【正文】 運(yùn)動(dòng)物體的坐標(biāo)。 其 核心部分是控制芯片 單片機(jī) ，由于其具有高集成度、高性價(jià)比、最簡(jiǎn)單外圍電路、高效率等優(yōu)點(diǎn)，所以 能 在實(shí)際生活中 得到廣泛 的 應(yīng)用。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 算法 II Abstract This 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。 3 系統(tǒng)方框圖 4 電機(jī)的選擇與論證 6 探測(cè)模塊信號(hào)傳輸方式的選擇與論證 10 開發(fā)語(yǔ)言的簡(jiǎn)介 11 軟件設(shè)計(jì)原則 11 位移 /數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法 11 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 13 步進(jìn)電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)思想 19 3*3 點(diǎn)陣反射式紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)循線 22 測(cè)試指標(biāo) 22 自行設(shè)定運(yùn)動(dòng)測(cè)試 23 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)試 24 結(jié)論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。在非超 載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。 本系統(tǒng)采用低功耗 MSP430F1611 統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)了懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用 L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) ，提高電源利用率；紅外傳感檢測(cè)，提高糾錯(cuò)能力。具體為 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(guò)穿過(guò)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。 圖 11 任務(wù) 示意圖 80cm100cm15cm 15cm15cm原點(diǎn)15cm 3 設(shè)計(jì) 要求 (1) 控制系統(tǒng)能夠通過(guò)鍵盤或其他方式任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)； 物體在 80100cm的范圍內(nèi) 可以 作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)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， 且必須要在 300 秒內(nèi)完成； 控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為 50cm 的圓周運(yùn)動(dòng)， 且必須要在 300 秒內(nèi)完成； 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)。 設(shè)所畫圓的圓心坐標(biāo)為 （ 0x , 0y ） 半徑為固定的 25cm， （ x ,y ） 為圓周上的任意一點(diǎn)，由此確定圓的方程為： 22020 25)( ???? yyxx ）（ （ 11） 若直接使用該方程來(lái)求圓上點(diǎn) 的坐標(biāo)，算法比較復(fù)雜，采用了圓的參數(shù)方程： txx sin250 ?? （ 12） tyy cos250 ?? （ 13） 這樣，則圓的坐標(biāo)僅與參數(shù) t 有關(guān)， 使角度 t 以某一設(shè)定的角度步長(zhǎng) v 累加，使t+q*v 在周期 [t,t+2π]內(nèi)變化，其中 q 為累加值。根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)勾畫設(shè)定軌跡和對(duì)設(shè)定軌跡的搜尋功能，并能實(shí)時(shí)的顯示物體中畫筆所在位置坐標(biāo)。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)方式。 多圈 電位器 A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤 反射式 光電傳感器 控 制 器 顯示 驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 顯示 直 流 電 機(jī) 5 基于以上分析，擬選用方案二。 步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是具有快速啟停能力，如果負(fù)載不超過(guò)步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài) 轉(zhuǎn)矩值，就能夠立即使步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)或反轉(zhuǎn)。 L298N 芯片可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)二相電機(jī)， 輸出電壓最高可達(dá) 50V，可以直接通過(guò)電 源來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的 IO 口提供信號(hào)。 基于以上分析，擬選擇方案一 。 LCD 有明顯的優(yōu)勢(shì)：工作電流比 LED 小幾個(gè)數(shù)量級(jí)，故其功耗很低；尺寸小，厚度約為 LED 的 1/3；字跡清晰、美觀、使人感覺(jué)舒服；壽命長(zhǎng)，使用方便。主動(dòng)式紅外探測(cè)器自帶紅外光源，通過(guò)對(duì)光源的遮擋、反射、折射等光學(xué)手段可以完成對(duì)被測(cè)物體位置的判別；被動(dòng)式紅外探測(cè)器本身沒(méi)有光源，通過(guò)接受被探測(cè)物體的特征光譜輻射來(lái)測(cè)量被探測(cè)物的位置、溫度或進(jìn)行紅外成像。 圖 13 反射式光電判讀器 針對(duì)本課題，應(yīng)該選擇主動(dòng)式紅外反射傳感器，其驅(qū)動(dòng)方式可以分為直流直接驅(qū)動(dòng)方式與交流調(diào)制方式。 交流調(diào)制方式由于可以采用交流耦合方式，解決了放大器的直流漂移問(wèn)題，從而大大提高檢測(cè)的距離，同時(shí)由于環(huán)境光產(chǎn)生的干擾多數(shù)情況是信號(hào)的直流或低頻分量，可以由濾波器加以隔離，因此交流調(diào)制方式抗干擾能力也比較強(qiáng)，其缺點(diǎn)是系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜。由于探測(cè)模塊要安裝在繩子牽引的物體上，所以傳感器部分與主機(jī)的信號(hào)傳輸就成了一個(gè)大問(wèn)題。但無(wú)線電傳輸模塊重量較大，加上傳感器及其驅(qū)動(dòng)電路的重量將給電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶來(lái)巨大的困難；無(wú)線電傳輸模塊價(jià)格較高，不太適用于本系統(tǒng)。 方案三：采用有線傳輸 。 8 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 本課題選用 MSP430 系列單片機(jī)為主控芯片。與擁有 110 多條指令的 51 系列相比， MSP430 僅有 27 條，大大簡(jiǎn)化了繁瑣的指令區(qū)分。由時(shí)鐘系統(tǒng)產(chǎn)生 CPU 和各功能模塊所需的時(shí)鐘，并且這些時(shí)鐘可以在指令的控制下打開或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)總體功耗的控制。用中斷請(qǐng)求將 CPU 喚醒只需要 6μs。 同樣， MSP430 系列單片機(jī)中的某些型號(hào)，采用了一般 只有 DSP 中才有的 16 位多功能硬件乘法器、 DMA 等一系列先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)，大大增加了它的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算能力，可以有效地實(shí)現(xiàn)一些數(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(wèn) （ 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