【正文】 摘 要 本次課題設計制作了一個單片機控制的懸掛系統(tǒng)，通過相關參數(shù)計算及程序的設計，使系統(tǒng)的各項性能指標滿足課題要求。其核心部分是控制芯片單片機，由于其具有高集成度、高性價比、最簡單外圍電路、高效率等優(yōu)點，所以能在實際生活中得到廣泛的應用。懸掛軌跡控制系統(tǒng)是一套電機控制系統(tǒng)，控制物體在80cm100cm的范圍內(nèi)作直線、圓、尋跡等運動，并且在運動時能顯示運動物體的坐標。本設計采用MSP430F1611單片機對步進電機進行控制，通過多圈電位器實現(xiàn)對懸掛物位置的精確測量，并引入局部閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)對誤差進行修正,以達到對物體的控制和對坐標點的準確定位?？刂菩盘柦?jīng)過L298驅(qū)動電路來驅(qū)動步進電機，完成相應的規(guī)定動作；同時用鍵盤來控制任意坐標點的參數(shù)，并用液晶顯示器顯示懸掛物體中畫筆所在位置的坐標；軟件功能模塊主要完成對步進電機運動的位置、速度、方向以及運動時間的控制。關鍵詞：單片機 步進電機 算法AbstractThis topic designed a suspension system which controlled by microprocessor, through the calculation of relevant parameters and procedures which designed to make the performance of the system to meet the subject requirements. Its core part is the control chip microcontroller, since it has high level of integration, costeffective, and the most simple buffer circuit，high efficiency etc, so that be widely applied in real life. Suspension track control system is a set of motor control system, it controls the object in straight line, round, tracing, sports within the scope of 80 cm100 cm, and can show the coordinates of moving objects in sports by the time. This design uses the MSP430F1611 microcontroller to control the stepper motor, achieving accurate measurement of the pedants position through multiturn potentiometer, and introduce local closeloop feedback control links to error correction, so that to achieve control the object and with a accurate location to coordinate. Control signal drive stepping motor by L298 drive circuit, pleting the corresponding regulations action。 At the same time, using the keyboard to control any points of parameters, and display the coordinates of the brush in hanging objects with liquid crystal display. The software function module mainly pleted control of the stepper motor in position, speed, direction and movement time.Key words：Single chip puter Stepping motor Arithmetic目 錄摘要 IAbstract II緒論 11 方案的比較與論證 2 設計任務 2 設計要求 3 數(shù)學模型 3 系統(tǒng)方框圖 4 方案的論證與選擇 4 單片機的選擇與論證 4 電機的選擇與論證 5 驅(qū)動電路的選擇與論證 5 顯示模塊的選擇與論證 5 紅外探測器工作方式的選擇與論證 6 探測模塊信號傳輸方式的選擇與論證 72 系統(tǒng)軟件設計 8 單片機系統(tǒng)簡介 8 MSP430系列單片機介紹 8 開發(fā)環(huán)境的簡介 10 開發(fā)語言的簡介 10 算法分析 11 軟件設計原則 11 脈沖與位移的關系 11 位移/數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法 11 點到點運動 12 步進電機控制方法 13 步進電機控制程序的設計思想 13 菜單程序的設計 14 誤差補償 14 程序流程 15 主程序流程圖 15 定點運動子程序 15 畫圓子程序 16 尋跡子程序 17 液晶屏對運動物體坐標實時顯示的實現(xiàn) 18 單片機對步進電機的浮點型控制方法 19 3*3點陣反射式紅外光電傳感器實現(xiàn)循線 213 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)記錄 22 測試指標 22 測試儀器 22 自行設定運動測試 23 圓周運動測試 23 定點運動測試 23 循跡運動測試 24 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 24結(jié)論 26致謝 27參考文獻 2828緒 論 現(xiàn)代的車輛運動、醫(yī)療設備和工業(yè)控制等系統(tǒng)中，懸掛運動系統(tǒng)的應用越來越多，在這些系統(tǒng)中懸掛運動部件通常是具體的執(zhí)行機構(gòu)，懸掛部件的運動精確性是整個系統(tǒng)工作效能的決定因素，因而實際實現(xiàn)懸掛運動控制系統(tǒng)的精確控制具有極其重大的現(xiàn)實意義。步進電機是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負載變化的影響，即給電機加一個脈沖信號，電機則轉(zhuǎn)過一個步距角。這一線性關系的存在，加上步進電機只有周期性的誤差而無累積誤差等特點。使得在速度、位置等控制領域用步進電機來控制變的非常的簡單。雖然步進電機已被廣泛地應用，但步進電機并不能像普通的直流電機，交流電機在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號、功率驅(qū)動電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。MSP430系列單片機是美國德州儀器1996年開始推向市場的一種16位超低功耗、具有精簡指令集的混合信號處理器（Mixed Signal Processor）。稱之為混合信號處理器，是由于其針對實際應用需求，將多個不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。該系列單片機多應用于需要電池供電的便攜式儀器儀表中。本系統(tǒng)采用低功耗MSP430F1611統(tǒng)平臺設計了懸掛運動控制系統(tǒng)，采用L298驅(qū)動步進電機，提高電源利用率；紅外傳感檢測，提高糾錯能力。由單片機產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動有精確步距的步進電動機，電機帶動懸掛部件在平面上做特定的準確運動。通過完成基于MSP430單片機的懸掛系統(tǒng)軟件的設計，將自動化專業(yè)相關的理論融會貫通，理解MSP430單片機、步進電機的運行原理，步進電機的啟動、控制方式，學會分析問題、解決問題，掌握系統(tǒng)工程設計的方法，為今后從事相關領域的研究及技能工作奠定良好的基礎。1 方案的比較與論證 設計任務本課題要設計一電機控制系統(tǒng)，控制物體在傾斜（仰角≤100度）的板上運動。具體為在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機（固定在板上）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運動，運動范圍為80cm100cm。物體的形狀不限，但質(zhì)量大于100克。在物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標有間距為1cm的淺色坐標線（不同于畫筆顏色），左下角為直角坐標原點, 示意圖