毕业论文（设计）
论文题目：单片机运动控制系统设计
学生姓名： 鲍亚明
学 号： 2011101102
指导教师： 周小明
专 业： 机电一体化技术
年 级： 20##
汽车与机电工程学院
单片机运动控制系统设计
摘 要
本文介绍了利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹的设计与实现。本设计中的小车能够自动识别路线 ,．．．．．．。
．．．．．．。
关键词:自动寻迹；传感器；单片机；机器人；数据采集
目 录
1 绪 论. 1
1.1机器人的运动控制背景. 1
1.2 本设计的应用及意义. 1
1.3 论文主要工作. 1
2 系统总体方案. 2
2.1 系统总体规划. 2
2.2 单片机内部结构及接口描述. 2
2.3 技术指标. 2
2.4 主要芯片的选型. 2
2.4.1 电机驱动芯片的选型. 2
2.4.2温度传感器芯片的选型. 3
2.5 其他芯片的简介. 3
2.5.1 ATMEL 93C46 3
2.5.2 LCD1602 3
2.5.3 74HC540 3
2.5.4 74HC245 3
3 硬件设计与实现. 4
3.1系统运动控制部分设计. 4
3.1.1 电机选型. 4
3.1.2 L298N驱动电机. 4
3.2 寻迹模块设计. 4
3.3无线电发射接收模块介绍. 4
3.4测温系统设计. 5
3.5 电源. 5
3.5.1电源的选型. 5
3.5.2稳压电路设计. 5
3.5.3抗干扰设计. 5
4 测试及其控制程序设计. 6
5 总结与展望. 7
致 谢. 8
参考文献. 9
附录１ 机器实体照片. 10
1 绪 论
近年来，人类的生产和生活方式发生了巨大的变化，产生这一变化的重要原因就是计算机技术的飞速发展。第一台计算机诞生至今仅仅几十年的时间，计算机的性能已经大大提高，价格不断的下降，从而使之可以迅速而广泛地应用于人类的生产和生活的各个领域。然而机器人的发展无疑得益于计算机技术的发展。
．．．．．．
1.1 机器人的运动控制背景
什么叫机器人？
．．．．．．
1.2 本设计的应用及意义
本文的设计正是一个本着学习、创新和服务人类的思想的机器人设计。让机器按照自己预定的想法和目的运作，一直是我人生的追求和梦想。我选择自动化专业，正是要加入自动化这个大家庭，吸收文化不断提高自己，不断的走近自己的梦想。
．．．．．
1.3 论文主要工作
本论文主要的工作就是通过一个自动寻线小车的软件、硬件和整体结构的设计和实现，．．．．．．。
2 系统总体方案
本章围绕系统的总体设计，介绍系统组成框图、主控芯片单片机的内部硬件资源及其接口技术、整个机器人系统所用到的其它IC的介绍。
2.1 系统总体规划
整个系统的构成是由两部分组成。一部分的用于整个机器人系统的运动控制， 一部分的机器人体内装载的传感器件，负责检测和采集现场的环境参数。
．．．．．．
2.2 单片机内部结构及接口描述
．．．．．．
．．．．．．，P3口也接收一些控制信号，如表 2-1所示。
表 2-1 各口线的特殊功能和信号名称
．．．．．．
2.3 技术指标
．．．．．．
2.4 主要芯片的选型
．．．．．．
2.4.1 电机驱动芯片的选型
考虑到，本机器人需要的驱动能力比较高，．．．．．．。
．．．．．．，外型如图2-4示。
图2-4 L298N外型
2.4.2 温度传感器芯片的选型
考虑到．．．．．．。
2.5 其他芯片的简介
本设计是．．．．．．。
2.5.1 ATMEL 93C46
IC：93c46是储存器件（如图2-6示），负责储存机器人系统中温度采集系统采集到的温度参数。
．．．．．．
2.5.2 LCD1602
．．．．．．
2.5.3 74HC540
．．．．．．
2.5.4 74HC245
74HC245是8总线收发．．．．．．。
3 硬件设计与实现
本设计的机器人采用废弃的电脑光驱机盒钢板做为整个硬件体系的骨架，．．．．．．。
3.1 系统运动控制部分设计
3.1.1 电机选型
．．．．．．
3.1.2 L298N驱动电机
．．．．．．
L298N芯片已在电机驱动芯片的选型一节介绍过，本设计中具体应用电路进行说明，如图3-1示。
．．．．．．
3.2 寻迹模块设计
．．．．．．
3.3 无线电发射接收模块介绍
本设计采用辅助模块，无线电发射模块原理图如图3-14示，就是为了达到远程手动控制的目的，由于无线电的设计涉及的学科知识面比较广，调频比较困难。故此本设计直接应用市场上的成品无线电模块，出于成本的考虑，选用的无线电的有效控制距离是比较短的，但是这个不限制本设计功能的实现，距离的远近用户完全可以根据需要更换模块。
．．．．．．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．，驱动电流约2mA，与发射器上的四个按键一一对应。
．．．．．．，表3-1中5个输出引脚10、11、12、13、VT的“0”代表低电位OV，1代表高电位5V。
表3-1 接收模块输出电位表
续表3-1
3.4 测温系统设计
本设计采用LCD1602作为显示器件，相比数码管显示，显示内容丰富更加丰富、显示方式更为灵活，而且硬件电路得到简化。LCD1602作为一款非常经典的液晶显示模块，具有良好的性价比，完全符合和满足本设计的要求。
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3.5 电源
3.5.1 电源的选型
由于本系统需要电池供电，我们考虑了如下集中方案为系统供电。
．．．．．．
3.5.2 稳压电路设计
．．．．．．
3.5.3 抗干扰设计
由于此单片机控制的运动系统，工作在各种恶劣的环境中，所以抗干扰处理是必不可少的。
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4 测试及其控制程序设计
．．．．．．
5 总结与展望
．．．．．．
致 谢
自从我接触单片机，到现在能够用以单片机为控制核心设计出我的毕业设计——单片机运动控制系统设计。这是一个学习的过程，．．．．．．。
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参考文献
．．．．．．
[12] 高稚允，高岳. 光电检测技术[M]. 北京：国防工业出版社，1995.
[13] 金篆芷，王明时. 现代传感技术[M]. 北京：电子工业出版社，1995
[14] 罗志增 .简易红外接近觉传感器 [C].全国青年第三届机器人学研讨会论文集 ,1990.
[15] Brian W. Kernighan & Dennis M. Ritchie . The C Programming Language (The second Edition). Prentice-Hall , 1988.
．．．．．．
附录１ 机器实体照片
第二篇：毕业设计 论文格式范例(论文封面、任务书、目录、正文、参考文献))
附件2：论文范例（绿色斜体字均为说明，论文编辑完毕后请删除绿色斜体文字并保持格式不变 ）
色打印）
（不空行，用学校提供的蓝
题目： （论文标题：二号，黑体，加粗，居中，上下各空5行）
学 院
专 业
学生姓名
学生学号
指导教师
提交日期 年 月 日
（小三号，宋体，加粗，居中，单倍行距）
(封面用210g/m2的橙色色书；用A4纸打印，封面页边距上、下各为2.54cm，左、右各为2.2cm）
（另起页：任务书范例）
毕 业 设 计 （论文） 任 务 书
（任务书标题为小二号宋体，加粗，居中，上下空一行）
（正文为小四号，宋体，行距为固定值20磅；用A4纸打印，页边距上、下各为2.54cm，左、右各为2.2cm。）
兹发给 班学生 毕业设计（论文）任务书， 内容如下：
1、毕业设计（论文）题目：要轻易更改题目方向）
2、应完成的项目：
（1）
（2）
（3）
（4）
3、参考资料以及说明：
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
4、本毕业设计（论文）任务书于 完成，然后提交毕业考试委员会进行答辩。
指导教师 签发，
教研组（系、研究所）负责人 审核， 年 月 日 1
（另起页；摘要范例）
摘 要
（小三号，宋体，加粗，居中，上下空一行）
（摘要正文共400—600个字；小四号，宋体，行距为固定值20磅，段首行空两个汉字）
本文详细介绍了多变量预测控制算法及其在环境试验设备控制中的应用。由于环境试验设备的温度和湿度控制系统具有较大的时间滞后，而且系统间存在比较严重的耦合现象，用常规的PID控制不能取得满意的控制效果。针对这种系统，本文采用了多变量预测控制算法对其进行了控制仿真。
预测控制算法是一种基于系统输入输出描述的控制算法，其三项基本原理是预测模型、滚动优化、反馈校正。它选择单位阶跃响应作为它的“预测模型”。这种算法除了能简化建模过程外，还可以通过选择合适的设计参数，获得较好的控制效果和解耦效果。
本文先对环境试验设备作了简介，对控制中存在的问题进行了说明；而后对多变量预测控制算法进行了详细的推导，包括多变量自衡系统预测制算法和多变量非自衡系统预测控制算法；然后给出了系统的建模过程及相应的系统模型，在此基础上采用多变量预测控制算法对环境试验设备进行了控制仿真，并对仿真效果进行了比较。
仿真结果表明，对于和环境试验设备的温度湿度控制系统具有类似特性的多变量系统，应用多变量预测控制算法进行控制能够取得比常规PID控制更加令人满意的效果。
关键词（小三号，宋体，加粗，居左）：多变量系统；预测控制；环境试验设备（关键词3—5个；小四号，宋体；关键词之间用分号隔开；最后一个关键词不打标点符号）
2
（另起页：外文摘要范例；英文摘要和关键词应该是中文摘要和关键词的翻译）
Abstract
（小三号，Times New Roman字体，加粗，居中，上下空一行）
（正文为小四号，Times New Roman字体，行距为固定值20磅）
In this paper, multivariable predictive control algorithm and its application to the control of the environmental test device are introduced particularly. The temperature and humidity control system of the environmental test device is characterized as long time delay and severe coupling. Therefore, the routine PID control effect is unsatisfactory. In this case, the simulation of the temperature and humidity control of the environmental test device based on multivariable predictive control algorithm is made.
Predictive control algorithm is one of control algorithm based on description of system’s input-output. Its three basic principles are predictive model, rolling optimization and feedback correction. It chooses unit step response as its predictive model, so that the modeling process is simplified. In addition, good control and decoupling effects could be possessed by means of selection suitable parameters.
In this paper, the environmental test device is introduced briefly and the existing problems are showed. Then multivariable predictive control algorithm is presented particularly, including multivariable auto-balance system predictive control algorithm and multivariable auto-unbalance system predictive control algorithm. Next, system modeling process and corresponding system model are proposed. Further, the multivariable predictive control algorithm is applied to the temperature and humidity control system of the environmental test device. Finally, the simulation results are compared.
Results of the simulation show that multivariable predictive control algorithm could be used in those multivariable system like the temperature and humidity control system of the environmental test device and the control result would be more satisfactory than that of the routine PID control.
Keyword（小三号，Times New Roman字体，加粗，居左）: Multivariable system, Predictive control, Environmental test device（小四号，Times New Roman字体）
3
（另起页：目录范例）
目 录
（小三号，宋体，加粗，居中，上下空一行，目录由电脑自动生成）
（各章题序及标题：小四号，宋体，加粗，居左；其余用小四号，宋体）
摘 Ⅰ Ⅱ
第一章 引 1
1.1 预测控制概述 1
1.2 1.3 主要研究工作1.4 本文安排
第二章 基础知识介绍 4
2.1 预测控制的基本原理2.1.1 预测控制的三项基本原理 2.1.2 预测控制的几种算法2.2 动态矩阵控制算法2.2.1 概述2.2.2 动态矩阵控制算法2.3
第三章 11
3.1 环境试验设备介绍3.1.1 简介3.1.2 环境试验设备的结构及硬件3.1.3 环境试验设备控制的难点3.2 环境试验设备的建模研究 12
3.2.1 环境实验设备的模型概述 12
3.2.2 飞升曲线法辨识环境试验设备的数学模型 14
3.3 本章小结
第四章 4.1 多变量预测控制算法的推导 4
4.2 仿真研究4.3
第五章 26
5.1 多变量非自衡系统预测控制算法5.1.1 单变量非自衡系统预测控制算法 26
5.1.2 多变量非自衡系统预测控制算法5.2 仿真研究5.3 本章小结
第六章 环境试验设备的预测控制研究 35
6.1 脉冲响应系数模型的获得及对象特性分析6.1.1 脉冲响应系数模型的获得 6.1.2 对象特性分析6.2 仿真控制实验6.2.1 6.2.2 仿真控制结果 43
6.3 本章小结
结束语参考文献 附 录 致 谢
5 35 37 37 45 47 48 49 46
（另起页：论文主体范例）
第一章 绪 论
（三号，宋体，加粗，居中，上下空一行）
（1）正文层次
正文所有章节按“第一章、第二章、第三章??（换章时必须换页）；1.1、1.2、1.3??；
1.2.1、1.2.2、1.2.3??”编排。各层次题序及标题不得置于页面的最后一行（孤行）。
（2）正文字号、字体、行距
第一级标题：三号，宋体，加粗，居中，上下空一行；
第二级标题：小三号，宋体，加粗，居左，上下空一行；
第三级标题：四号，宋体，加粗， 居左，不空行；
正文：小四号，宋体，行距为固定值20磅。段首行空2个汉字。
（3）插图和插表
插图（表）的标题和图（表）内文字：五号，宋体。
插图（表）必须有图（表）题（由号和名组成）。图（表）号按章排序，如第一章第一图的号为“图1-1”。图题置于图下方，表题置于表上方。
插图与其图题不得拆开排写于两页。图中若有分图时，分图号用a)、b)等置于分图之下。有数字标注的坐标图，必须注明坐标单位。
表格不加左、右列线；表内数字空缺的格内加“——”字线；如某个表格需要换页接排，在随后的各页上应重复表的编排，编号后跟标题和（续）。如：表2-1 加入激素后的实验结果比较（续）。
6
（另起页：论文主体范例）
结 论
（三号，宋体，加粗，居中，上下空一行）
正文：小四号，宋体，行距为固定值20磅；段首行空两个汉字。 7
（另起页：参考文献范例）
参考文献
（参考文献标题为三号，宋体，加粗，居中，上下空一行；正文为五号，宋体，行距为固定值20磅）
参考文献格式及范例：
a.专著、论文集、学位论文、报告
〔序号〕主要责任者.文献题名〔文献类型标识〕.出版地:出版者，出版年.起止页码(任选). 〔1〕刘国钧，陈绍业，王凤翥.图书馆目录〔M].北京:高等教育出版社，1957.15-18.
〔2〕辛希孟.信息技术和信息服务国际研讨会论文集:A集〔C〕.北京:中国社会科学出版社，1994. 〔3〕张筑生.微分半动力系统的不变集〔D〕.北京:北京大学数学系数学研究所，1983.
〔4〕冯西桥.核反应堆压力管道和压力容器的LBB分析〔R〕.北京:清华大学核能技术设计研究院，1997.
b.期刊文章
〔序号〕主要责任者.文献题名〔J〕.刊名，年，卷(期):起止页码.
〔5〕何龄修.读顾城《南明史》〔J〕.中国史研究，1998，(3):167-173.
〔6〕金显贺，王昌长，王忠东，等.一种用于在线检测局部放电的数字滤波技术〔J〕.清华大学学报(自然科学版)，1993，33(4):62-67.
c.论文集中的析出文献
〔序号〕析出文献主要责任者.析出文献题名〔A〕.原文献主要责任者(任选).原文献题名〔C〕.出版地:出版者，出版年.析出文献起止页码.
〔7〕钟文发.非线性规划在可燃毒物配置中的应用〔A〕.赵玮.运筹学的理论和应用——中国运筹学会第五届大会论文集〔C〕.西安:西安电子科技大学出版社，1996. 468-471
d.报纸文章
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〔8〕谢希德.创造学习的新思路〔N〕.人民日报，1998-12-25(10)
e.国际、国家标准
〔序号〕标准编号，标准名称〔S〕.
〔9〕GB/T 16159-1996，汉语拼音正词法基本规则〔S〕.
f.专利
〔序号〕专利所有者.专利题名〔P〕.专利国别:专利号，出版日期
〔10〕姜锡洲.一种温热外敷药制备方案〔P〕.中国专利:881056073，1989-07-26
g.电子文献
〔序号〕主要责任者.电子文献题名〔电子文献和载体类型标识〕.电子文献的出处或可获得地址，发表或更新日期/引用日期(任选)
（11〕王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展 8
〔EB/OL〕.http://www./pub/wml.txt/980810-2.html'1998-08-16/1998-10-04 h.各种未定义类型的文献
〔序号〕主要责任者.文献题名〔Z〕.出版地:出版者，出版年。
9