【正文】 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。 （11）若直接使用該方程來求圓上點(diǎn)的坐標(biāo)，算法比較復(fù)雜，采用了圓的參數(shù)方程： （12） （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：單片機(jī)方式?；谝陨戏治觯瑪M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，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機(jī)的IO口提供信號(hào)?；谝陨戏治?，擬選擇方案一。 LCD有明顯的優(yōu)勢：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、使人感覺舒服；壽命長，使用方便。主動(dòng)式紅外探測器自帶紅外光源，通過對(duì)光源的遮擋、反射、折射等光學(xué)手段可以完成對(duì)被測物體位置的判別；被動(dòng)式紅外探測器本身沒有光源，通過接受被探測物體的特征光譜輻射來測量被探測物的位置、溫度或進(jìn)行紅外成像?！　　　　　　　　　　　D13 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題，從而大大提高檢測的距離，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)大問題。但無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)帶來巨大的困難；無線電傳輸模塊價(jià)格較高，不太適用于本系統(tǒng)。 方案三：采用有線傳輸。 2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)簡介本課題選用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（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語言進(jìn)行程序指令的編寫。它既有高級(jí)語言的特點(diǎn)，又具有匯編語言的特點(diǎn)。C語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。 （22） 　　同理對(duì)于F點(diǎn)，為AF長,為CF長,則兩拉線長分別為： （23） （27）　　電位器2所分配的數(shù)值n：因此物體可以由自行設(shè)定的兩點(diǎn)坐標(biāo)走直線[2]。也就是說要對(duì)步進(jìn)電機(jī)施加200個(gè)脈沖步進(jìn)電機(jī)才能轉(zhuǎn)一周。在點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)行中，假設(shè)電機(jī)2的定時(shí)器初值為t，則電機(jī)1的定時(shí)器初始為n/m*t，該算法可能會(huì)造成電機(jī)所運(yùn)行的路徑為一條曲線，可以讓單片機(jī)不斷計(jì)算當(dāng)前點(diǎn)到目標(biāo)點(diǎn)的距離，不斷改變定時(shí)器初值，也可以將直線分成幾個(gè)線段來運(yùn)行，使得所運(yùn)行軌跡精度更高，直線更平滑[8]。再從鍵盤讀入終點(diǎn)坐標(biāo)值（,），也將其帶入式53和式54中計(jì)算出和，程序流程圖如圖23所示。 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：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)角走完圖28 浮點(diǎn)型控制方法 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。3 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)記錄 測試指標(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 自行設(shè)定運(yùn)動(dòng)測試將物體放在坐標(biāo)原點(diǎn)，控制物體作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過多次測試完成良好。表34 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)測量數(shù)據(jù) 序號(hào) 設(shè)定坐標(biāo)（x,y） 實(shí)際測量 誤差 /cm 完成時(shí)間 /s 其他發(fā)揮 1 ， , ~ 語音提示 2 ， ， ~ 語音提示 3 ， ， ~ 語音提示 循跡運(yùn)動(dòng)測試?yán)霉怆姕y試模塊，由單片機(jī)控制物體作任意形狀的尋跡運(yùn)動(dòng)，并能判斷間斷線段，表35為多次測試的結(jié)果。運(yùn)動(dòng)參數(shù)的設(shè)定通過無線鍵盤輸入，系統(tǒng)通過比較當(dāng)前畫筆所在位置與設(shè)定位置的差異以及運(yùn)動(dòng)類型，控制步進(jìn)電機(jī)完成相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，在設(shè)計(jì)過程中，力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件設(shè)計(jì)的優(yōu)勢，編程靈活方便來滿足系統(tǒng)的要求。針對(duì)這些問題，采用了軟硬件結(jié)合的調(diào)試方式，在盡量減少硬件誤差的前提下，通過軟件彌補(bǔ)硬件誤