基于mc9s12xs128的花卉追光系統設計

摘 要:本系統采用減速步進電機28BYJ-48-5V與mc9s12xs128設計了一個花卉自動追光系統，該系統可以使花卉或其他物體與太陽的方向保持一定的關系，例如，可以是花卉的一側一直朝著太陽的方向，以便達到單一方向生長的目的。另外也可以切換至自由旋轉狀態，使花卉均勻受光。

關鍵詞:減速步進電機 YJ-48-5V 9s12xs128

中圖分類號:TN2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)04(b)-0018-02

1 系統整體設計

本系統以四路光傳感器作為模擬輸入信號，主要目的是采集花盆周圍四個方向的光照強度，將這四路模擬信號送入AD模塊，進行模數轉換，從而得到四個方向光強度的數字信號，以便于更好的進行信息處理，然后通過軟件編程控制步進電機，進行花卉追光或自由旋轉。

1.1 控制器的選擇

目前市場上常用的控制器有很多，例如常見的:AT89S52單片機，由于流行時間比較長，價格性對便宜，使用者非常多，因此各種資料例程非常豐富，編程操作也十分簡單直接，易于操作，一般是初學者的首選。但是功能簡單，一般不支持AD模塊，要自己拓展AD模塊，

通常選用的是并行的ADC0804或ADC0809，但是AD的價格會超過單片機本身的價格，并且以上兩款AD轉換精度均為8位，ADC0809做多也只有8個轉換通道。

Cortex內核的ARM嵌入式控制器，比較主流的有M0，M3，相對51單片機的操作麻煩不少，需要對很多寄存進行控制，但是一般都內部集成AD模塊，減少外圍電路，并且速度和其他功能都要比51單片機強很多。以Cortex M3為例，支持18路AD轉換通道，精度為12位，價格在十幾元左右。

Freescale單片機，一般主要用于汽車電子，內置ATD模塊可以進行模數轉換，由于依舊屬于單片機系列，編程雖然相對51單片機編程要復雜一點，但是比起Cortex M3的編程，要容易得多，內部資源豐富，功能和Cortex相仿。以mc9s12xs128為例，有16路AD轉換通道，轉換精度8位到12位可選。

綜上所述，由于本系統需要多路AD轉換，價格低廉，另外便于使用，故采用Freescale系列的mc9s12xs128作為控制器。

1.2 外部設備的選擇

本系統除去控制器以外，還需要光傳感器，步進電機等主要外部設備。

光傳感器主要有光敏二極管，光敏三極管，光敏電阻，由于本系統對于傳感器的精確度要求并不高，只要可以區分幾個方向上光的強弱就更可以了，所以，本系統采用使用最方便的光敏電阻最為傳感器。

步進電機有很多，從幾元到幾百元，經過試驗，本系統采用最便宜的28BYJ-48-5V減速步進電機足以滿足需求，并且該電機多次作為單片機控制練習的外設，資料相當豐富，所以編程方面也很容易，所以本系統才用該型號步進電機作為控制輸出設備。

2 系統硬件設計

本系統系統框圖如圖1所示。整體系統由單片機，步進電機，光敏電阻，AD轉換器等組成。數據采集電路由4個光敏電阻組成，將光敏電阻上的電壓值通過模數轉換器轉換為數字信號，在mc9s12xs128單片機內進行比較，結合上一次單片機內記錄的花卉方向，進行分析，結合當前按鍵選擇的狀態，做出相應的旋轉動作。

2.1 數據采集電路

數據采集框圖如圖2所示。

傳感器采用的是光敏電阻，光敏電阻價格低廉，而且經過試驗證實，它的靈敏度可以滿足實際需求，四個傳感器采集各個方向陽光的強度值。硬件連接時，使光敏電阻與一固定阻值的電阻串聯，測量光敏電阻兩端的電壓值。

2.2 減速步進電機控制電路

減速步進電機控制電路如圖3所示。減速步進電機型號為28BYJ-48-5V，直徑28mm，電壓5V，減速比5.625*(1/64)，屬于5線4相步進電機。減速步進電機驅動芯片采用的是最常用的UNL2003，又稱高壓大電流達林頓晶體管陣列，主要目的是提高輸出功率，從而驅動步進電機。

3 軟件設計

本系統軟件設計采用的是模塊化結構，各個功能子塊獨立，便于調試。從圖中可以看出主要流程主要分為三個部分，模數轉換程序、單片機處理程序、步進電機控制程序。單片機控制部分，對采進的數據進行對比，將結果送入步進電機控制模塊。步進電機控制部分如圖5所示，主要是根據之前比對的結果，采取四種對步進電機不同的控制，從而達到最終目的。

參考文獻

[1]李東勛，沈文浩，陳小泉.基于Proteus的液晶模塊仿真[J].微計算機信息，2009，13.

[2]楊宏，李國輝.基于Proteus與單片機的步進電機控制設計[J].現代電子技術， 2010，05.

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