【正文】 針對(duì)這些問(wèn)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(guò)軟件彌補(bǔ)硬件誤差。 24 表 34 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù) 序號(hào) 設(shè)定坐標(biāo)（ x,y） 實(shí)際測(cè)量 誤差 /cm 完成時(shí)間 /s 其他發(fā)揮 1 ， , ~ 語(yǔ)音提示 2 ， ， ~ 語(yǔ)音提示 3 ， ， ~ 語(yǔ)音提示 循跡運(yùn)動(dòng)測(cè)試 利用光電測(cè)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(cè)試的結(jié)果。運(yùn)動(dòng)距離設(shè)定為 136cm，完成時(shí)間為 。硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則是無(wú)從做起。 圖 29 3*3 點(diǎn)陣反射式紅外光電傳感器 為了處理各傳感器的信息，在程序中建立一個(gè)堆棧。如圖 27 所示，虛線為物體想要運(yùn)動(dòng)軌跡，而實(shí)線為物體實(shí)際的運(yùn)動(dòng)軌跡，雖然兩者的大體趨勢(shì)是相同的，但可以發(fā)現(xiàn)物體發(fā)生了明顯的抖動(dòng)。 開(kāi)始 初始化 設(shè)置 判斷是否有鍵按下 歸位 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 自設(shè)運(yùn)動(dòng) 循跡 設(shè)置確認(rèn)否 畫(huà)圓 返回 16 圖 23 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)子程序流程圖 畫(huà)圓子程序 根據(jù)圓的參數(shù)方程的計(jì)算圓上點(diǎn)的坐標(biāo)，通過(guò)調(diào)用定點(diǎn)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，畫(huà)圓程序流程圖如圖 24 所示。由于步進(jìn)電機(jī)的步距角是 度，也就是說(shuō)要 14 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。 位移 /數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法 首先記錄初始 A/D 轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)據(jù)，再使電機(jī) 1 工作，電機(jī) 2 停止 ，使電機(jī)拖動(dòng)一載體移位 100cm，再記錄下此期間所變化的 A/D 轉(zhuǎn)換出的數(shù)據(jù)，由此則直流電機(jī)拉動(dòng)載體位移 1mm所需的數(shù)據(jù) ,因此，直接可將拉線的位移轉(zhuǎn)化為單片機(jī)檢測(cè) A/D轉(zhuǎn)換出來(lái)的數(shù)值。 C 語(yǔ)言編程 深受開(kāi)發(fā)人員的青睞。 IAR Embedded Workbench開(kāi)發(fā)環(huán)境支持 MSP4 MSP430X系列，能產(chǎn)生非常緊湊、高效的代碼，其標(biāo)準(zhǔn)版包含各種硬件調(diào)試系統(tǒng)和 RTOS的插件，是高度優(yōu)化的MSP430 C/C++編譯器。開(kāi)發(fā)語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言和 C 語(yǔ)言。然后軟件可以設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫鞯目刂莆粊?lái)確定最后的系統(tǒng)時(shí)鐘頻率。這些結(jié)構(gòu)在其他系列單片機(jī)中尚未使用。由于系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)使用的功能模塊不同，即采用不同的工作模式，芯片的功耗有明顯的差異。雖然 51 系列單片機(jī)是目前市場(chǎng)上最流行的機(jī)型，也先于 MSP430 系列問(wèn)世，但相比之下， MSP430 系列單片機(jī)具有許多 51 系列單片機(jī)所不具備的性能 [5]。 方案二：采用紅外傳輸模塊 。 在本題中，我們制作了一個(gè)小箱封裝傳感器，使傳感器受環(huán)境光的影響較小，所以我們選擇簡(jiǎn)單可靠的直流直接驅(qū)動(dòng)方式 即方案一 。 主動(dòng)式紅外傳感器又可分為分立元件型、透射遮擋型和反射型。 顯示模塊的選擇與論證 方案一：采用 LED 數(shù)碼管顯示器。另一個(gè)顯著特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。 由單片機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路及電機(jī)等組成系統(tǒng)。這樣就可以采樣到圓上均勻的點(diǎn)，顯然，角度步長(zhǎng) v 越小 ，在圓周上取得點(diǎn)越多，控制也會(huì)更精確 [1]。物體的形狀不限， 但 質(zhì)量大于100 克。 MSP430 系列單片機(jī)是美國(guó)德州儀器 1996 年開(kāi)始推向市場(chǎng)的一種 16 位超低功耗、具有精簡(jiǎn)指令集的混合信號(hào)處 理器（ Mixed Signal Processor）。 21 3 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)記錄 11 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 10 算法分析 8 單片機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 2 設(shè)計(jì)任務(wù) II 緒論 I 摘 要 本次課題設(shè)計(jì)制作了一個(gè)單片機(jī)控制的懸掛系統(tǒng)， 通過(guò)相關(guān) 參數(shù)計(jì)算及 程序 的設(shè)計(jì) ， 使 系統(tǒng) 的各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足課題要求。 5 驅(qū)動(dòng)電路的選擇與論證 5 顯示模塊的選擇與論證 5 紅外探測(cè)器工作方式的選擇與論證 6 探測(cè)模塊信號(hào)傳輸方式的選擇與論證 16 尋跡子程序 23 循跡運(yùn)動(dòng)測(cè)試 24 結(jié)論 27 1 緒 論 現(xiàn)代的車輛運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療設(shè)備和工業(yè)控制等系統(tǒng)中，懸掛運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，在這些系統(tǒng)中懸掛運(yùn)動(dòng)部件通常是具體的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，懸掛部件的運(yùn)動(dòng)精確性是整個(gè)系統(tǒng)工作效能的決定因素，因而實(shí)際實(shí)現(xiàn)懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的精確控制具有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義。稱之為混合信號(hào)處理器，是由于其針對(duì)實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案。 在 物體 上固定有淺色畫(huà)筆，以便運(yùn)動(dòng)時(shí)能在板上畫(huà)出運(yùn)動(dòng)軌跡。 4 系統(tǒng)方框圖 系統(tǒng)總方框圖如圖 12 所示 圖 12 系統(tǒng)總方 框圖 方案的論證與選擇 單片機(jī)的選擇與論證 系統(tǒng)的控制單元是整個(gè)系統(tǒng)的大腦，是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的核心部件，起著控制系統(tǒng)所有運(yùn)行狀態(tài)的作用。使用單片機(jī)也可以完成鍵盤(pán)定義與識(shí)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?；谝陨戏治?，擬選擇方案二。 LED 數(shù)碼管亮度高、醒目，但是其電路復(fù)雜，占用資源較多且信息量小。分立元件型發(fā)光管與接受管相互獨(dú)立，用戶在使用時(shí)可以 根據(jù)需要靈活的設(shè)定發(fā)光管與接受管的位置，并可利用棱鏡、透鏡等完成特殊的目的，其缺點(diǎn)是裝置麻煩；透射遮擋型和反射型通過(guò)塑料模具將發(fā)光管與接受管封裝在一起，非常方便用戶使用。 7 探測(cè)模塊信號(hào)傳輸方式的選擇與論證 循跡傳感器是實(shí)現(xiàn)本課題擴(kuò)展部分，即實(shí)現(xiàn)循跡功能。 紅 外傳輸模塊同樣可以解決有線傳輸對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響問(wèn)題，且結(jié)構(gòu)較無(wú) 線電模塊要簡(jiǎn)單不少。 首先， MSP430 系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器統(tǒng)一分布在 0000HFFFFH 地址內(nèi)，不論是FLASH、 RAM 還是 SFR 都在這個(gè)統(tǒng)一地址范圍內(nèi)，而且沒(méi)有可位尋址的內(nèi)存單元，以便用戶查找；而 51 系列則有 idata、 bdata、 xdata、 pdata、 code 等諸多不同的存儲(chǔ)類型，需要使用一系列復(fù)雜的指令來(lái)分別尋址，讓初學(xué)者很難搞清楚這些概念之間的區(qū)別，從而抬高了入學(xué)的門(mén)檻，一定程度上阻礙了其廣泛應(yīng)用 [10]。在系統(tǒng)中共有一種活動(dòng)模式（ AM）和五種低功耗模式（ LPM0～ LPM4）。 (2) MSP430 系列單片機(jī) 具有豐富的外圍模塊。如果晶 10 體振蕩器在用作 CPU 時(shí)鐘 MCLK 時(shí)發(fā)生故障， DCO 會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，以保證系統(tǒng)正常工作。目前比較好用的軟件開(kāi)發(fā)工具是 IAR Workbench。其具體操作步驟如下： (1) 運(yùn)行 IAR Embedded Workbench集成化開(kāi)發(fā)環(huán)境； (2) 添加一個(gè)工作區(qū)，并在工作區(qū)中添加一個(gè)項(xiàng)目； (3) 在項(xiàng)目中添加自己的程序代碼，最后編譯，模擬調(diào)試； (4) 將程序下載到單片 機(jī)中，將硬件與軟件一起進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試。 本系統(tǒng)就是使用 C 語(yǔ)言來(lái)編寫(xiě)系統(tǒng)的軟件程序，通過(guò)單片機(jī)和外部的硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送。 A/D 轉(zhuǎn)換的數(shù)值決定位移。 我們還制作了一個(gè)直徑 d 為 1 厘米的繞線輪。 開(kāi)始 計(jì)算當(dāng)前左邊相對(duì)目的坐標(biāo)的位置，計(jì)算出相對(duì)亮點(diǎn)為其所要變化的值 輸出脈沖，啟動(dòng)電機(jī) 自動(dòng)模數(shù)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)化 結(jié)果等于 計(jì)算值否 返回 17 圖 24 畫(huà)圓子程序 尋跡子程序 通過(guò)判斷傳感器的不同狀態(tài)值，作出相應(yīng)的處理動(dòng)作，當(dāng)遇到斷點(diǎn)時(shí)，多角度檢測(cè)下段的黑線，直到再次檢測(cè)到黑線。 顯示圓心坐標(biāo)位置 到圓心點(diǎn) O 從 0 度開(kāi)始畫(huà) 結(jié)束 轉(zhuǎn)化結(jié)果等于 計(jì)算值否 20 圖 27 物體的不理想運(yùn)動(dòng)軌跡 方案二 ： 浮點(diǎn)型控制方法 ， 所謂浮點(diǎn)型控制方法就是在一定的時(shí)間內(nèi)看起來(lái)物體只走了一個(gè)小數(shù)步，現(xiàn)舉例說(shuō)明：如左電機(jī)要實(shí)現(xiàn)一百步的位移而右電機(jī)只要實(shí)現(xiàn) 60 步的位移，那我們就設(shè)定在一個(gè)單位 時(shí)間內(nèi)左電機(jī)只走半步，而右電機(jī)只走 步，當(dāng)電機(jī)的步數(shù)積累超過(guò) 1 時(shí)，步進(jìn)電機(jī)才向前真正地邁出一步。存儲(chǔ)連續(xù)的十點(diǎn)的位移信息。而 軟件調(diào)試 則 與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān) 。表 32 是多次測(cè)試的紀(jì)錄。 表 35 尋跡測(cè)量數(shù)據(jù) 序號(hào) 連續(xù)線段 循 跡情況 完成時(shí)間 /s 間斷線段 循 跡情況 完成時(shí)間 /s 1 完成 完成 2 完成 完成 3 完成 完成 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 整機(jī)測(cè)試指標(biāo)完全達(dá) 到題目要求，具體見(jiàn)表 36。這種方式大大提高了系統(tǒng)的精度，被證明是十分成功的方法。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