【正文】 機脈沖sbit Motor_Left_DIR=P1^1。測試結果表明，本設計很好地完成了題目基本部分和發(fā)揮部分的全部要求，速度快、精度高。解決辦法是根據(jù)力學分析采用機械的辦法保證繞線不重疊，并且使用半徑小的牽引線使繞線在橫向延伸的距離減少，從而減少誤差。作品使用了直接測量一段距離和步進個數(shù)再求平均值的辦法降低誤差。本作品以減小其半徑的辦法降低誤差。本系統(tǒng)使用的步進距離是5毫米，效果很好。0和0224。1和保持不變的傳感器信號是一定的，故對8個方向上的調整策略用一個靜態(tài)數(shù)組的形式保存起來，調整時直接查表即可，方便編程。由于只有8個運動方向，所以對Direct的運算需在模8的范圍內（0～7）進行。如圖38，定義了物體循跡時運動的8個方向，圖中黑箭頭（1號方向上）表示物體當前的循跡方向。各象限插補公式如下在實際操作中，可以以圓心為假設的坐標原點，再根據(jù)上面的原理設計算法。（3）畫圓算法：畫圓算法采用圓弧插補法。由此可得第一象限直線逐點比較法插補的原理是：從直線的起點出發(fā)，當0時，沿+x軸方向走一步；當0時，沿+y軸方向走一步；當兩方向所走的步數(shù)與終點坐標（,）相等時，發(fā)出終點到信號，停止插補。（2）直線算法： 目前畫直線的算法也算是有很多，比如：逐點比較直線插補，脈沖增量插補和數(shù)據(jù)采集插補，本設計根據(jù)實際所學知識，選擇了逐點比較直線插補法,具體如下：逐點比較法的基本原理是，在刀具按要求軌跡運動加工零件輪廓的過程中，不斷比較刀具與被加工零件輪廓之間的相對位置，并根據(jù)比較結果決定下一步的進給方向，使刀具向減小偏差的方向進給。由圖8 解得：　　　　　　如圖8為物體在畫板某一位置，則有：　　低電平驅動器無電流輸出，電機處于自由狀態(tài)。☆A+，A端為電機A相，B+，B端為電機B相。圖34單片機電源電路（5）步進電機驅動電路本設計采用57BYG0074型步進電機和專用高細分步進電機驅動器SM60作為動力裝置。光電傳感器輸出電平后接反相器74LS04以穩(wěn)定電平和增大驅動能力?？梢枣I入1—9的數(shù)字，即可以輸入點的坐標值(X，Y),以及清除，確定，等功能按鍵。本設計使用方案2。方案2：采用軟件的方法確定物體位置。 方案1：在物體上安裝水平和垂直方向的兩只激光筆，在板邊緣每條坐標線旁邊安裝一光電傳感器，物體坐標所在處的傳感器接收到激光筆，即可確定物體位置。LCD有明顯的優(yōu)點：微功耗、尺寸小，超薄輕巧、顯示信息量大、字跡清晰、美觀、視覺舒適。基于上面的討論，選用了抗干擾能力強的方案二。因為光敏電阻探測到黑線時，黑線上方的電阻值發(fā)生變化，經(jīng)過電壓比較器比較將信號送給單片機處理，從而控制物體做相應的動作。 方案2：采用專用步進電機驅動器及與其配套的步進電機。普通直流電機由于其自身結構的限制，控制精度很低，無法達到系統(tǒng)要求的指標，這里不予采用。即由單片機、電機驅動電路及電機等組成系統(tǒng)。二、方案論證與選擇方案一：FPGA/CPLD方式。 基本要求：（1）控制系統(tǒng)能夠通過鍵盤或其他方式任意設定坐標點參數(shù)；（2）控制物體在80cm100cm的范圍內作自行設定的運動，運動軌跡長度不小于100cm，物體在運動時能夠在板上畫出運動軌跡，限300秒內完成；（3）控制物體作圓心可任意設定、直徑為50cm的圓周運動，限300秒內完成；（4）物體從左下角坐標原點出發(fā)，在150秒內到達設定的一個坐標點(兩點間直線距離不小于40cm)。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。懸掛運動控制系統(tǒng)（E題）設計報告摘要：本懸掛控制系統(tǒng)是一個電機控制系統(tǒng)，控制物體在80cm100cm的范圍內作直線、圓、尋跡等運動，并且在運動時能顯示運動物體的坐標。物體的形狀不限，質量大于100克。發(fā)揮部分（1）能夠顯示物體中畫筆所在位置的坐標；（2）控制物體沿板上標出的任意曲線運動(見示意圖)，曲線在測試時現(xiàn)場標出，～，總長度約50cm，顏色為黑色；曲線的前一部分是連續(xù)的，長約30cm；后一部分是兩段總長約20cm的間斷線段，間斷距離不大于1cm；沿連續(xù)曲線運動限定在200秒內完成，沿間斷曲線運動限定在300秒內完成；（3）其他。即用FPGA/CPLD完成鍵盤定義與識別、電機工作狀態(tài)選擇與切換、液晶電路的驅動與控制等功能。使用單片機也可以完成鍵盤定義與識別、電機工作狀選擇與切換等功能，組成的系統(tǒng)規(guī)模較小，有一定靈活性，而且可以使用我們比較熟悉的單片機最小系統(tǒng)電路板，減少了工作量。用這種方案的控制精度、效率和可靠性都很高。但由于光敏電阻對環(huán)境光的識別，容易受到外界環(huán)境光的影響。方案一：采用LED數(shù)碼管顯示器。本設計中采用1602字符型LCM。位置傳感模塊用于實現(xiàn)顯示畫筆位置的功能。可見本方案共需要180個光電傳感器，造成此方案幾乎不可實現(xiàn)。單片機控制物體從某個已知的坐標位置出發(fā)，并且記錄步進電機的每一次移動情況，就可以通過一定的算法計算出物體的位置。 三、系統(tǒng)具體設計實現(xiàn)硬件電路的設計（1）系統(tǒng)的總體設計方案　　如圖31所示采用AT89S52單片機作為運動物體的控制中心，進行數(shù)學計算、對光電傳感器送來的信號進行處理來控制運動物體的運行方向、計算運行物體的坐標位置、LCD數(shù)據(jù)顯示、鍵盤控制等。 本設計采用8個紅外傳感器實現(xiàn)對黑線的檢測，通過并口轉串口芯片74LS165將數(shù)據(jù)串行傳送到單片機。57BYG0074型步進電機為四相混合式步進電機，由于實驗室現(xiàn)有電機驅動器為兩相的，固步進電機作兩相使用?！頓IR端為方向控制信號，電平高低決定電機運行方向。軟件及算法設計（1）物體位置的計算圖 35 物體位置示意圖　　坐標點參數(shù)的計算　　將畫筆所在的位置設定為整個物體的位置。　　　　解得X軸點位置和h為　　解得 　　圖36 第一象限直線如圖36所示，設直線的起點為坐標原點，終點坐標為A（,），點m (,)為加工點（動點）。可以將上面所定義的偏差公式進一步簡化，推導出偏差的遞推公式。圓弧插補法也是在繪圖系統(tǒng)中常用的一種方法，它和直線插補法原理相同，也是逐點比較算法。（4）循跡黑線的探測及循跡算法在以畫筆為中心，半徑20毫米的圓周上安裝了8個反射式紅外對管作為軌跡探測傳感器，安裝方式如圖3所示。循跡時，使用變量Direct表示當前物體運動方向，物體每次運動時先按當前方向向前步進一段固定的距離，然后檢測采樣傳感器信號并調整Direct，再沿新的Direct方向步進?，F(xiàn)在考慮如何決定左偏或右偏的問題，使用上述調整辦法只需要根據(jù)Direct的前后方向及左右方向的四個信號對Direct調整即可。這種循跡算法大大地減少了循跡運動的調試時間，為整個作品成功的完成打下了基礎。7的轉變作特殊處理，否則可能出錯。（5）系統(tǒng)主程序流程框圖上電，初始化液晶顯示等待按鍵，選擇所需的功能1直線2正方形 3圓 4循跡輸入起 點終點坐 標按照事先設定運 行設定圓心手動到 點手動到循跡起始 點執(zhí) 行 部 件返回顯示程序按鍵確認，進入對應程序圖39系統(tǒng)主程序流程框圖四、系統(tǒng)測試1．測試儀器DT9205A型數(shù)字萬用表；秒表、卷尺；+12V直流穩(wěn)壓電源。同時，進行坐標變換時，單片機在計算精度上也會引進誤差，由于使用浮點運算，該誤差不大。（4）牽引線引入的誤差，包括拉伸誤差和由松弛產(chǎn)生的誤差。（6）讀數(shù)誤差。整個系統(tǒng)從軟件到硬件都體現(xiàn)優(yōu)良簡約的風格。 //左步進電機方向控制端sbit Motor_Right_CP =P1^2。sbit S_clk = P1^6。 //1602的數(shù)據(jù)/sbit RW=P3^4。uchar code table0[16]={ 2 Rectan}。uchar code table5[16]={Follow the Line }。 r= cm }。uchar code table11[16]={Rectan perform. }。uchar code wrong[16]={Wrong Coordinate}。/*******************************************************************///函數(shù)聲明void Delay_1ms(int time)。 //把數(shù)據(jù)顯示在LCD1602的指定位置void Init_LCD1602()。void Motor_Left_Step(bit Dir)。//當前顯示void linedisp(int,int,int,int,int)。//void buchang(float,float,float,float)。//循跡電機驅動函數(shù)/*******************************************************************///延時函數(shù)，延時時間=1ms*time(晶振12MHz)void Delay_1ms(int time){ uchar i,j。j20。 RW=1。amp。}/**************************************************///LCD1602寫數(shù)據(jù)和寫指令函數(shù)//把寫數(shù)據(jù)和指令二個合在一起,用一個變量mand來判斷void Write_LCD1602(uchar udata,bit mand){ LCD1602_Busy_Check()。 //E＝高脈沖，把數(shù)據(jù)/指令寫入 LCD_Data=udata。 //如果沒有加0X40則顯示第一行 Write_LCD1602(x,0)。 Write_LCD1602(0x01,0)。 P2=0xf0。 //逐行掃描 while(scancode!=0xef) //還沒有掃描完4行 { P2=scancode。0x0f)。 } else scancode=(scancode1)|0x01。 case 0xdd: return 2。 case 0xbb: return 6。 case 0xee: return 10。 Delay_1ms(1)。 Motor_Right_CP=1。}/*************************************************//* 圓形當前坐標顯示模塊*/void currentdisp(int line,int x,int y){ Write_Byte_Locate(1,line,number[x/10])。}/* *********** 直線當前坐標實現(xiàn)模塊*************** *//* “（，）；（，）” */void linedisp(int line,int x,int y,int xz,int yz){ display(table6,line)。 Write_Byte_Locate(5,line,number[y%10])。 Write_Byte_Locate(13,line,number[yz%10])。 yb=(sqrt(()*()+()*())sqrt(()*()+()*()))/stepy。 fhz=0。 fhy=1。 } /*float sumz1=。void buchang(float x,float y,float nextx,float nexty)//,int *znum1,int *ynum1){ float zb,yb。 yb=(sqrt(()*()+()*())sqrt(()*()+()*()))/stepy。 if(sumz1=1) { sumz1=1。 sumz2+=d。 } else znum=abs((int)(zb))。 if(sumy1=1) { sumy1=1。 sumy1+=d。 } else ynum=abs((int)(yb))。 }*//****************************************************************//***************** 畫直線函數(shù) *************************/void line(int a0,int b0,int a1,int b1){ int t。 int t1。fm=0。 zy=abs(b1b0)。 nexty=y。 nexty=y。 nextx=x。amp。 fm=fmzy。 fm=fm+zx。 nexty=y。 nextx=x。amp。 fm=fmzy。 fm=fm+zx。 nexty=y+b0。 }