閃電號列車模擬列車作業(yè)與調(diào)車作業(yè)的設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計論 文

本科畢業(yè)論文（設(shè)計）中文題目閃電號列車模擬列車作業(yè)與調(diào)車作業(yè)的設(shè)計與與實現(xiàn)英文題目TheDesignofsimulatingtrainapproachandswitchingapproachofLightningTrain選題編號系（部）專業(yè)學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師完成時間本科畢業(yè)論文（設(shè)計）[9]。STC為宏晶公司的51單片機，不同公司的芯片的燒錄程序不同，但可以交叉使用，此設(shè)計選用的是51系列單片機的stc89c52rc芯片，選用的STC-ISP軟件燒錄程序，單片機開發(fā)板選用的PZ-A2。（1）紅外遙控小車元器件清單及介紹紅外遙控板作為遙控信號的發(fā)出，紅外一體化接收頭作為接收遙控發(fā)出的信號，在接收到發(fā)出的紅外信號后，對信號進(jìn)行解調(diào)，并將解調(diào)后的結(jié)果轉(zhuǎn)換為電信號并傳送給單片機芯片進(jìn)行分析并產(chǎn)生動作。L298N驅(qū)動則在單片機芯片控制下進(jìn)行動作，通過上一步分析出的編碼進(jìn)行電機的驅(qū)動，并且完成預(yù)定的功能電池盒和按鍵開關(guān)一起作用在裝配了電池后通過按鍵開關(guān)控制電源，萬用板則根據(jù)原理圖設(shè)計各個元器件的焊接，晶振、電容和電阻是構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)的基本條件，CH340驅(qū)動作為單片機程序燒錄的手段結(jié)合STC-ISP軟件使用，電機則受控于L298N驅(qū)動，杜邦線不僅在焊接時進(jìn)行了飛線法需要用到以外，在設(shè)計整個小車線路連接都會用到，可簡單理解為導(dǎo)線；元器件清單如下表4.2所示。表4.2紅外遙控小車元器件清單實物圖片名稱型號紅外遙控板NEC編碼型紅外一體化接收頭VS1838BL298N驅(qū)動紅色立體封裝款電池盒倍量5號電池盒按鍵開關(guān)船型萬用板7cm*9cmCH340驅(qū)動USB轉(zhuǎn)TTL杜邦線10cm單片機芯片STC89C52RC電阻1K、10K、30K電容10uf、220uf、30pf續(xù)表4.2紅外遙控小車元器件清單實物圖片名稱型號晶振12MHz單片機插座40P電機TT馬達(dá)130小車套件紅外遙控（2）紅外遙控信號燈元器件清單及介紹首先是供電線，因為選擇的是一些小功率LED燈泡并且本身設(shè)計并不復(fù)雜，在簡化電路且保護(hù)電路的出發(fā)點下，選擇了USB轉(zhuǎn)DC的供電線與按鍵開關(guān)，會讓設(shè)計更加有條理的進(jìn)行，單片機插座能重復(fù)的使用單片機進(jìn)行焊接，如果單片機芯片引腳焊接錯誤或單片機程序燒錄有錯就能直接拆下單片機芯片，待錯誤糾正后重新插回插座即可，與紅外遙控小車不同的是，車燈的程序燒錄是用的普中A2的開發(fā)板，它不同于傳統(tǒng)的程序燒錄手法，能直接使用usb接口線進(jìn)行程序燒錄，不需要用到CH340驅(qū)動并且單片機芯片拆卸輕松，元器件清單如下表4.3所示。表4.3紅外遙控信號燈元器件清單實物圖片名稱型號紅外遙控板NEC編碼型紅外一體化接收頭VS1838B按鍵開關(guān)SWITCH萬用板7cm*9cm單片機開發(fā)板普中PZ-A2杜邦線10cm單片機芯片STC89C52RC續(xù)表4.3紅外遙控信號燈元器件清單實物圖片名稱型號電阻1K、10K、30K電容10uf、220uf、30pf晶振12MHz單片機插座40PLED小燈泡紅、綠、藍(lán)、白供電線USB轉(zhuǎn)DC（3）KeiluVison5的使用介紹程序編寫是整個設(shè)計的核心，單片機芯片在正確的程序生成的HEX文件下才能完成預(yù)想功能。安裝好相應(yīng)版本的Keil，以管理員身份運行，新建項目并對其命名，輸入此設(shè)計的51系列單片機中的stc89c51rc芯片，選好后在最左側(cè)的Project項目框中會自動生成源文件，再右鍵自己創(chuàng)建的目標(biāo)文件Target1，選擇創(chuàng)建HEX文件選項，再點擊debug勾選useKeilmonitor-51Driver，最后點擊setting完成項目的建立。4.2功能模塊實現(xiàn)4.2.1紅外遙控發(fā)射端的按鍵編碼模塊由于現(xiàn)有的Proteus是沒有按鍵遙控板的仿真元器件，所以需要自行設(shè)計button與一個單片機芯片來模擬紅外遙板，模擬按下相應(yīng)按鍵發(fā)射對應(yīng)紅外編碼信號的過程。正因如此，可以將買來的紅外遙控板的編碼編入按鍵發(fā)射程序之中進(jìn)行按鍵遙控。實現(xiàn)紅外按鍵發(fā)射的程序代碼如圖4.1所示。圖4.1紅外遙控發(fā)射端的按鍵編碼程序4.2.2紅外信號發(fā)射模塊對紅外遙控板上的編碼信號進(jìn)行按鍵編碼以后，需要將其發(fā)送給接收端，而發(fā)射紅外編碼信號本身是在模擬購買的紅外遙控板，所以要嚴(yán)格按照遙控板的NEC編碼格式來發(fā)送信號，發(fā)送子程序以及發(fā)送規(guī)則如圖4.2所示。圖4.2紅外遙控信號發(fā)送子程序4.2.3紅外遙控接收端程序模塊在對按鍵進(jìn)行編碼后，通過發(fā)送子程序進(jìn)行發(fā)送，接收端接收到紅外編碼信號，及時響應(yīng)并做好相應(yīng)動作的準(zhǔn)備，接收子程序如圖4.3所示。圖4.3紅外遙控信號接收子程序4.2.4對紅外編碼信號的解碼模塊該程序模塊本質(zhì)上是在完成對紅外編碼信號的調(diào)制解調(diào)的過程，對按照NEC的編碼規(guī)則發(fā)送的編碼信號進(jìn)行解碼，只有解碼生成芯片能理解的語言后才能產(chǎn)生相應(yīng)動作。解碼程序如下圖4.4所示。圖4.4紅外接收端解碼程序

4.3實物設(shè)計與展示紅外遙控小車的實物以及其中的元器件標(biāo)注如下圖4.5所示。圖4.5遙控小車實物圖

紅外遙控信號燈實物以及元器件標(biāo)注如下圖4.6所示。圖4.6遙控信號燈實物圖

5系統(tǒng)調(diào)試5.1測試計劃此次測試需要完成：虛擬仿真測試、實物走線測試、功能測試。虛擬仿真測試要再次核查Proteus與Keil的Hex文件聯(lián)調(diào)工作，確定虛擬仿真環(huán)境于Hex文件準(zhǔn)確無誤；電路板的焊接需要測試各個元器件在萬用板上進(jìn)行焊接走線的測試與檢查；實物走線則需要觀察接入電源后是否能正常工作，電路是否能接通，功能測試即觀察最后的實物是否能完成相應(yīng)的功能，測試流程如下：首先，對仿真文件進(jìn)行確定，將這幾個項目中最終包括DSN仿真文件與Keil的.C文件和HEX文件進(jìn)行保存，其次，打開仿真圖進(jìn)行細(xì)節(jié)性的檢查，對每個按鍵進(jìn)行功能測試，比如：按下前進(jìn)的button，旁邊的電機驅(qū)動是否能夠正常工作。其次，電路板焊接需要仔細(xì)觀察萬用板后面單片機排針或者小的電容電阻這些是否焊接準(zhǔn)確是否存在虛焊、錯焊，接錯引腳等等。最后，檢查實物設(shè)計中各個杜邦線連接是否正常，電池盒電源線之間和電機驅(qū)動之間與單片機之間等等杜邦線連接是否接穩(wěn)接牢。5.2詳細(xì)測試記錄測試目的：是否能夠達(dá)到預(yù)期功能。測試結(jié)果如下表5.2所示。表5.2功能測試?yán)砭幪枩y試項描述/輸入/操作期望結(jié)果實際結(jié)果1遙控小車紅外信號發(fā)射情況按下button發(fā)射紅外編碼符合2L298N電機驅(qū)動正常工作按下牽引button電機轉(zhuǎn)動符合3遙控小車的牽引功能按下牽引button電機轉(zhuǎn)動符合4遙控小車的制動功能按下制動button電機逐漸停止轉(zhuǎn)動符合5遙控小車的加速功能按下加速button電機轉(zhuǎn)速加快且占空比變大符合6遙控小車的減速功能按下減速button電機轉(zhuǎn)速減小且占空比變小符合7遙控信號燈紅燈按下相應(yīng)button紅燈亮起符合8遙控信號燈綠燈按下相應(yīng)button綠燈亮起符合9遙控信號燈藍(lán)燈按下相應(yīng)button藍(lán)燈亮起符合10遙控信號燈白燈按下相應(yīng)button白燈亮起符合續(xù)表5.2功能測試?yán)砭幪枩y試項描述/輸入/操作期望結(jié)果實際結(jié)果11Keil編譯并構(gòu)建生成正確的HEX文件符合5.3測試結(jié)論測試結(jié)論：虛擬仿真測試在Keil中能正確生成HEX文件，并且能正確的燒錄在單片機芯片中，在后續(xù)實物設(shè)計完成后，紅外遙控小車和紅外遙控信號燈按下對應(yīng)遙控板上的對應(yīng)按鈕，小車和信號燈都能進(jìn)行相應(yīng)的動作，測試完成。

6總結(jié)與展望6.1總結(jié)此畢業(yè)設(shè)計花費的精力很多，但同時也收獲到了很多東西，首先，學(xué)會了自己處理一些簡單問題的能力，對于設(shè)計與論文其中有很多細(xì)枝末節(jié)的小問題，比如：論文的格式，字體行、間距的修改、軟件使用等等，雖然不難但都需要自己簡單的去網(wǎng)上檢索教程，簡單學(xué)習(xí)即可。其次，學(xué)會了如何正確的使用知網(wǎng)系統(tǒng)去檢索需要的資料，如何去引用文獻(xiàn)。最后，也鍛煉了自己的動手能力，了解了一些常用的電子元器件與基礎(chǔ)的電路板焊接技術(shù)。在此期間，也遇到了不少的問題，在收集相關(guān)資料時不能及時的篩選出對自己有用的資料，浪費了一些時間，在后面重新梳理了自己的設(shè)計內(nèi)容確定好設(shè)計目的后才完成資料的收集。在元器件的參數(shù)選擇也出現(xiàn)了問題，最后在調(diào)試的時候更換了很多次才勉強符合最終的要求。在焊接電路板時，由于所用萬用板的孔較小，缺乏焊接經(jīng)驗，多次焊接失敗并且也是嘗試了很久，最后在老師同學(xué)的幫助下才順利完成。6.2展望對于此設(shè)計中的使用材料來說，用硬紙板來設(shè)計鐵軌、輪子以及外型這些都是可以的，但是看上去不夠美觀很簡陋，用塑料還或者木板來做看上會更加美觀，但難度也會加大；對于此設(shè)計的萬用板焊接來說，焊接技術(shù)很差，萬用板后面的錫焊點的不完整很不美觀，并且布局不夠清晰，用到了飛線法，在后面還接入了杜邦線，顯得不夠美觀甚至很容易損壞后面的接線，需要將元器件重新布局使得焊接更加美觀；對于此設(shè)計的程序設(shè)計來說，每一個程序功能模塊這些，基本上時獨立的，按下某個按鍵實現(xiàn)某個功能，如果能將這些功能集中設(shè)計在一起，連貫起來就會使整個過程偏自動化一點會更好。

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致謝首先，要感謝學(xué)校為我們軌道交通信號與控制專業(yè)精心定制的大學(xué)四年的學(xué)習(xí)計劃，相對完善且高效率的學(xué)習(xí)計劃讓我在大學(xué)四年里，不僅對專業(yè)知識有清晰的認(rèn)識和深刻的印象，也讓我對非專業(yè)知識也有扎實的理論學(xué)