基于mc9s12xs128的花卉追光系统设计

摘 要:本系统采用减速步进电机28BYJ-48-5V与mc9s12xs128设计了一个花卉自动追光系统,该系统可以使花卉或其他物体与太阳的方向保持一定的关系,例如,可以是花卉的一侧一直朝着太阳的方向,以便达到单一方向生长的目的。另外也可以切换至自由旋转状态,使花卉均匀受光。

关键词:减速步进电机 YJ-48-5V 9s12xs128

中图分类号:TN2文献标识码:A文章编号:1674-098X(2011)04(b)-0018-02

1 系统整体设计

本系统以四路光传感器作为模拟输入信号,主要目的是采集花盆周围四个方向的光照强度,将这四路模拟信号送入AD模块,进行模数转换,从而得到四个方向光强度的数字信号,以便于更好的进行信息处理,然后通过软件编程控制步进电机,进行花卉追光或自由旋转。

1.1 控制器的选择

目前市场上常用的控制器有很多,例如常见的:AT89S52单片机,由于流行时间比较长,价格性对便宜,使用者非常多,因此各种资料例程非常丰富,编程操作也十分简单直接,易于操作,一般是初学者的首选。但是功能简单,一般不支持AD模块,要自己拓展AD模块,

通常选用的是并行的ADC0804或ADC0809,但是AD的价格会超过单片机本身的价格,并且以上两款AD转换精度均为8位,ADC0809做多也只有8个转换通道。

Cortex内核的ARM嵌入式控制器,比较主流的有M0,M3,相对51单片机的操作麻烦不少,需要对很多寄存进行控制,但是一般都内部集成AD模块,减少外围电路,并且速度和其他功能都要比51单片机强很多。以Cortex M3为例,支持18路AD转换通道,精度为12位,价格在十几元左右。

Freescale单片机,一般主要用于汽车电子,内置ATD模块可以进行模数转换,由于依旧属于单片机系列,编程虽然相对51单片机编程要复杂一点,但是比起Cortex M3的编程,要容易得多,内部资源丰富,功能和Cortex相仿。以mc9s12xs128为例,有16路AD转换通道,转换精度8位到12位可选。

综上所述,由于本系统需要多路AD转换,价格低廉,另外便于使用,故采用Freescale系列的mc9s12xs128作为控制器。

1.2 外部设备的选择

本系统除去控制器以外,还需要光传感器,步进电机等主要外部设备。

光传感器主要有光敏二极管,光敏三极管,光敏电阻,由于本系统对于传感器的精确度要求并不高,只要可以区分几个方向上光的强弱就更可以了,所以,本系统采用使用最方便的光敏电阻最为传感器。

步进电机有很多,从几元到几百元,经过试验,本系统采用最便宜的28BYJ-48-5V减速步进电机足以满足需求,并且该电机多次作为单片机控制练习的外设,资料相当丰富,所以编程方面也很容易,所以本系统才用该型号步进电机作为控制输出设备。

2 系统硬件设计

本系统系统框图如图1所示。整体系统由单片机,步进电机,光敏电阻,AD转换器等组成。数据采集电路由4个光敏电阻组成,将光敏电阻上的电压值通过模数转换器转换为数字信号,在mc9s12xs128单片机内进行比较,结合上一次单片机内记录的花卉方向,进行分析,结合当前按键选择的状态,做出相应的旋转动作。

2.1 数据采集电路

数据采集框图如图2所示。

传感器采用的是光敏电阻,光敏电阻价格低廉,而且经过试验证实,它的灵敏度可以满足实际需求,四个传感器采集各个方向阳光的强度值。硬件连接时,使光敏电阻与一固定阻值的电阻串联,测量光敏电阻两端的电压值。

2.2 减速步进电机控制电路

减速步进电机控制电路如图3所示。减速步进电机型号为28BYJ-48-5V,直径28mm,电压5V,减速比5.625*(1/64),属于5线4相步进电机。减速步进电机驱动芯片采用的是最常用的UNL2003,又称高压大电流达林顿晶体管阵列,主要目的是提高输出功率,从而驱动步进电机。

3 软件设计

本系统软件设计采用的是模块化结构,各个功能子块独立,便于调试。从图中可以看出主要流程主要分为三个部分,模数转换程序、单片机处理程序、步进电机控制程序。单片机控制部分,对采进的数据进行对比,将结果送入步进电机控制模块。步进电机控制部分如图5所示,主要是根据之前比对的结果,采取四种对步进电机不同的控制,从而达到最终目的。

参考文献

[1]李东勋,沈文浩,陈小泉.基于Proteus的液晶模块仿真[J].微计算机信息,2009,13.

[2]杨宏,李国辉.基于Proteus与单片机的步进电机控制设计[J].现代电子技术, 2010,05.

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