【正文】 些數(shù)字信號(hào)處理的算法（如 FFT、 DTMF 等）。視型號(hào)不同可能組合有以下模塊：看門狗（ WDT），模擬比較器 A，定時(shí)器 A（ Timer_A），定時(shí)器 B（ Timer_B），串口 0，1（ USART0， 1），硬件乘法器，液晶驅(qū)動(dòng)器， 10/12/14 位 ADC， 12 位 DAC， I2C總線， 直接內(nèi)存訪問 （ DMA），端口 1～ 6（ P1～ P6），基本定時(shí)器（ Basic Timer）等。 上電復(fù)位后，首先由 DOC_CLK 啟動(dòng)CPU， 以保證程序從正確的位置開始執(zhí)行，保證晶體振蕩器有足夠的起陣及穩(wěn)定時(shí)間。另外， MSP430 系列單片機(jī)均為工業(yè)級(jí)器件，運(yùn)行溫度范圍為 40～ +85176。 這種方式只需要一臺(tái) PC 機(jī)和一個(gè) JTAG調(diào)試器，而不需要專用仿真器和編程器。其他系列單片機(jī)的開發(fā)一般需要專用的仿真器或編程器 [11]。本系統(tǒng)采用 C語(yǔ)言進(jìn)行程序指令的編寫。它既有高級(jí)語(yǔ)言 的 特點(diǎn)，又具有匯編語(yǔ)言 11 的特點(diǎn)。 C 語(yǔ)言程序 所擁有的 完整的程序模塊結(jié)構(gòu) 為 軟件開發(fā)中模塊化程序 的 設(shè)計(jì)和代碼的移植提供了有力保障， 同時(shí) 縮短了開發(fā)人員的開發(fā)周期。隨著軟件規(guī)模的擴(kuò)大和復(fù)雜化，人們體會(huì)到在整個(gè)軟件生命周期中，程序不僅僅要被計(jì)算機(jī)理解和執(zhí)行，還要經(jīng)常被人閱讀。脈沖的頻率決定轉(zhuǎn)速，脈沖個(gè)數(shù)決定位移。設(shè)繩索位移 1mm對(duì)應(yīng)的AD 變化值為 P，而根據(jù) c， d 的絕對(duì)值來(lái)確定電位器 1，電位器 2 所要變化的值： 電位器 1 所分配的數(shù) 值 m： *m c p? （ 27） 電位器 2 所分配的數(shù)值 n： *n d p? （ 28） 13 圖 21 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖 由此，利用軟件實(shí)現(xiàn)以上算法來(lái)分別控制兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)的 步進(jìn) a， b， 這樣就可以向控制系統(tǒng)輸入起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)讓物體在畫板置任意行走。 步進(jìn)電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)思想 我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)正解和一個(gè)反解的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)物體要到達(dá)的坐標(biāo) （ X,Y） 與兩電機(jī)要移 動(dòng)的長(zhǎng)度 (Δl1,Δl2)之間的換算。 菜單程序的設(shè)計(jì) 我們僅利用六個(gè)鍵就實(shí)現(xiàn)了對(duì) 這個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)的自動(dòng)控制，這是因?yàn)槲覀冊(cè)O(shè)置了豐富的模式，具體模式如表 21 所示： 表 21 菜單鍵模式 Mode=1 按 Enter：執(zhí)行 Fun1 Mode=2 按 Enter：畫圓 Mode=3 按 Enter：到達(dá)鎖定點(diǎn) Mode=4 左電機(jī)微調(diào) Mode=5 右電機(jī)微調(diào) Mode=6 圓心 x 調(diào)節(jié) Mode=7 圓心 y 調(diào)節(jié) Mode=8 dst_x 調(diào)節(jié) Mode=9 dst_y 調(diào)節(jié) 誤差補(bǔ)償 為了使運(yùn)動(dòng)軌跡更加平滑，采用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)控制直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 L298，以實(shí) 現(xiàn)對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)進(jìn)行快速而準(zhǔn)確的控制，設(shè)電機(jī) 1 所運(yùn)行的線值為 n,電機(jī) 2 所運(yùn)行的線值為 m，則輸出到電機(jī) 1 和電機(jī) 2 的定時(shí)器初值比例為 n/m，這樣可使電機(jī) 1 和電機(jī) 2 同步到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)。再?gòu)逆I盤讀入終點(diǎn)坐標(biāo)值 （ 1x , 1y ） ，也將其帶入式 53 和式 54 中計(jì)算出 1a 和 1b ，程序流程圖如圖 23 所示。 開始 計(jì)算圓上的 點(diǎn) 調(diào)用定點(diǎn)子程序 畫完否 ? 返回 18 圖 25 循跡子程序流程圖 液晶屏對(duì)運(yùn)動(dòng)物體坐標(biāo)實(shí)時(shí)顯示的實(shí)現(xiàn) 在 物體的運(yùn)動(dòng)過程中，單片機(jī) 1 精確地計(jì)算出物體的坐標(biāo)，并每隔一段時(shí)間向開始 初始化 偏離黑線否？ 糾偏，使傳感器回到黑線內(nèi) 沿四十五度方向移動(dòng) 偏離黑線？ 計(jì)數(shù)器加一 累加到 50 次？ 調(diào)用斷點(diǎn) 子程序 返回 19 單片機(jī) 2 傳輸一次物體的坐標(biāo)信息，由單片機(jī)控制液晶屏顯示。若兩個(gè)電機(jī)同時(shí)實(shí)現(xiàn)同樣的位移，則此算法對(duì)物體的影響不大，但如果兩個(gè)電機(jī)在相同時(shí)間內(nèi)位移量不相同，則容易出現(xiàn)很明顯的抖動(dòng)。因?yàn)槲覀冎?，一個(gè)脈沖只能使步進(jìn)電機(jī)走一步，其具體過程如下圖 28 如示： 圖 28 浮點(diǎn)型控制方法 三角計(jì)算求解卷 線線 求解卷線 浮點(diǎn)步進(jìn)比例計(jì)算 左電機(jī)浮點(diǎn)步進(jìn)角計(jì)算 步進(jìn)角計(jì)算 右電機(jī)浮點(diǎn)數(shù) 步 進(jìn)角走完 21 3*3 點(diǎn)陣反射式紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)循線 對(duì)于本課題揮部分 運(yùn)動(dòng)物體的循線，我們進(jìn)行了仔細(xì)的分析，我們?yōu)?，本要求雖然屬于循線，但不同于前幾年的循線小 車，難度更加的大，為了實(shí)現(xiàn)更精確的控制，我們采用了 3*3 點(diǎn)陣反射式紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)循線。如圖 29所示。 22 3 系統(tǒng)調(diào)試 與數(shù)據(jù)記錄 測(cè)試指標(biāo) 設(shè)計(jì)題目所要求的各基本功能和發(fā)揮部分進(jìn)行分項(xiàng)測(cè)試。 系統(tǒng)的調(diào)試 通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障。在調(diào)試過程中， 如 發(fā)現(xiàn) 類似 端口配置出現(xiàn)錯(cuò)誤 、 中斷結(jié)束沒有清零進(jìn)入死循環(huán) 、發(fā)送地址與接收地址不匹配等 問題 后 ，必須 進(jìn)行單步調(diào)試。 表 31 測(cè)試使用的儀器設(shè)備 序號(hào) 名稱、型號(hào)、規(guī)格 數(shù)量 / 臺(tái) 備注 1 數(shù)字萬(wàn)用表： VC9806 1 勝利公司 2 微機(jī)穩(wěn)壓電源： ＷＤ－４ 1 啟東計(jì)算機(jī)總廠 3 雙蹤示波器 DS5022M 1 RIGOL 4 米尺 1 5 秒表 1 23 自行設(shè)定運(yùn)動(dòng)測(cè)試 將物體放在坐標(biāo)原點(diǎn) ，控制物體作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)測(cè)試所畫圓的最大軌跡誤差為 ，所用時(shí)間 為 。表 34 是多次測(cè)試的紀(jì)錄。 25 表 36 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 功能 實(shí)現(xiàn)情況 實(shí)際性能 基本 要求 任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù) 實(shí)現(xiàn) 實(shí)現(xiàn)通過觸摸屏，在人性化的菜單提示下任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù) 在 80cm100cm 坐標(biāo)紙上作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) 時(shí)間 150s 誤差 5mm 在 80cm100cm 坐標(biāo)紙上，完成自行設(shè)定的階梯軌跡、直線軌跡和拋物線軌跡運(yùn)動(dòng) 圓心任意設(shè)定，直徑50cm的圓周運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) 誤差 =1cm 可作圓心任意設(shè) 定、直徑也可任意設(shè)定（包括 50cm）的圓周運(yùn)動(dòng) 原點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) 時(shí)間 100s 可作坐標(biāo)紙上原點(diǎn)到任意點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 發(fā)揮 部分 顯示懸掛物中畫筆所在位置的坐標(biāo) 實(shí)現(xiàn) 可在點(diǎn)陣式液晶屏上顯示懸掛物中畫筆所在位置的坐標(biāo) 沿連續(xù)黑色曲線段運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) 時(shí)間 120s 偏差 1mm 尋跡偏差小，響應(yīng)時(shí)間短 沿間斷黑色曲線段運(yùn)動(dòng) 實(shí)現(xiàn) 時(shí)間 120s 偏差 1mm 尋跡偏差小，響應(yīng)時(shí)間短 其它 局部閉環(huán)修正 26 結(jié) 論 本系統(tǒng)采用 MSP430F1611 單片機(jī)作為懸掛控 制系統(tǒng)的檢測(cè)和控制 核心，實(shí)現(xiàn)通過人機(jī)界面對(duì)物體所作運(yùn)動(dòng)進(jìn)行設(shè)定 ,并在 LCD上 實(shí)時(shí)顯示此時(shí)畫筆所在的坐標(biāo)值；系統(tǒng)具有可畫出相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)軌跡功能。綜合分析本系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合了光機(jī)電技術(shù)，對(duì)機(jī)械系統(tǒng)、電子硬件、以及程序算法的要求都很高， 不論是在硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)還是在系統(tǒng)調(diào)試方面都遇到了不少的困難。 27 參考文獻(xiàn) [1] 潘新民 ． 單片微型計(jì)算機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) ． 北京： 人民郵電出版社 ， 1992： 8819. 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