【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)曲線運動限定在200秒內完成，沿間斷曲線運動限定在300秒內完成。 （11）若直接使用該方程來求圓上點的坐標，算法比較復雜，采用了圓的參數方程： （12） （13） 這樣，則圓的坐標僅與參數t有關，使角度t以某一設定的角度步長v累加，使t+q*v在周期[t,t+2π]內變化，其中q為累加值。根據題目的設計要求，本設計主要實現勾畫設定軌跡和對設定軌跡的搜尋功能，并能實時的顯示物體中畫筆所在位置坐標。方案二：單片機方式?；谝陨戏治?，擬選用方案二。步進電機的一個顯著特點就是具有快速啟停能力，如果負載不超過步進電機所能提供的動態(tài)轉矩值，就能夠立即使步進電機啟動或反轉。L298N芯片可以驅動兩個二相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號?；谝陨戏治觯瑪M選擇方案一。 LCD有明顯的優(yōu)勢：工作電流比LED小幾個數量級，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。主動式紅外探測器自帶紅外光源，通過對光源的遮擋、反射、折射等光學手段可以完成對被測物體位置的判別；被動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、溫度或進行紅外成像?！　　　　　　　　　　　D13 反射式光電判讀器 針對本課題，應該選擇主動式紅外反射傳感器，其驅動方式可以分為直流直接驅動方式與交流調制方式。交流調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，同時由于環(huán)境光產生的干擾多數情況是信號的直流或低頻分量，可以由濾波器加以隔離，因此交流調制方式抗干擾能力也比較強，其缺點是系統相對復雜。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的信號傳輸就成了一個大問題。但無線電傳輸模塊重量較大，加上傳感器及其驅動電路的重量將給電機驅動帶來巨大的困難；無線電傳輸模塊價格較高，不太適用于本系統。 方案三：采用有線傳輸。 2 系統軟件設計 單片機系統簡介本課題選用MSP430系列單片機為主控芯片。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。由時鐘系統產生 CPU和各功能模塊所需的時鐘，并且這些時鐘可以在指令的控制下打開或關閉，從而實現對總體功耗的控制。用中斷請求將CPU喚醒只需要6μs。同樣，MSP430系列單片機中的某些型號，采用了一般只有DSP中才有的16位多功能硬件乘法器、DMA等一系列先進的體系結構，大大增加了它的數據處理和運算能力，可以有效地實現一些數字信號處理的算法（如FFT、DTMF等）。視型號不同可能組合有以下模塊：看門狗（WDT），模擬比較器A，定時器A（Timer_A），定時器B（Timer_B），串口0，1（USART0，1），硬件乘法器，液晶驅動器，10/12/14 位ADC，12位DAC，I2C總線，直接內存訪問（DMA），端口1～6（P1～P6），基本定時器（Basic Timer）等。上電復位后，首先由DOC_CLK啟動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)定時間。另外，MSP430 系列單片機均為工業(yè)級器件，運行溫度范圍為40～+85176。這種方式只需要一臺PC機和一個JTAG調試器，而不需要專用仿真器和編程器。其他系列單片機的開發(fā)一般需要專用的仿真器或編程器[11]。本系統采用C語言進行程序指令的編寫。它既有高級語言的特點，又具有匯編語言的特點。C語言程序所擁有的完整的程序模塊結構為軟件開發(fā)中模塊化程序的設計和代碼的移植提供了有力保障，同時縮短了開發(fā)人員的開發(fā)周期。隨著軟件規(guī)模的擴大和復雜化，人們體會到在整個軟件生命周期中，程序不僅僅要被計算機理解和執(zhí)行，還要經常被人閱讀。脈沖的頻率決定轉速，脈沖個數決定位移。 （22） 　　同理對于F點，為AF長,為CF長,則兩拉線長分別為： （23） （27）　　電位器2所分配的數值n：因此物體可以由自行設定的兩點坐標走直線[2]。也就是說要對步進電機施加200個脈沖步進電機才能轉一周。在點到點運行中，假設電機2的定時器初值為t，則電機1的定時器初始為n/m*t，該算法可能會造成電機所運行的路徑為一條曲線，可以讓單片機不斷計算當前點到目標點的距離，不斷改變定時器初值，也可以將直線分成幾個線段來運行，使得所運行軌跡精度更高，直線更平滑[8]。再從鍵盤讀入終點坐標值（,），也將其帶入式53和式54中計算出和，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沿四十五度方向移動偏離黑線？計數器加一累加到50次？調用斷點子程序返回圖25 循跡子程序流程圖 液晶屏對運動物體坐標實時顯示的實現在物體的運動過程中，單片機1精確地計算出物體的坐標，并每隔一段時間向單片機2傳輸一次物體的坐標信息，由單片機控制液晶屏顯示。若兩個電機同時實現同樣的位移，則此算法對物體的影響不大，但如果兩個電機在相同時間內位移量不相同，則容易出現很明顯的抖動。因為我們知道，一個脈沖只能使步進電機走一步，其具體過程如下圖28如示：三角計算求解卷線線求解卷線浮點步進比例計算左電機浮點步進角計算步進角計算右電機浮點數步進角走完圖28 浮點型控制方法 3*3點陣反射式紅外光電傳感器實現循線對于本課題揮部分運動物體的循線，我們進行了仔細的分析，我們?yōu)椋疽箅m然屬于循線，但不同于前幾年的循線小車，難度更加的大，為了實現更精確的控制，我們采用了3*3點陣反射式紅外光電傳感器實現循線。如圖29所示。3 系統調試與數據記錄 測試指標設計題目所要求的各基本功能和發(fā)揮部分進行分項測試。系統的調試通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結合起來調試以進一步排除故障。在調試過程中，如發(fā)現類似端口配置出現錯誤、中斷結束沒有清零進入死循環(huán)、發(fā)送地址與接收地址不匹配等問題后，必須進行單步調試。表31 測試使用的儀器設備序號 名稱、型號、規(guī)格 數量 / 臺 備注 1 數字萬用表： VC9806 1 勝利公司 2 微機穩(wěn)壓電源：ＷＤ－４ 1 啟東計算機總廠 3 雙蹤示波器 DS5022M 1 RIGOL 4 米尺 1 5 秒表 1 自行設定運動測試將物體放在坐標原點，控制物體作自行設定的運動。經過多次測試完成良好。表34 定點運動測量數據 序號 設定坐標（x,y） 實際測量 誤差 /cm 完成時間 /s 其他發(fā)揮 1 ， , ~ 語音提示 2 ， ， ~ 語音提示 3 ， ， ~ 語音提示 循跡運動測試利用光電測試模塊，由單片機控制物體作任意形狀的尋跡運動，并能判斷間斷線段，表35為多次測試的結果。運動參數的設定通過無線鍵盤輸入，系統通過比較當前畫筆所在位置與設定位置的差異以及運動類型，控制步進電機完成相應運動，在設計過程中，力求硬件電路簡單，充分發(fā)揮軟件設計的優(yōu)勢，編程靈活方便來滿足系統的要求。針對這些問題，采用了軟硬件結合的調試方式，在盡量減少硬件誤差的前提下，通過軟件彌補硬件誤