自動播種機(jī)電路設(shè)計(jì)案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u5066自動播種機(jī)電路設(shè)計(jì)案例概述 1141261.1自動播種機(jī)的硬件電路構(gòu)成 1221871.2鍵盤控制電路 1128411.3新能源電路 2115201.4本章小結(jié) 389532自動播種機(jī)的控制系統(tǒng)軟件分析與設(shè)計(jì) 487732.1軟件開發(fā)環(huán)境簡介 4681步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分需要同時(shí)執(zhí)行鍵盤讀取、鍵盤處理、步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)控制、液晶顯示控制等多個(gè)任務(wù)。 42122.2主程序 4147842.3按鍵處理子程序框圖 5962.4本章小結(jié) 5300253播種機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試 695713.1調(diào)試 6279073.2運(yùn)行結(jié)果 61.1自動播種機(jī)的硬件電路構(gòu)成核心處理器為STM32單片機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，集成芯片ULN2003作為電機(jī)驅(qū)動，TP4056鋰電池充電模塊對蓄電池進(jìn)行充電，HP2001升壓模塊對蓄電池放出的電升壓為控制系統(tǒng)供電，DC-DC降壓模塊對光伏板產(chǎn)生的電進(jìn)行降壓為蓄電池充電。5個(gè)按鍵輸入分別是：啟動停止、復(fù)位、正反轉(zhuǎn)、加速、減速。液晶顯示電機(jī)的正反轉(zhuǎn)狀態(tài)和運(yùn)轉(zhuǎn)速度的檔數(shù)。見附錄1。1.2鍵盤控制電路本次對講機(jī)的設(shè)計(jì)采用的自鎖開關(guān)按鍵，比較簡單，按鍵上面就有兩個(gè)接口，雖然有四個(gè)引腳，但是其中兩兩是相同的，所以相當(dāng)于只有兩個(gè)引腳是有作用的。按鍵在動作過程中通常會產(chǎn)生抖動，一個(gè)電壓信號在機(jī)械觸點(diǎn)的切斷和關(guān)閉之間產(chǎn)生的抖動一般是5~10ms。為了確保單片機(jī)只對一次按鍵動作確認(rèn)一次按鈕，需要消除抖動的影響。消抖有硬件消抖和軟件消抖兩種方法。由于硬件消抖的電路設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，所以本設(shè)計(jì)未采用。軟件消抖在抖動少，按鈕多的情況下方便簡單。圖1.2鍵盤原理圖1.3新能源電路新能源電路部分涉及電能存儲和電能釋放兩個(gè)過程：1、電能存儲：太陽能電池板的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)大面積平面PN結(jié)。PN結(jié)是由一個(gè)N型摻雜區(qū)和一個(gè)P型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成的。在太陽光照射到PN結(jié)上時(shí)，PN結(jié)吸收光能激發(fā)出電子和空穴，在PN結(jié)中產(chǎn)生電壓，稱為“光生伏特效應(yīng)”，太陽能電池板產(chǎn)生的電壓不穩(wěn)定，不能直接用于電路中，故在本設(shè)計(jì)中使用DC-DC降壓模塊，將太陽能電池板輸出電壓額定為直流5v，降壓模塊輸出的VCC接充電保護(hù)模塊TP4056的IN+，GND接IN-，蓄電池正極接充電保護(hù)模塊TP4056的BAT+，負(fù)極接BAT-從而實(shí)現(xiàn)了太陽能儲能。2、電能釋放：TP4056的OUT+接自鎖開關(guān)一端，另一端接升壓模塊IN+，OUT-接升壓模塊IN-，當(dāng)需要蓄電池對外放能時(shí)，只需要按下自鎖開關(guān)即可。圖1.3新能源部分電路原理圖1.4本章小結(jié)本章第一部分描述了自動播種機(jī)的硬件總電路，并對每一元件在電路中的功能作了簡單的介紹。第二部分重點(diǎn)介紹了控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的按鍵電路的設(shè)計(jì)原理，并針對如何消除電路抖動這一問題，提出的軟、硬件兩種消抖方案進(jìn)行了選擇，最終選擇軟件消抖。第三部分介紹了新能源電路，包括電能存儲和電能釋放兩個(gè)部分。

2自動播種機(jī)的控制系統(tǒng)軟件分析與設(shè)計(jì)2.1軟件開發(fā)環(huán)境簡介Keil軟件是德國著名的軟件公司Keil（現(xiàn)并入ARM公司）開發(fā)的單片機(jī)軟件開發(fā)平臺。Keil提供了包括C編譯器、宏編譯器、連接器、庫管理和強(qiáng)仿真協(xié)調(diào)器的完整開發(fā)方案，并集成組合這些功能。使用Keil開發(fā)嵌入式軟件，開發(fā)周期和其他平臺的軟件開發(fā)周期幾乎相同。大致步驟如下：選擇Project下的NewuvisionProject,建立Keil文件，然后選擇STM32芯片，進(jìn)行前期準(zhǔn)備；進(jìn)行主程序的編寫；將寫好的程序進(jìn)行Reuild操作；對編譯過程中發(fā)現(xiàn)的BUG進(jìn)行糾正。步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的軟件部分需要同時(shí)執(zhí)行鍵盤讀取、鍵盤處理、步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)控制、液晶顯示控制等多個(gè)任務(wù)。2.2主程序系統(tǒng)由電機(jī)正轉(zhuǎn)、電機(jī)反轉(zhuǎn)、電機(jī)加速與電機(jī)減速的幾部分組成。如下圖:2.1主程序流程圖2.3按鍵處理子程序框圖初始化初始化開始Key1按下？Key1按下？Key1按下？Key1按下？結(jié)束電機(jī)速度加電機(jī)速度減切換電機(jī)啟停切換電機(jī)正反轉(zhuǎn)NNNNYYYY圖2.2按鍵子程序流程圖通過檢測按鍵的電平變化，系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令控制脈沖頻率和引線端的投入順序，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向。2.4本章小結(jié)本章節(jié)介紹了編寫程序所選用的Keil軟件的開發(fā)環(huán)境、開發(fā)周期和完整的軟件開發(fā)過程。針對設(shè)計(jì)的程序內(nèi)容作出了主程序流程圖、按鍵子程序流程圖。3播種機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試3.1調(diào)試在設(shè)計(jì)實(shí)物經(jīng)過硬件的焊接與軟件的燒錄完成以后，我們要進(jìn)行實(shí)物調(diào)試工作，來看實(shí)物是否能夠達(dá)到預(yù)期的效果。由于該設(shè)計(jì)采取的是“化整為零”的思維，將整個(gè)設(shè)計(jì)的硬件以及軟件分割成好幾部分來逐步操作的，最終整合到一起。故從調(diào)試上來說，我們也采取了這種思想，首先從硬件上來說，使用萬用表將各個(gè)焊好的引腳測量一遍，發(fā)現(xiàn)完全符合要求。但是基于對于設(shè)計(jì)的嚴(yán)謹(jǐn)性，我感覺還應(yīng)該在電源的兩端加入電解電容，電解電容是由正負(fù)極的，在焊接的時(shí)候不要出錯，電解電容可以進(jìn)一步對電源電路進(jìn)行濾波。隨后我們對步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行了調(diào)試，在單片機(jī)的控制習(xí)，電機(jī)運(yùn)行良好。

之后進(jìn)行的是軟件的調(diào)試，軟件在燒錄之前編譯之后沒有發(fā)現(xiàn)問題，也就是說沒有任何語法錯誤。但是問題出在了，設(shè)計(jì)本身的想法上，在設(shè)計(jì)的邏輯上我感覺還存在一些問題，這一點(diǎn)在我的實(shí)物中體現(xiàn)了出來，在實(shí)物運(yùn)行的過程中可以發(fā)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的可調(diào)速度范圍過于小，在生產(chǎn)實(shí)際當(dāng)中用途不是很廣泛。想要擴(kuò)大步進(jìn)電機(jī)的控制范圍，同時(shí)還要提高控制速度的精度，就要對程序經(jīng)行修改，經(jīng)過查閱資料和對程序的研究，將原來設(shè)計(jì)里的以主程序來控制旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)通過延時(shí)的方式控制步進(jìn)電機(jī)的速度，鍵盤是使用的定時(shí)中斷，后來經(jīng)過改進(jìn)的程序?yàn)槔弥鞒绦騺砜刂奇I盤，通過定時(shí)器引發(fā)的中斷來控制步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)。3.2運(yùn)行結(jié)果利用keil軟件進(jìn)行編程，導(dǎo)入proteus仿真軟件，查看引腳的輸出波形，從而得到電機(jī)運(yùn)行的工作狀態(tài)，在optionsfortarget選項(xiàng)中選擇UseSimulaor,將DialogDLL設(shè)置為DARMSTM.DLL，Parameter設(shè)置為-pSTM32F103RE,進(jìn)入Debug模式，在LogicAnalyzer中設(shè)置要觀察的I/O口，將DisplayType設(shè)置為BIT類型，點(diǎn)擊RUN運(yùn)行一段時(shí)間，可以觀察到管腳波形如下，得知采用的是1-2相勵磁法驅(qū)動D-DC-C-CB-B-BA-A-AD。圖3.1仿真結(jié)果圖操作手根據(jù)車速的