　光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　圖表 1光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖</p><p&

23、gt;　　本系統(tǒng)主要由目標(biāo)黑體、背景黑體、反射型靶標(biāo)、光學(xué)鏡（包括主鏡和次鏡）、溫差靶測(cè)控系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)組成。其中反射型靶標(biāo)就是我們被測(cè)熱像儀的成像目標(biāo)，也是本文研究的重點(diǎn)。</p><p>　　光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)主要功能</p><p>　　目標(biāo)黑體給反射型靶標(biāo)傳遞熱量，反射型靶標(biāo)發(fā)出的紅外光線的強(qiáng)度會(huì)隨著靶標(biāo)的熱量變化而變化。反射型靶標(biāo)包括四桿靶陣列，四桿靶，圓靶，點(diǎn)

24、靶，線靶等，在實(shí)際測(cè)量工作中測(cè)量熱像儀系統(tǒng)的不同指標(biāo)時(shí)需要用到不同類(lèi)型的靶標(biāo)，所以具體所用靶標(biāo)要根據(jù)檢測(cè)項(xiàng)目而定。</p><p>　　光學(xué)鏡由主鏡和次鏡組成，主鏡是一面凹透鏡，次鏡是一面平面鏡，反射型靶標(biāo)的位置則是處在光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)上，因此反射型靶標(biāo)發(fā)出的紅外線通過(guò)次鏡反射到凹透鏡上，經(jīng)凹透鏡反射后紅外光線可以近似平行地射出系統(tǒng)，從而為被測(cè)熱像儀模擬了一個(gè)遠(yuǎn)距離目標(biāo)。</p><p>　

25、　溫差靶測(cè)試系統(tǒng)、圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)是此測(cè)試系統(tǒng)的重要組成部分，是完成溫度測(cè)控、視頻數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析計(jì)算處理的核心部分。計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)可以從溫差靶測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)，并對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析計(jì)算處理，最終計(jì)算出熱像儀系統(tǒng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)值，同時(shí)也可以對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)發(fā)出指令讓它們完成指定的控制。</p><p><b>　　檢測(cè)常用靶標(biāo)</b></p>

26、<p>　　根據(jù)熱像儀系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)，在對(duì)不同技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)量時(shí)也需要利用不同的靶標(biāo)，常用到的靶標(biāo)有四桿靶陣列，四桿靶，圓靶，點(diǎn)靶，線靶等。</p><p>　　例如在測(cè)量熱像儀的MRTD（最小可分辨溫差）時(shí)，需要用四桿靶陣列作為目標(biāo)，四桿靶陣列是由多個(gè)不同空間頻率的四桿靶組成，如下圖所示。</p><p><b>　　圖表 2</b></p&g

27、t;<p>　　檢測(cè)NETD（噪聲等效溫差）時(shí)，需要用到四桿靶和圓靶，四桿靶用于等效整列長(zhǎng)度矯正，圓靶用于測(cè)量Sitf函數(shù)，最后再測(cè)量NETD。靶標(biāo)如下圖所示：</p><p>　　圖表 3四桿靶 圖表 4圓靶</p><p>　　檢測(cè)MTF（信號(hào)傳遞函數(shù)）需要利用線靶，測(cè)量視場(chǎng)大小時(shí)需要利用點(diǎn)靶，靶標(biāo)如下圖

28、所示。</p><p>　　圖表 5線靶 圖表 6點(diǎn)靶</p><p><b>　　轉(zhuǎn)靶功能設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)靶設(shè)計(jì)方案</b></p><p>　　在實(shí)際工作中，利用紅外光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)（參考圖表

29、1）檢測(cè)紅外熱像儀的各項(xiàng)性能參數(shù)時(shí)，需要利用到不同類(lèi)型的目標(biāo)靶，所以在測(cè)試中靶標(biāo)更換頻繁，為了節(jié)省更換靶標(biāo)的時(shí)間，提高工作效率，通常是把測(cè)試中需要用到的靶標(biāo)同時(shí)安裝在一個(gè)可以沿中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上，安裝靶標(biāo)的為止成為靶位，這個(gè)裝有靶標(biāo)的圓盤(pán)成為圓盤(pán)轉(zhuǎn)靶，簡(jiǎn)稱(chēng)轉(zhuǎn)靶，這樣就可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)靶的方式更換靶標(biāo)。</p><p>　　目前通用光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)上可以安裝5個(gè)不同類(lèi)型的靶標(biāo)，更換靶標(biāo)的方式是手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)轉(zhuǎn)靶

30、，把要用到的靶標(biāo)轉(zhuǎn)到光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)上，這樣做雖然節(jié)省了靶標(biāo)安裝和拆卸的工作，但利用手動(dòng)的方式轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)靶還是不夠方便，而且轉(zhuǎn)動(dòng)的角度精度不能保證，可能會(huì)因人而異，對(duì)測(cè)試的穩(wěn)定性會(huì)有一定的影響。</p><p>　　為了進(jìn)一步減少在測(cè)試中的工作量，節(jié)約檢驗(yàn)時(shí)間，消除人為因素對(duì)測(cè)試的影響，保證轉(zhuǎn)動(dòng)角度的控制精度，提出了改進(jìn)方案，設(shè)計(jì)一個(gè)小型的自動(dòng)化系統(tǒng)，利用操控按鈕或PC操控制軟件實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)靶轉(zhuǎn)動(dòng)的精確控制，控制按鈕和PC機(jī)

31、操控軟件的功能有需要達(dá)到兩個(gè)效果，一、使轉(zhuǎn)靶轉(zhuǎn)動(dòng)特定的角度，完成靶位的更換；二、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)靶微調(diào)，是轉(zhuǎn)靶小角度轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　步進(jìn)電機(jī)是將脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換為角位移或線位移的一種電機(jī)，而且控制精度較高可達(dá)到5%以?xún)?nèi)。57步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角為1.8°，額定功耗較低，控制精度較高，控制誤差不差過(guò)0.09°，驅(qū)動(dòng)力足以滿足本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求，所以本設(shè)計(jì)采用57步進(jìn)電機(jī)作為此設(shè)計(jì)系統(tǒng)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)帶動(dòng)轉(zhuǎn)靶的

32、轉(zhuǎn)動(dòng)。而要使步進(jìn)電機(jī)達(dá)到自動(dòng)化控制的要求，我們還得選擇一個(gè)控制步進(jìn)電機(jī)的微機(jī)控制單元，這個(gè)控制單元可以用PC機(jī)、單片機(jī)、FPGA芯片等，但相對(duì)來(lái)說(shuō)單片機(jī)的成本較低，使用編程方便，其功能也足以實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的要求，而在常用的單片機(jī)中AT89S52單片機(jī)最為常用，性?xún)r(jià)比最高，所以本設(shè)計(jì)選AT89S52單片機(jī)作為微機(jī)控制單元，同時(shí)PC機(jī)可以與單片機(jī)通訊，達(dá)到單片機(jī)與PC機(jī)共同控制的目的。</p><p>　　轉(zhuǎn)靶控制方法和

33、流程如下：</p><p>　　圓形轉(zhuǎn)靶盤(pán)的控制精度取決程序控制和機(jī)械連接兩個(gè)方面，要保證轉(zhuǎn)靶的控制精度就必須的保證機(jī)械連接精度和編程控制的準(zhǔn)確性。</p><p><b>　　圓形轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)把整個(gè)圓盤(pán)平均劃分為了五個(gè)部分，每一份所占的圓心角為72°，并對(duì)其命名，按逆時(shí)針?lè)较蚍謩e命名為靶位1、靶位2、

34、靶位3、靶位4、靶位5、。原理圖如下所示：</p><p><b>　　圖表 7</b></p><p><b>　　圓盤(pán)轉(zhuǎn)靶示意圖</b></p><p>　　上圖中大圓表示轉(zhuǎn)盤(pán)，大圓內(nèi)的五個(gè)小圓是目標(biāo)靶的安裝位置。安裝上各種目標(biāo)靶后的效果如下圖所示：</p><p><b>　　圖表

35、8</b></p><p><b>　　實(shí)際靶標(biāo)安裝圖</b></p><p><b>　　轉(zhuǎn)靶功能</b></p><p>　　設(shè)置5個(gè)按鈕作為靶位控制按鈕，并對(duì)其編號(hào)，使之與靶標(biāo)相對(duì)應(yīng)；其次還設(shè)計(jì)了兩個(gè)按鈕作為轉(zhuǎn)靶微調(diào)控制按鈕，分別是控制順時(shí)針微調(diào)和逆時(shí)針微調(diào)。</p><p>&l

36、t;b>　　開(kāi)機(jī)回零</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)靶進(jìn)行順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到1號(hào)靶位轉(zhuǎn)到圖表 1中光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)處時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待命令。此時(shí)1號(hào)靶位所在位置就是轉(zhuǎn)靶的零位。</p><p>　　回零功能可以確保每次開(kāi)機(jī)后，我們的1號(hào)靶位能到達(dá)光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)處，確保了測(cè)試精度，同時(shí)可以減小對(duì)其他號(hào)靶位的控制誤差。</p>

37、<p><b>　　靶位控制</b></p><p>　　本電路中有7個(gè)按鈕，其中有五個(gè)是用來(lái)控制靶位的，分別命名為靶位按鈕1、靶位按鈕2、靶位按鈕3、靶位按鈕4、靶位按鈕5，靶位按鈕1至靶位按鈕5分別與1號(hào)靶位至5靶位對(duì)應(yīng)。</p><p>　　按鈕的功能是，無(wú)論光學(xué)鏡組焦點(diǎn)處是何靶位，當(dāng)按下靶位按鈕時(shí)，這個(gè)靶位按鈕所對(duì)應(yīng)的靶標(biāo)就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)處

38、，實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)的更換，同時(shí)數(shù)碼管上會(huì)顯示當(dāng)前靶位的號(hào)數(shù)。例如此時(shí)2號(hào)靶標(biāo)處在光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)上，數(shù)碼管顯示2，現(xiàn)在按下靶位按鈕5，那么5號(hào)靶會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)上，數(shù)碼管顯示會(huì)由2變成5。按下其它靶位按鈕也是同理。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)靶微調(diào)</b></p><p>　　其余兩個(gè)按鈕是用于做轉(zhuǎn)靶微調(diào)的，一個(gè)是順時(shí)針微調(diào)叫按鈕wts ，另一個(gè)是逆時(shí)針微調(diào)叫按鈕w

39、tn 。當(dāng)按下按鈕wts時(shí)，轉(zhuǎn)靶會(huì)向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)7.2°；按下按鈕wtn時(shí)，轉(zhuǎn)靶會(huì)向逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)7.2°</p><p>　　轉(zhuǎn)靶微調(diào)主要是在利用四桿靶整列作為測(cè)試目標(biāo)時(shí)，比較常用。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)介紹</b></p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)簡(jiǎn)介</b></p>

40、<p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的機(jī)電元件。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸入量是脈沖序列，輸出量則為相應(yīng)的增量位移或步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。正常運(yùn)動(dòng)情況下，它每轉(zhuǎn)一周具有固定的步數(shù)；做連續(xù)步進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與輸入脈沖的頻率保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，不受電壓波動(dòng)和負(fù)載變化的影響。</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)種類(lèi)</b></p><p>　　通常按勵(lì)磁方

41、式分為三大類(lèi)：</p><p>　　（1）反應(yīng)式（VR)： </p><p>　　轉(zhuǎn)子為軟磁材料，無(wú)繞組，定、轉(zhuǎn)子開(kāi)小齒、步距小。應(yīng)用最廣。</p><p>　　（2）永磁式（PM）： </p><p>　　轉(zhuǎn)子為永磁材料，轉(zhuǎn)子的極數(shù)＝每相定子極數(shù)，不開(kāi)小齒，步距角較大，力矩較大。</p><p>　　（3）混合式（Ｈ

42、B）：</p><p>　　轉(zhuǎn)子為永磁式、兩段，開(kāi)小齒，混合反應(yīng)式與永磁式優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)矩大、動(dòng)態(tài)性能好、步距角小。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。</p><p>　　常用的步進(jìn)電機(jī)以混合式步進(jìn)電機(jī)為主。</p><p><b>　　圖表 9</b></p><p>　　兩相四線型 兩相六線型 兩相

43、五線型 四相八線型</p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)工作原理</b></p><p><b>　　圖表 10</b></p><p>　　三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖</p><p>　　1——定子 2——轉(zhuǎn)子 3——定子繞組</p><p>　　上圖

44、是最常見(jiàn)的三相反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的剖面示意圖。電機(jī)的定子上有六個(gè)均布的磁極，其夾角是60º。各磁極上套有線圈，按圖連成A、B、C三相繞組。轉(zhuǎn)子上均布40個(gè)小齒。所以每個(gè)齒的齒距為θE=360º/40=9º，而定子每個(gè)磁極的極弧上也有5個(gè)小齒，且定子和轉(zhuǎn)子的齒距和齒寬均相同。由于定子和轉(zhuǎn)子的小齒數(shù)目分別是30和40，其比值是一分?jǐn)?shù)，這就產(chǎn)生了所謂的齒錯(cuò)位的情況。若以A相磁極小齒和轉(zhuǎn)子的小齒對(duì)齊，如上圖，那么B相

45、和C相磁極的齒就會(huì)分別和轉(zhuǎn)子齒相錯(cuò)三分之一的齒距，即3º。因此，B、C極下的磁阻比A磁極下的磁阻大。若給B相通電，B相繞組產(chǎn)生定子磁場(chǎng)，其磁力線穿越B相磁極，并力圖按磁阻最小的路徑閉合，這就使轉(zhuǎn)子受到反應(yīng)轉(zhuǎn)矩（磁阻轉(zhuǎn)矩）的作用而轉(zhuǎn)動(dòng)，直到B磁極上的齒與轉(zhuǎn)子齒對(duì)齊，恰好轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)3º；此時(shí)A、C磁極下的齒又分別與轉(zhuǎn)子齒錯(cuò)開(kāi)三分之一齒距。接著停止對(duì)B相繞組通電，而改為C相繞組通電，同理受反應(yīng)轉(zhuǎn)矩的作用，轉(zhuǎn)子按順時(shí)針?lè)较蛟俎D(zhuǎn)

46、過(guò)3º。依次類(lèi)推，當(dāng)三相繞組按A→B→C→A順序循環(huán)通電時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)按順時(shí)針?lè)较颍悦總€(gè)通電脈沖轉(zhuǎn)動(dòng)3º的規(guī)律步進(jìn)式轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。若改變通電順序，按A→C→B→A順序循環(huán)通</p><p>　　θb=360º/NEr (1)</p><p>　　式中 Er——轉(zhuǎn)子齒數(shù)；</p><p>　　N——運(yùn)行拍數(shù)，N=km，m為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的繞組相數(shù)，

47、k=1或2。</p><p>　　兩相四線步進(jìn)電機(jī)的工作原理也是同理，只是它只有A、B兩相，有四根引線，它們分別是A、B、A’、B’。</p><p>　　本設(shè)計(jì)使用的就是這種兩相四線的57步進(jìn)電機(jī)，這種電機(jī)是50齒的，步進(jìn)角為1.8°。此步進(jìn)電機(jī)的勵(lì)磁方式也有三種：1相勵(lì)磁、2相勵(lì)磁和1-2相勵(lì)磁。只要改變電機(jī)的勵(lì)磁方式就可以改變電機(jī)的轉(zhuǎn)向。</p><p&

48、gt;<b>　?。?）1相勵(lì)磁</b></p><p>　　1相勵(lì)磁方式是在任何時(shí)間，只有一組線圈被勵(lì)磁，其他線圈在休息，因此產(chǎn)生的力矩較小，耗電少，但震動(dòng)較大。這種勵(lì)磁方式最簡(jiǎn)單，其A、B、A’、B’組信號(hào)依次為：</p><p>　　1000→0100→0010→0001→1000（電機(jī)正轉(zhuǎn)）</p><p>　　1000→0001→00

49、10→0100→1000（電機(jī)反轉(zhuǎn)）</p><p><b>　?。?）2相勵(lì)磁</b></p><p>　　2相勵(lì)磁方式是任何時(shí)間，都有兩組線圈同時(shí)被勵(lì)磁，因此產(chǎn)生的力矩比1相勵(lì)磁大，耗電少，震動(dòng)小。這種勵(lì)磁方式也比較簡(jiǎn)單，其A、B、A’、B’組信號(hào)依次為：</p><p>　　1100→0110→0011→1001→1100（電機(jī)正轉(zhuǎn)）&l

50、t;/p><p>　　1100→1001→0011→0110→1100（電機(jī)反轉(zhuǎn)）</p><p><b>　?。?）1-2相勵(lì)磁</b></p><p>　　1-2相勵(lì)磁方式又稱(chēng)為半步勵(lì)磁，1相和2相輪流交替導(dǎo)通，每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)只驅(qū)動(dòng)半步，其分辨率高，運(yùn)動(dòng)平滑。這種勵(lì)磁方式下A、B、A’、B’組驅(qū)動(dòng)信號(hào)依次為：</p><p&g

51、t;　　1000→1100→0100→0110→0010→0011→0001→1001→1000（電機(jī)正轉(zhuǎn)）</p><p>　　1000→1001→0001→0011→0010→0110→0100→1100→1000（電機(jī)反轉(zhuǎn)）</p><p>　　給步進(jìn)電機(jī)一個(gè)控制脈沖，它就轉(zhuǎn)一步，再發(fā)一個(gè)脈沖，它會(huì)再轉(zhuǎn)一步。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一步所轉(zhuǎn)的角度稱(chēng)為步矩角，這種勵(lì)磁方式的的步矩角為0.9°。

52、本設(shè)計(jì)使用的勵(lì)磁就是1-2相勵(lì)磁。</p><p>　　57兩相四線步進(jìn)電機(jī)技術(shù)說(shuō)明</p><p><b>　　軸徑：8mm </b></p><p><b>　　機(jī)身長(zhǎng)度：76mm</b></p><p><b>　　軸長(zhǎng)：21mm</b></p><p

53、>　　法蘭：56.4mm*56.4mm</p><p><b>　　重量：1250g</b></p><p><b>　　圖表 11</b></p><p><b>　　步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　步進(jìn)電動(dòng)機(jī)不能直接接到工頻交流或直流電源上工作，而必須使用專(zhuān)

54、用的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如下圖所示，它由脈沖發(fā)生控制單元、功率驅(qū)動(dòng)單元、保護(hù)單元等組成。圖中點(diǎn)劃線所包圍的二個(gè)單元可以用微機(jī)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。驅(qū)動(dòng)單元與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接耦合，也可理解成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)微機(jī)控制器的功率接口。</p><p>　　圖表 12步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)控制器</p><p><b>　　L298驅(qū)動(dòng)</b></p><p>　　L298N是SG

55、S公司的產(chǎn)品，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路。是一種二相和四相電機(jī)的專(zhuān)用驅(qū)動(dòng)器，即內(nèi)含二個(gè)H橋的高電壓大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V以下的電機(jī)。</p><p>　　其實(shí)物及引腳圖如下所示：</p><p><b>　　圖表 13</b></p><p><b>　　實(shí)物圖</b></p&

56、gt;<p><b>　　圖表 14</b></p><p><b>　　管腳圖</b></p><p><b>　　圖表 15</b></p><p><b>　　L298內(nèi)部原理圖</b></p><p>　　其中ENA和ENB分別為IN

57、1、IN2和IN3、IN4的使能端，只有使能端接高電平時(shí)芯片才能正常驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　L298功能描述（注：驅(qū)動(dòng)電源為12V）</p><p><b>　　單片機(jī)</b></p><p><b>　　單片機(jī)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　單片機(jī)是一種集成電路芯片。它采用超大規(guī)模

58、技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的微處理器(CPU)、存儲(chǔ)器（含程序存儲(chǔ)器ROM和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM）、輸入、輸出接口電路(I/O接口)集成在同一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)即小巧又很完善的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)，在單片機(jī)程序的控制下能準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計(jì)者事先規(guī)定的任務(wù)。</p><p>　　不同的單片機(jī)有著不同的硬件特征和軟件特征，即它們的技術(shù)特征均不盡相同，硬件特征取決于單片機(jī)芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用戶(hù)要使用某種單片機(jī)，必須了解該型

59、產(chǎn)品是否滿足需要的功能和應(yīng)用系統(tǒng)所要求的特性指標(biāo)。這里的技術(shù)特征包括功能特性、控制特性和電氣特性等等，這些信息需要從生產(chǎn)廠商的技術(shù)手冊(cè)中得到。軟件特征是指指令系統(tǒng)特性和開(kāi)發(fā)支持環(huán)境，指令特性即我們熟悉的單片機(jī)的尋址方式，數(shù)據(jù)處理和邏輯處理方式，輸入輸出特性及對(duì)電源的要求等等。開(kāi)發(fā)支持的環(huán)境包括指令的兼容及可移植性，支持軟件(包含可支持開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的軟件資源)及硬件資源。</p><p>　　單片機(jī)控制系統(tǒng)能夠取代

60、以前利用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。</p><p>　　單片機(jī)種類(lèi)繁多，性能與價(jià)格也各不相同，在眾多的單片機(jī)中AT89S52單片機(jī)最為常用，其價(jià)格低廉，功能齊全，針對(duì)本設(shè)計(jì)性?xún)r(jià)比較高。</p><p>　　單片機(jī)在控制中的作用</p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)上電

61、，系統(tǒng)開(kāi)始工作，單片機(jī)給步進(jìn)電機(jī)發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使步進(jìn)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)檢測(cè)是否有回零信號(hào)，當(dāng)它檢測(cè)到有回零信號(hào)時(shí)，就停止發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)回零工作結(jié)束。</p><p>　　回零完成后，單片機(jī)的主要工作是等待操控信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到有按鍵按下后，則需要判斷出當(dāng)前按下鍵的鍵值，并結(jié)合當(dāng)前轉(zhuǎn)靶的狀態(tài)計(jì)算出操控者意圖，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果單片機(jī)將向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送與之相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，促使步進(jìn)電機(jī)完成操控者預(yù)想實(shí)現(xiàn)

62、的控制，驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送完畢后，單片機(jī)再次回到等待的狀態(tài)，就這樣循環(huán)等待，承擔(dān)著檢測(cè)按鍵按下和發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)的任務(wù)。</p><p><b>　　控制流程</b></p><p>　　當(dāng)回零工作完成后，單片機(jī)就開(kāi)始等待操控按鍵的按下，例如現(xiàn)在檢測(cè)到3號(hào)靶位按鈕按下，而當(dāng)前光學(xué)鏡組焦點(diǎn)上是1號(hào)靶位，所以單片機(jī)計(jì)算得出，步進(jìn)電機(jī)要順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)靶位的角度（2×72&#

63、176;），此時(shí)單片機(jī)會(huì)向步進(jìn)電機(jī)發(fā)送與之相對(duì)應(yīng)的脈沖信號(hào)，驅(qū)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使3號(hào)靶位轉(zhuǎn)到焦點(diǎn)處。驅(qū)動(dòng)信號(hào)執(zhí)行完畢單片機(jī)再次回到等待狀態(tài)，等待下一個(gè)操控按鈕按下。</p><p><b>　　單片機(jī)與PC機(jī)通訊</b></p><p>　　操控命令不僅可以通過(guò)按鈕發(fā)出，還可以由PC機(jī)發(fā)出。我們通過(guò)軟件編程的方式，在PC機(jī)上編寫(xiě)一個(gè)操控軟件（上位機(jī)），利用RS323串

64、口通訊與單片機(jī)（下位機(jī)）建立通訊聯(lián)系，從而使PC機(jī)與單片機(jī)能夠相互通訊，最總達(dá)到按鈕和操控軟件可以同時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)靶控制的效果。</p><p><b>　　PC機(jī)操控軟件界面</b></p><p><b>　　圖表 16</b></p><p>　　界面上的5個(gè)靶位按鈕和兩個(gè)微調(diào)按鈕都是與硬件電路中的靶位按鈕和微調(diào)按鈕對(duì)應(yīng)的，

65、作用和效果也都一樣。除了這7個(gè)按鈕外，還有一個(gè)“打開(kāi)串口”是用來(lái)打開(kāi)串口，建立PC機(jī)與單片機(jī)通訊的；一個(gè)接受數(shù)據(jù)區(qū)是用來(lái)接受單片機(jī)的反饋操控結(jié)果信息的；“清空接收區(qū)”按鈕用于清空接收區(qū)的內(nèi)容；“取消”按鈕用于關(guān)閉該操控軟件。</p><p><b>　　操控軟件源程序</b></p><p>　　此操控軟件是在VC++6.0編程環(huán)境下編寫(xiě)的，主要運(yùn)用了MFC中的按鈕控

66、件、編輯框控件、通訊控件等。具體程序參考附錄二。</p><p><b>　　功能實(shí)現(xiàn)</b></p><p><b>　　功能電路</b></p><p>　　Proteus7仿真軟件是目前使用非常廣泛的一種，仿真方便，仿真結(jié)果非常直觀的一種電路仿真軟件。</p><p>　　根據(jù)轉(zhuǎn)靶控制的設(shè)計(jì)要

67、求，在Proteus軟件中得到的主要電路如下圖所示：</p><p><b>　　圖表 17</b></p><p>　　本電路主要有1塊AT89C52單片機(jī)芯片、1塊L298芯片、8個(gè)按鈕、 一個(gè)數(shù)共陽(yáng)極數(shù)碼管，一個(gè)示波器組成。</p><p>　　P0口與數(shù)碼管的a、b、c、d、e、f、g、h 管腳連接，8個(gè)控制按鈕分別與P2.0—P2.7

68、連接，與P1.7、P1.6、P1.5、P1.4分別和L298的IN1、IN2、IN3、IN4連接，L298的OUT4、OUT3、OUT2、OUT1作為輸出端，在實(shí)際電路中與步進(jìn)電機(jī)的四條線相接。</p><p>　　8個(gè)按鈕，從上至下分別是靶位按鈕1、靶位按鈕2、靶位按鈕3、靶位按鈕4、靶位按鈕5、順時(shí)針微調(diào)按鈕wts、逆時(shí)針微調(diào)按鈕wtn、回零模擬按鈕。</p><p><b>

69、;　　程序算法</b></p><p>　　57步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角為1.8°，本程序采用1-2相勵(lì)磁控制方式，1-2相勵(lì)磁方式又稱(chēng)為半步勵(lì)磁，1相和2相輪流交替導(dǎo)通，每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)只驅(qū)動(dòng)半步，即0.9°。這種勵(lì)磁方式下A、B、A’、B’組驅(qū)動(dòng)信號(hào)依次為：</p><p>　　1000→1100→0100→0110→0010→0011→0001→1001→1000

70、（電機(jī)正轉(zhuǎn)）</p><p>　　1000→1001→0001→0011→0010→0110→0100→1100→1000（電機(jī)反轉(zhuǎn)）</p><p>　　驅(qū)動(dòng)信號(hào)完成一個(gè)周期，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為7.2°。所以轉(zhuǎn)靶要實(shí)現(xiàn)一個(gè)相鄰靶位的轉(zhuǎn)動(dòng)，則需要向步進(jìn)電機(jī)發(fā)出10個(gè)周期的啟動(dòng)信號(hào)。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)靶設(shè)計(jì)的具體功能，則必須對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編寫(xiě)對(duì)應(yīng)

71、的功能程序，程序的算法流程圖如下所示：</p><p>　　本算法與功能設(shè)計(jì)相對(duì)應(yīng)，上電后，系統(tǒng)開(kāi)始工作，首先完成回零工作，只有回零工作完成才允許進(jìn)行下一步的工作；回零完成后開(kāi)始等待操控按鈕按下，如果檢測(cè)到有按鈕按下，則需要判斷是哪一個(gè)按鈕按下，判斷出按鈕后，按后計(jì)算當(dāng)前需要進(jìn)行的操作，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)步進(jìn)電機(jī)發(fā)出相應(yīng)的操作命令，完成與當(dāng)前按鈕相對(duì)應(yīng)的操控。具體程序請(qǐng)參考附錄一。</p><p&

72、gt;<b>　　仿真結(jié)果</b></p><p>　　把編寫(xiě)的功能程序下載到AT89S52單片機(jī)中，在Proteus軟件中對(duì)圖表 17中的電路進(jìn)行功能仿真，仿真的結(jié)果如下：</p><p>　　1.開(kāi)機(jī)回零四路信號(hào)的波形</p><p><b>　　圖表 18</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)

73、開(kāi)始回零，四路脈沖信號(hào)開(kāi)始輸入，轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)開(kāi)始順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，檢測(cè)回零信號(hào)，但還未完成回零的仿真圖，LED無(wú)任何顯示。</p><p><b>　　圖表 19</b></p><p>　　檢測(cè)到回零信號(hào)，回零完成，LED數(shù)碼管全亮，四路脈沖信號(hào)消失，轉(zhuǎn)盤(pán)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，處在光學(xué)鏡組焦點(diǎn)處的靶是1號(hào)靶。</p><p>　　2.按下2號(hào)靶位按鈕的仿真情

74、況</p><p><b>　　圖表 20</b></p><p>　　當(dāng)檢測(cè)到2號(hào)靶位按鈕按下，四路信號(hào)有信號(hào)輸出，使轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)72°，使2號(hào)靶位轉(zhuǎn)到光學(xué)鏡組的焦點(diǎn)上，同時(shí)LED數(shù)碼顯示為2.</p><p>　　3.按下4號(hào)靶位按鈕的仿真情況</p><p><b>　　圖表 21<

75、/b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，使4號(hào)靶位轉(zhuǎn)到光學(xué)鏡組焦點(diǎn)上，數(shù)碼管顯示為4.</p><p>　　4.按下3號(hào)按鈕時(shí)的仿真情況</p><p><b>　　圖表 22</b></p><p>　　轉(zhuǎn)盤(pán)靶標(biāo)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，3號(hào)靶位轉(zhuǎn)到光學(xué)鏡組焦點(diǎn)上，數(shù)碼管由4變成3.其他靶位也是同理，在此就不一一贅述。

76、</p><p>　　通過(guò)多次仿真，仿真結(jié)果與功能設(shè)計(jì)相符，本電路基本能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)靶設(shè)計(jì)的功能要求。</p><p><b>　　PCB電路圖</b></p><p>　　根據(jù)圖表 17中的電路圖，得到如下的PCB板圖：</p><p><b>　　圖表 23</b></p><p&

77、gt;　　圖中原件名稱(chēng)與實(shí)物對(duì)應(yīng)關(guān)系如下：</p><p>　　U1～AT89S52 U2～LED數(shù)碼顯示 S1…S5～五個(gè)靶位按鈕 </p><p>　　wtn、wts～兩個(gè)微調(diào)按鈕(逆時(shí)針微調(diào)和順時(shí)針微調(diào))。</p><p>　　PCB板的制作對(duì)本實(shí)驗(yàn)是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它是實(shí)現(xiàn)從軟件仿真到實(shí)際功能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)變的橋梁，也是決定實(shí)驗(yàn)成敗的最關(guān)鍵因素之一。&l

78、t;/p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析</b></p><p>　　跟據(jù)圖表 22 PCB板圖制作出實(shí)際的PCB板，并根據(jù)圖表 17電路圖中各元件參數(shù)選擇對(duì)應(yīng)的器件，完成元器件的焊接工作，最終制作出功能電路板。</p><p>　　首先把轉(zhuǎn)靶安裝到步進(jìn)電機(jī)上，接下來(lái)把步進(jìn)電機(jī)與電路板連接，給電路板上電，完成功能結(jié)果測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如下：<

79、/p><p><b>　　1.回零測(cè)試</b></p><p>　　給系統(tǒng)上電后，轉(zhuǎn)靶開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)1號(hào)靶位轉(zhuǎn)到零位置時(shí)，轉(zhuǎn)靶停止轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)數(shù)碼管全亮，說(shuō)明系統(tǒng)的回零功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。把1號(hào)轉(zhuǎn)靶轉(zhuǎn)到其他位置后斷電，接著再次上電，1號(hào)轉(zhuǎn)靶再次轉(zhuǎn)到了零位置，成功地完成了回零功能，多次重復(fù)上電的過(guò)程，一號(hào)靶位依然能很準(zhǔn)確地回到零位置，這說(shuō)明控制系統(tǒng)回零的性能很穩(wěn)定。</p>

80、;<p><b>　　2.功能測(cè)試</b></p><p>　　回零完成后，按下2號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)靶位的角度，2號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置，數(shù)碼管顯示變?yōu)?；接下來(lái)按下3號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶又順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)靶位的角度，3號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置，數(shù)碼管顯示變?yōu)?；接著按下4號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶又順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)靶位的角度，4號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置，數(shù)碼管顯示變?yōu)?；按下5號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)

81、靶又順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)了一個(gè)靶位的角度，5號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置，數(shù)碼管顯示變?yōu)?；接著按下3號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，3號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置，數(shù)碼管顯示3，按下1號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，1號(hào)靶位回到零位置，如此對(duì)每一個(gè)按鍵靶位控制按鈕反復(fù)按下，與按鈕相對(duì)應(yīng)的靶位都能轉(zhuǎn)到零位置，數(shù)碼管也會(huì)顯示與之對(duì)應(yīng)的靶位號(hào)。</p><p><b>　　3.微調(diào)測(cè)試</b></p><p>

82、;　　回零完成后，按下順時(shí)針微調(diào)按鈕，轉(zhuǎn)靶向順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)了一個(gè)小角度，連續(xù)按下順時(shí)針微調(diào)按鈕10次，數(shù)碼管顯示2，此時(shí)2號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置，此時(shí)按下2號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶不動(dòng)；此時(shí)接著按下順時(shí)針按鈕3次，然后再按下5號(hào)靶位按鈕，轉(zhuǎn)靶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，5號(hào)靶位轉(zhuǎn)到了零位置；此時(shí)按下逆時(shí)針微調(diào)按鈕，連續(xù)按下10次，4號(hào)轉(zhuǎn)靶轉(zhuǎn)到了零位，數(shù)碼管顯示4；</p><p>　　通過(guò)反復(fù)多次測(cè)試，實(shí)際的轉(zhuǎn)靶完全能實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)的各項(xiàng)功能要求

83、，而且轉(zhuǎn)靶的各項(xiàng)控制性能都很穩(wěn)定，沒(méi)有任何異常情況；試驗(yàn)結(jié)果成功地實(shí)現(xiàn)了本設(shè)計(jì)預(yù)期的功能要求，本設(shè)計(jì)結(jié)果得到了導(dǎo)師的認(rèn)可和好評(píng)，同時(shí)自己在完成本設(shè)計(jì)的過(guò)程共也是收獲累累，通過(guò)查閱資料讓我學(xué)到了很多關(guān)于步進(jìn)電機(jī)、單片機(jī)編程、電路板制作等的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)雖然基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但是離實(shí)際運(yùn)用還存在很大的差距，還有很多機(jī)械構(gòu)造和系統(tǒng)控制的知識(shí)有待學(xué)習(xí)，所以我會(huì)在今后的工作中繼續(xù)學(xué)習(xí)相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，

84、不斷進(jìn)取，學(xué)以致用最終讓這個(gè)設(shè)計(jì)能運(yùn)用到實(shí)際的光學(xué)測(cè)試系統(tǒng)中去。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想起源于本人在昆明北方紅外技術(shù)股份公司實(shí)習(xí)的一段經(jīng)歷。完成本設(shè)計(jì)主要經(jīng)歷了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、向公司領(lǐng)導(dǎo)提出解決問(wèn)題方案、與導(dǎo)師討論設(shè)計(jì)方案、最終確定設(shè)計(jì)方向和方案、親自動(dòng)手完成整個(gè)設(shè)計(jì)的全部功能、完成畢業(yè)論文的撰寫(xiě)等幾個(gè)主要的過(guò)程。

85、在完成設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中遇到過(guò)很多自身難以解決的問(wèn)題，有過(guò)徘徊的時(shí)候，也有過(guò)迷茫的時(shí)候，但是每當(dāng)我運(yùn)到困難時(shí)，xx老師都會(huì)給予我耐心的指導(dǎo)，陪同我一起思考問(wèn)題的解決方案，直到把問(wèn)題逐一解決；當(dāng)我獲得一點(diǎn)點(diǎn)成就自滿的時(shí)候x老師總會(huì)勉勵(lì)自己繼續(xù)往前深入下去，做到精益求精。所以在此特別感謝x老師給予的幫助和指導(dǎo)，感謝x老師與我們一起并肩作戰(zhàn)，在最短的時(shí)間高效率地完成了本設(shè)計(jì)的全部?jī)?nèi)容。</p><p>　　在此也感謝昆明

86、北方紅外技術(shù)股份公司的各位領(lǐng)導(dǎo)給予了我設(shè)計(jì)靈感和一些建議。感謝xx同學(xué)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中給予我?guī)椭兄x你們給我提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)方案的建議。感謝李繼承同學(xué)在PC機(jī)通訊上位機(jī)編程方面給我的幫助和啟迪，讓我在很短的時(shí)間里實(shí)現(xiàn)了PC機(jī)與單片機(jī)通訊的功能。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 張錚主編. 單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)與實(shí)訓(xùn)[M]. 1.

87、 清華大學(xué)出版社, 2011-10-1.</p><p>　　[2] 王曉明. 電動(dòng)機(jī)的單片機(jī)控制[M]. 第三版. 北京航空航天大學(xué)出版社, (2011-03.</p><p>　　[3] 趙茂泰. 智能儀器原理及原理[M]. 第三版. 北京:電子工業(yè)出版社, 2009-3.</p><p>　　[4] 邸旭, 楊進(jìn)華. 微光與紅外成像技術(shù)[M]. 1. 北京:機(jī)

88、械工業(yè)出版社, 2012-2.</p><p>　　[5] 白廷柱, 金偉其. 光電成像原理與技術(shù)[M]. 第一版. 北京:北京理工大學(xué)出版社, 2010-2.</p><p>　　[6] 唐國(guó)棟, 高云國(guó). 基于L297/L298芯片步進(jìn)電機(jī)的單片機(jī)控制[D]. 中文核心期刊, 2006-12.</p><p>　　[7] 張勁. 利用AT89S52單片機(jī)控制步進(jìn)

89、電機(jī)[D]. 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 2008-12.</p><p>　　[8]劉國(guó)永.陳杰平.單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].安徽技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).2002-04</p><p>　　[9]陳興文.劉燕.基于單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)[D].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造.2005-12</p><p>　　附錄一 （下位機(jī)程序）</p><p&g

90、t;<b>　　Keil 51程序</b></p><p>　　#include<reg51.h></p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　sbit w1=P2^0; // 1號(hào)

91、靶位</p><p>　　sbit w2=P2^1; // 2號(hào)靶位</p><p>　　sbit w3=P2^2; // 3號(hào)靶位</p><p>　　sbit w4=P2^3; // 4號(hào)靶位</p><p>　　sbit w5=P2^4; // 5號(hào)靶位</p><p>　　sbit h0=P2^

92、7; // 回零</p><p>　　sbit wts=P2^5; // 順時(shí)針微調(diào)</p><p>　　sbit wtn=P2^6; // 逆時(shí)針微調(diào)</p><p>　　unsigned char Rxbuf; //接收緩存</p><p>　　uchar code tab[]={0x90,0x80,0xc0,0x40,

93、0x60,0x20,0x30,0x10}; //正轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)表</p><p>　　uchar code tab1[]={0x90,0x10,0x30,0x20,0x60,0x40,0xc0,0x80}; //反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)信號(hào)表</p><p>　　uchar code tab3[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,</p><p>　　0x99,0x92,

94、0x82,0xf8,</p><p>　　0x80,0x90,0x88,0x83,</p><p>　　0xc6,0xa1,0x86,0x8e}; //數(shù)碼管顯示段碼表(共陽(yáng)) </p><p>　　uchar code tab2[]=</p><p>　　{ 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,</p><

95、p>　　0x66,0x6d,0x7d,0x07,</p><p>　　0x7f,0x6f,0x77,0x7c,</p><p>　　0x39,0x5e,0x79,0x71</p><p>　　};//數(shù)碼管顯示段碼表(共陰) */</p><p>　　//---初始化-----------------------------------

96、----------</p><p>　　void Init(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x20; //T1=方式2/8bit重裝</p><p>　　//T1 波特率設(shè)置</p><p>　　TR1=1; //</p&

97、gt;<p>　　TL1=TH1=0xfd; //9600bps/11.0592MHz </p><p><b>　　//串口設(shè)置</b></p><p>　　SCON=0x50; //方式1/REN=1</p><p>　　PCON=0x00;</p><p><b>　　ES=1;</

98、b></p><p><b>　　//總中斷開(kāi) </b></p><p>　　EA=1; //使用時(shí)開(kāi)</p><p><b>　　} </b></p><p>　　//--串口中斷--------------------------------------------<

99、;/p><p>　　void serial(void) interrupt 4</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(RI==1) </p><p><b>　　{RI=0;</b></p><p>　　Rxbuf=SBUF; //保存</

100、p><p>　　//將接收到的數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)給電腦</p><p>　　SBUF=Rxbuf; //發(fā)送</p><p>　　while(TI==0);</p><p><b>　　TI=0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p&

101、gt;<b>　　} </b></p><p>　　void delay()//延時(shí)程序</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　long j;</b></p><p>　　for(j=0;j<200;j++);//通過(guò)修改延時(shí)參數(shù)可以調(diào)

102、節(jié)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void delayms(unsigned int k) //消抖動(dòng)延時(shí)程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;</p><p>

103、　　for(i=k;i>0;i--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void zhengzhuan(int k) //正轉(zhuǎn)子程序，每調(diào)用一次步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)72°</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int

104、i,j;</p><p>　　for(i=0;i<k;i++)</p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=tab[j];</p><p>　　delay(); </p><p>&l

105、t;b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void fanzhuan(int k)// 反轉(zhuǎn)子程序，每調(diào)用一次步進(jìn)電機(jī)逆時(shí)針轉(zhuǎn)72°</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int i,j;

106、</p><p>　　for(i=0;i<k;i++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=tab1[j];</p><

107、p>　　delay(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void wzhengzhuan() // 微調(diào)正轉(zhuǎn)子程序，每調(diào)用一次步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)7.2

108、76;</p><p><b>　　{</b></p><p>　　unsigned int j;</p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=tab[j];</p><p&

109、gt;　　delay(); </p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void wfanzhuan()//微調(diào)反轉(zhuǎn)子程序，每調(diào)用一次步進(jìn)電機(jī)順時(shí)針轉(zhuǎn)7.2°</p><p><b>　　{</b><

110、/p><p>　　unsigned int j;</p><p>　　for(j=0;j<8;j++)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=tab1[j];</p><p>　　delay(); </p><p><b>　　}&

111、lt;/b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　main()//主程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　uchar k=0;</p><p><b>　　int i=0;</b></p

112、><p><b>　　int y=1;</b></p><p>　　int h=0; //回零標(biāo)志</p><p><b>　　int c=0;</b></p><p>　　int w=0; //微調(diào)標(biāo)志位</p><p><b>　　P1=0x00;</b&

113、gt;</p><p><b>　　Init();</b></p><p>　　while(h0) //回零程序</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P1=tab[i];</p><p><b>　　i++;</b></p

114、><p><b>　　if(i>7)</b></p><p><b>　　i=0;</b></p><p><b>　　delay();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　P0=

115、0x00;</b></p><p>　　while(1)//回零完成后，等待控制按鈕的按下</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(w1==0||Rxbuf=='1') //當(dāng)檢測(cè)到靶位按鈕1按下時(shí)</p><p><b>　　{</b>

116、</p><p>　　delayms(10); //消抖動(dòng)</p><p>　　if(w1==0||Rxbuf=='1')</p><p>　　{ while(!w1);//等待靶位按鈕1彈起</p><p><b>　　h=1;</b></p><p><b>　

117、　c=h-y;</b></p><p><b>　　y=h;</b></p><p>　　P0=tab2[h];</p><p>　　if(c>0)//c>0時(shí)，靶標(biāo)正轉(zhuǎn)一角度</p><p>　　{for(k=0;k<c;k++)</p><p>　　zheng

118、zhuan(10-w);</p><p>　　delayms(200);</p><p><b>　　w=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　if(c<0) // c<0時(shí)，靶標(biāo)反轉(zhuǎn)一角度</p><p><b&g

119、t;　　{c=-c;</b></p><p>　　for(k=0;k<c;k++)</p><p>　　{fanzhuan(10+w);</p><p>　　delayms(200);</p><p><b>　　w=0;</b></p><p><b>　　}

120、</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Rxbuf='0';</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(w2==

121、0||Rxbuf=='2') //當(dāng)檢測(cè)到靶位按鈕2按下時(shí)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(10);</p><p>　　if(w2==0||Rxbuf=='2')</p><p>　　{ while(!w2);</p>&l

122、t;p><b>　　h=2;</b></p><p><b>　　c=h-y;</b></p><p><b>　　y=h;</b></p><p>　　P0=tab2[h];</p><p><b>　　if(c>0)</b></p&g

123、t;<p>　　{for(k=0;k<c;k++)</p><p>　　zhengzhuan(10-w);</p><p>　　delayms(200);</p><p><b>　　w=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>

124、;<b>　　if(c<0)</b></p><p><b>　　{c=-c;</b></p><p>　　for(k=0;k<c;k++)</p><p>　　{fanzhuan(10+w);</p><p>　　delayms(200);</p><p>&l

125、t;b>　　w=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　Rxbuf=='0';</p><p><

126、b>　　}</b></p><p>　　else if(w3==0||Rxbuf=='3')//當(dāng)檢測(cè)到靶位按鈕3按下時(shí)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delayms(10);</p><p>　　if(w3==0||Rxbuf=='3')

127、</p><p>　　{ while(!w3);</p><p><b>　　h=3;</b></p><p><b>　　c=h-y;</b></p><p><b>　　y=h;</b></p><p>　　P0=tab2[h];</p>