【正文】 機(jī)脈沖sbit Motor_Left_DIR=P1^1。測試結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)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(xué)分析采用機(jī)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(jìn)個(gè)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(jìn)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(gè)方向上的調(diào)整策略用一個(gè)靜態(tài)數(shù)組的形式保存起來，調(diào)整時(shí)直接查表即可，方便編程。由于只有8個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，所以對Direct的運(yùn)算需在模8的范圍內(nèi)（0～7）進(jìn)行。如圖38，定義了物體循跡時(shí)運(yùn)動(dòng)的8個(gè)方向，圖中黑箭頭（1號方向上）表示物體當(dāng)前的循跡方向。各象限插補(bǔ)公式如下在實(shí)際操作中，可以以圓心為假設(shè)的坐標(biāo)原點(diǎn)，再根據(jù)上面的原理設(shè)計(jì)算法。（3）畫圓算法：畫圓算法采用圓弧插補(bǔ)法。由此可得第一象限直線逐點(diǎn)比較法插補(bǔ)的原理是：從直線的起點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)0時(shí)，沿+x軸方向走一步；當(dāng)0時(shí)，沿+y軸方向走一步；當(dāng)兩方向所走的步數(shù)與終點(diǎn)坐標(biāo)（,）相等時(shí)，發(fā)出終點(diǎn)到信號，停止插補(bǔ)。（2）直線算法： 目前畫直線的算法也算是有很多，比如：逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)，脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采集插補(bǔ)，本設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際所學(xué)知識，選擇了逐點(diǎn)比較直線插補(bǔ)法,具體如下：逐點(diǎn)比較法的基本原理是，在刀具按要求軌跡運(yùn)動(dòng)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(jié)果決定下一步的進(jìn)給方向，使刀具向減小偏差的方向進(jìn)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(qū)動(dòng)器無電流輸出，電機(jī)處于自由狀態(tài)?！預(yù)+，A端為電機(jī)A相，B+，B端為電機(jī)B相。圖34單片機(jī)電源電路（5）步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路本設(shè)計(jì)采用57BYG0074型步進(jìn)電機(jī)和專用高細(xì)分步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器SM60作為動(dòng)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(qū)動(dòng)能力。可以鍵入1—9的數(shù)字，即可以輸入點(diǎn)的坐標(biāo)值(X，Y),以及清除，確定，等功能按鍵。本設(shè)計(jì)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(biāo)線旁邊安裝一光電傳感器，物體坐標(biāo)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(diǎn)：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?；谏厦娴挠懻?，選用了抗干擾能力強(qiáng)的方案二。因?yàn)楣饷綦娮杼綔y到黑線時(shí)，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(jī)處理，從而控制物體做相應(yīng)的動(dòng)作。 方案2：采用專用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及與其配套的步進(jìn)電機(jī)。普通直流電機(jī)由于其自身結(jié)構(gòu)的限制，控制精度很低，無法達(dá)到系統(tǒng)要求的指標(biāo)，這里不予采用。即由單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及電機(jī)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(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)；（2）控制物體在80cm100cm的范圍內(nèi)作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡長度不小于100cm，物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠在板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡，限300秒內(nèi)完成；（3）控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為50cm的圓周運(yùn)動(dòng)，限300秒內(nèi)完成；（4）物體從左下角坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，在150秒內(nèi)到達(dá)設(shè)定的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)(兩點(diǎn)間直線距離不小于40cm)。在一白色底板上固定兩個(gè)滑輪，兩只電機(jī)（固定在板上）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍為80cm100cm。懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（E題）設(shè)計(jì)報(bào)告摘要：本懸掛控制系統(tǒng)是一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)，控制物體在80cm100cm的范圍內(nèi)作直線、圓、尋跡等運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)時(shí)能顯示運(yùn)動(dòng)物體的坐標(biāo)。物體的形狀不限，質(zhì)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(biāo)；（2）控制物體沿板上標(biāo)出的任意曲線運(yùn)動(dòng)(見示意圖)，曲線在測試時(shí)現(xiàn)場標(biāo)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(yùn)動(dòng)限定在200秒內(nèi)完成，沿間斷曲線運(yùn)動(dòng)限定在300秒內(nèi)完成；（3）其他。即用FPGA/CPLD完成鍵盤定義與識別、電機(jī)工作狀態(tài)選擇與切換、液晶電路的驅(qū)動(dòng)與控制等功能。使用單片機(jī)也可以完成鍵盤定義與識別、電機(jī)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(jī)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(shè)計(jì)中采用1602字符型LCM。位置傳感模塊用于實(shí)現(xiàn)顯示畫筆位置的功能?？梢姳痉桨腹残枰?80個(gè)光電傳感器，造成此方案幾乎不可實(shí)現(xiàn)。單片機(jī)控制物體從某個(gè)已知的坐標(biāo)位置出發(fā)，并且記錄步進(jìn)電機(jī)的每一次移動(dòng)情況，就可以通過一定的算法計(jì)算出物體的位置。 三、系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)硬件電路的設(shè)計(jì)（1）系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案　　如圖31所示采用AT89S52單片機(jī)作為運(yùn)動(dòng)物體的控制中心，進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算、對光電傳感器送來的信號進(jìn)行處理來控制運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行方向、計(jì)算運(yùn)行物體的坐標(biāo)位置、LCD數(shù)據(jù)顯示、鍵盤控制等。 本設(shè)計(jì)采用8個(gè)紅外傳感器實(shí)現(xiàn)對黑線的檢測，通過并口轉(zhuǎn)串口芯片74LS165將數(shù)據(jù)串行傳送到單片機(jī)。57BYG0074型步進(jìn)電機(jī)為四相混合式步進(jìn)電機(jī)，由于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為兩相的，固步進(jìn)電機(jī)作兩相使用?！頓IR端為方向控制信號，電平高低決定電機(jī)運(yùn)行方向。軟件及算法設(shè)計(jì)（1）物體位置的計(jì)算圖 35 物體位置示意圖　　坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算　　將畫筆所在的位置設(shè)定為整個(gè)物體的位置?！　　　〗獾肵軸點(diǎn)位置和h為　　解得 　　圖36 第一象限直線如圖36所示，設(shè)直線的起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，終點(diǎn)坐標(biāo)為A（,），點(diǎn)m (,)為加工點(diǎn)（動(dòng)點(diǎn)）?？梢詫⑸厦嫠x的偏差公式進(jìn)一步簡化，推導(dǎo)出偏差的遞推公式。圓弧插補(bǔ)法也是在繪圖系統(tǒng)中常用的一種方法，它和直線插補(bǔ)法原理相同，也是逐點(diǎn)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(gè)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(shí)，使用變量Direct表示當(dāng)前物體運(yùn)動(dòng)方向，物體每次運(yùn)動(dòng)時(shí)先按當(dāng)前方向向前步進(jìn)一段固定的距離，然后檢測采樣傳感器信號并調(diào)整Direct，再沿新的Direct方向步進(jìn)?，F(xiàn)在考慮如何決定左偏或右偏的問題，使用上述調(diào)整辦法只需要根據(jù)Direct的前后方向及左右方向的四個(gè)信號對Direct調(diào)整即可。這種循跡算法大大地減少了循跡運(yùn)動(dòng)的調(diào)試時(shí)間，為整個(gè)作品成功的完成打下了基礎(chǔ)。7的轉(zhuǎn)變作特殊處理，否則可能出錯(cuò)。（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(diǎn)終點(diǎn)坐 標(biāo)按照事先設(shè)定運(yùn) 行設(shè)定圓心手動(dòng)到 點(diǎn)手動(dòng)到循跡起始 點(diǎn)執(zhí) 行 部 件返回顯示程序按鍵確認(rèn)，進(jìn)入對應(yīng)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(shí)，進(jìn)行坐標(biāo)變換時(shí)，單片機(jī)在計(jì)算精度上也會(huì)引進(jìn)誤差，由于使用浮點(diǎn)運(yùn)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(gè)系統(tǒng)從軟件到硬件都體現(xiàn)優(yōu)良簡約的風(fēng)格。 //左步進(jìn)電機(jī)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(dāng)前顯示void linedisp(int,int,int,int,int)。//void buchang(float,float,float,float)。//循跡電機(jī)驅(qū)動(dòng)函數(shù)/*******************************************************************///延時(shí)函數(shù)，延時(shí)時(shí)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(gè)合在一起,用一個(gè)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(dāng)前坐標(biāo)顯示模塊*/void currentdisp(int line,int x,int y){ Write_Byte_Locate(1,line,number[x/10])。}/* *********** 直線當(dāng)前坐標(biāo)實(shí)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。 }