一種電磁感應(yīng)擺的設(shè)計(jì)

【摘 要】設(shè)計(jì)了一種電磁感應(yīng)擺，磁鐵懸掛在擺桿下端，在擺的下面放置電磁控制裝置。以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)通過對電磁控制裝置中電磁鐵的控制，改變磁鐵吸合力，使擺桿轉(zhuǎn)動(dòng)，可以按照一定的角度、周期進(jìn)行擺動(dòng)。

【關(guān)鍵詞】電磁感應(yīng)擺；電磁控制裝置；單片機(jī)

一、電磁感應(yīng)擺介紹

電磁感應(yīng)擺如圖1所示，包括擺桿和電磁控制裝置兩部分，擺通過擺桿支撐軸固定在支架上，擺的下端放置一個(gè)磁鐵。電磁控制裝置在擺的下邊，通過電磁作用使擺擺動(dòng)。

圖1 電磁感應(yīng)擺示意圖

二、系統(tǒng)硬件的理論分析與設(shè)計(jì)

控制電路包括單片機(jī)最小系統(tǒng)、按鍵模塊、液晶顯示模塊、聲光報(bào)警模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊等部分組成。

（一）單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊

單片機(jī)最小控制系統(tǒng)以STC12C5A60S2單片機(jī)為核心，復(fù)位電路具有手動(dòng)和上電復(fù)位兩種形式、時(shí)鐘電路采用12MHz晶振，EA引腳接5V電源，存儲器選擇內(nèi)部寄存器，

（二） 液晶顯示模塊

液晶顯示模塊采用12864液晶，單片機(jī)串行控制，實(shí)時(shí)顯示預(yù)置擺角、周期、工作模式等信息，

（三） 按鍵模塊

通過四個(gè)獨(dú)立按鍵（S1、S2、S3、S4）的不同搭配完成不同功能。

初始界面通過S4（切換）完成模式的選擇，S1（確認(rèn)）完成模式的確認(rèn)。自由模式下通過S4（啟動(dòng)、停止）完成對裝置的控制?？刂颇Ｊ较峦ㄟ^S4（切換）完成模式的選擇，S1（確認(rèn)）完成模式的確認(rèn)。在周期控制、角度控制、雙重控制模式下通過S4（切換）完成周期、角度的選擇，通過S2（增加）、S3（減少）完成周期、角度的預(yù)置，S1（確認(rèn)）按預(yù)置參數(shù)擺動(dòng)。

（四）電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

本系統(tǒng)采用M415B細(xì)分步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器。M415B是采用美國IMS公司先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的細(xì)分型高性能步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，適合驅(qū)動(dòng)中小型的任何1.5A/相電流以下的兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。由于采用新型的雙極性恒流斬波驅(qū)動(dòng)技術(shù)，使用同樣的電機(jī)時(shí)可以比其他驅(qū)動(dòng)方式輸出更大的速度和功率，其細(xì)分功能使步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度提高，振動(dòng)減小，雜訊降低。

三、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

電磁控制運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)軟件主要包含主程序、液晶顯示子程序、按鍵控制子程序及電機(jī)驅(qū)動(dòng)子程序等。

系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)行初始化操作，液晶顯示初始界面內(nèi)容，即自由模式、控制模式選擇，然后根據(jù)選擇進(jìn)入二級菜單，最后根據(jù)選擇模式以及參數(shù)設(shè)定對電機(jī)進(jìn)行操作。

圖4-1 主程序流程圖

自由模式時(shí)，擺桿周期和擺角為程序內(nèi)置，分別為2s和45°。按下啟動(dòng)按鍵，擺桿按預(yù)設(shè)值自由擺動(dòng)。按下停止按鍵，擺桿回到靜止點(diǎn)。

控制模式下，有三種參數(shù)設(shè)定方式，分別是角度控制、周期控制、雙重控制。

角度控制模式下可以對擺角進(jìn)行預(yù)設(shè)；周期控制模式下可以對擺角進(jìn)行預(yù)設(shè)；雙重控制模式下可以同時(shí)對擺角和周期進(jìn)行預(yù)設(shè)，完成參數(shù)設(shè)置后，擺桿根據(jù)預(yù)置周期、擺角進(jìn)行相應(yīng)運(yùn)動(dòng)

四、結(jié)論

經(jīng)過反復(fù)調(diào)試檢測，擺桿的擺角和周期均能在指定范圍內(nèi)預(yù)置且誤差均在要求范圍內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、精確，較好的完成了題目的基本功能和全部發(fā)揮功能。

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作者簡介：

戴青云（1976-），男，講師，碩士，石家莊職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣與電子工程系，主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制。