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舵机远距离数字控制 摘要 随着船舶工业的发展以前我们所用的模拟电路控制舵机存在着这样或那样的问题已经收到越来越多的关注。当传输距离很长的时候，模拟电子线路就会容易收到外部信号的干扰从而出现舵机的角度出现大的偏差。并且如果反馈电位器长时间工作就会出现磨损的情况，另外模拟电路和电源的漂移等等诸多的问题都影响舵机准确性。现在很多大型的船舶都采用动舵轮或者是液压舵 ，但由于它是机械式的控制所以它的控制受人的反应熟读的影响，误差范围大，精确度不高。 本设计采用的控制器件有ARM2148和STC89C52单片机。采用E6B2-CWZ5G作为角度传感器，通过ARM2148控制舵机传动，将角度传给STC89C52单片机控制的LCD1602来显示。单片机会定时采集舵机的角度从而实时的显示相应角度。其中ARM2148为核心控制器，STC89C52单片机为辅助控制器。核心控制器与辅助控制器通过串口数据线进行数据传输，从而实现对舵机的远程控制。这种数字电路控制舵机的方法精确度高，结构简单。数字电路控制舵机，再结合轮船的动力系统，GPS技术与GIS技术从而实现船舶的自动驾驶。相对于汽车无人驾驶其难度更低，安全性跟高，前景很广阔。 关键词：ARM2148；角度传感器；远程控制；自动驾驶； 目录 1 绪论 3 2 系统相关技术分析 - 4 - 2.1核心控制器件的选择 - 4 - 2.2辅助器件的选择 - 5- 2.3 角度传感器的选择 - 5 - 2.4显示器件的选择 -5- 2.5电动机驱动模块的选择 -5- 2.6小结 -6- 3 系统硬件电路设计 - 7 - 3.1电源的设计 - 7 - 3.2 LCD液晶显示电路设计 - 7- 3.3驱动电路设计 -8- 4 系统软件设计 - 9- 4.1整体流程图设计 - 9 - 4.2 整体程序设计论证 - 10- 4.2.1 角度检测程序： - 10 - 4.2.2LCD1602液晶显示程序 - 11 - 4.2.3 串口通信程序 - 15 - 5 实现相关技术 - 29 - 5.1 ARM2148的简介及运用领域- 29- 5.2 单片机的简介及运用 - 31 - 6 总结 - 33 - 致谢信 - 34 - 参考文献 - 35 - 附录程序清单和专利申请书 - 36 - 绪论 我们采用数字电路控制舵机是考虑了模拟电路控制舵机的缺点的，正是为了克服这些缺点，从而跟好对舵机进行远程控制，提高其精确度。论文中包括本次设计的整体简介，硬件连接，软件编程。 本次设计采用核心控制器件ARM2148和辅助控制器件STC89C52单片机。我们选择ARM2148是因为其比较实用，也是初学者首先接触的因此比较熟悉。至于单片机的悬着是由于其易用，外围模块较少。 系统的硬件包括：ARM模块、单片机最小系统、L298电动机驱动模块、角度传感器、电动机、 蓄电池，LCD1602、编码器等。 软件部分包括：电动机驱动模块程序、ARM控制电动机模块、单片机控制LCD1602显示模块。 系统相关技术分析 整体设计如下图所示：采用ARM2148为核心控制器件， 采用STC89C52来控制LCD1602来动态显示舵机角度，采用C语言编程实现各种逻辑的算法和逻辑控制，角度传感器的脉冲信号作为中端引入ARM2148，然后通过串口线通过单片机控制的液晶显示显示相应的角度。按键控制舵机左转还是右转。 图1 总体结构图 2.1核心控制器件的选择 核心控制器件的选择没有选择单片机而是选择ARM2148来控制是由于本次设计采用的是三级流水线模式。它需要软件有很快的处理指令的速度。为了避免52单片机执行指令过多出现卡死的情况，来实现多个操作同时进行，使处理和存储之间的操作更加流畅连续，能提供0.9MIPS/MHZ的指令执行速度，这样在舵机快速偏转时，处理器仍然可以远远满足编码器瞬间给出的众多条代码值，使系统更加稳定。并且我们首先接触的也是ARM2148这款软件相对于其它款的我们更熟悉。在整个系统中ARM2148起着控制电动机驱动模块使电动机运转，同时接受来自角度传感器的数据即舵机旋转角度然后将其传输给STC89C52单片机从而实现角度的显示。因此它是核心模块。 2.2辅助器件的选择 辅助模块只需接受来自ARM2148的关于舵机角度的数据和控制LCD1602液晶显示。由于STC89C52单片机功耗低、性能高、灵活性高且使我们经常接触到的单片机类软件，所以我们选择了这款单片机。 2.3角度传感器的选择 角度传感我们我们采用工业用E6B2-CWZ5G角度传感器，它拥有非常低的阻尼，在轴上固定一重物只需要10来克就能将实时角度准确的传输到ARM2148中。它是一种增量式的旋转译