【正文】 他 建議我用 AVR 的單片機來做，因為這款單片機入門資料比較多，而且價格便宜，使用方便 ，而且他對AVR比較了解。焊接電路真是一個細致活，小何哥哥說假如某個地方短路就很容易把芯片給燒了。最后發(fā)現(xiàn)原來是有一條線沒有連接好。 按照設(shè)計 和加工 的樣式， 模型由三部分組成，第一部分是光盤存放架子，光盤可以豎著放到架子上；第二部分是 絲桿和螺母組成的運動部分，一個步進電機帶動著絲桿轉(zhuǎn)動而讓另外一個步進電機橫向移動，當?shù)竭_設(shè)定位置時，另外一個步進電機運作，帶動一個撥盤把光盤從架子上推出來。所以我采用了第三種方案。 整個 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 圖 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 設(shè)置 控制 命令格式 PC 作為整個系統(tǒng)的控制中心，在設(shè)計中要解決的一個重點是如何利用軟件控制整套系統(tǒng) 。利用它可以很方便地對串口發(fā)送數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，這樣就可以在沒有與單片機控制系統(tǒng)連接下也可以對軟件進行調(diào)節(jié)。 0l 為絲桿每一圈的前進距離，因為我們每一圈需要 200 個脈沖，那么， 0/200l 就是每個脈沖前進的距離。這種方法計算脈沖的表達式為 1 ()i i iP P K x x?? ? ? ?，其中， iP 是當前需要取的光盤所在分段區(qū)域中起點位置所對應(yīng)的脈沖數(shù)， ix 是其坐標位置。 原來的 K 在同一段范圍內(nèi)是不變的，現(xiàn)在我把它改為一個動態(tài)值， 定義脈沖計算公式為 *( ( ))iiP k k x x x? ? ? ?，其中 x 為需要取的光盤位置， 24 ix 為目標光盤所在分段區(qū)域的起點坐標， ik 為它的斜率，定義為 iiyi xk? ， *k 為當前分段中斜率的變化率，其定義 為 11* iikkxxk ?????， 1,iixx? 為對應(yīng)分段起始和結(jié)束端點坐標， 1,iikk? 為他們對應(yīng)的斜率。若使用者 一次 要取的盤很多 時 ，這樣的操作 就 很浪費時間。書本讓我理解了什么叫做樹，什么是圖，如何對樹進行遍歷，如何尋找最小生成樹等。在本 算法中， 定義光盤之間的距離為 28 1 2 1 2L | | | |x x y y? ? ? ?,其中 ( , )iixy 是以裝置一個端點為原點時，第 i 個光盤的坐標，由于實際中不可能測量每 個光盤到原點的位置，我們利用光盤存放的位置信息作為坐標。這里 采用回溯法來實現(xiàn)。 29 3） 問題的解空間 用回溯法解問題時，應(yīng)該明確定義問題的解空間。這個開始結(jié)點成為活結(jié)點，同時成為當前的擴展結(jié)點。從葉結(jié)點 L 返回至最近活動結(jié)點 F 處。 5） 算法的改進 從以上可以看到，回溯法搜索過程中，需要對整個解空間進行搜索，而在實際中，往往有些結(jié)點顯然不能生成最優(yōu)解，所以可以采用有效的策略避免無效搜索，提高回溯法的搜索效率。把它作為目前的剪枝標準值，在接下來的回溯搜索過程中，只要發(fā)現(xiàn)當前分支的總路程大于 18，就可以停止對其子結(jié)點的搜索了。1 ()ji li??為當前正在搜索的路徑總長度。得到路徑為（ A,B,C,F,L）其路徑總長度為 15，比當前 *_best l 要少，于是令 *_best l =15，當前的比較值 * min_best l l? 變?yōu)?12。 實驗證明，通過以上算法優(yōu)化，可以準確尋找最短路徑，并顯著提高路徑的搜索效率。 1） 機械結(jié)構(gòu) 方面 的改進 在單層光碟存取裝置成功設(shè)計出來的基礎(chǔ)上，我設(shè)計出了 兩 層的光碟存取裝置。 2） 電路設(shè)計 方面 的改進 在單層樣機中，光電檢測電路和指示燈是做在同一個電路板上的，加 上必要的芯片，這個電路板占的面積比較大，降低了空間使用效率。這樣可以防止用戶使用沒經(jīng)過批準的光盤。 圖 測試中的光盤保鏢 在實現(xiàn)了光盤信息的保存后，另外一個難題就是如何利用所保存的信息復現(xiàn)光盤的目錄結(jié)構(gòu)。該設(shè)計思路的提出是為了幫助人們對光碟進行隨意存放和自動查找，減輕人們管理光碟的負擔，本項目目前雖然提交的 僅是單元柜系統(tǒng) ,但 完善 后，可以應(yīng)用于圖書館、檔案館、電視臺、廣播電臺、博物館、資料室等需要管理大宗信 息和資料的單位 。裝置經(jīng)進一步改進后，將申報相關(guān)的專利。 43 其次，感謝華南理工大學的陳欽昌老師，田聯(lián)房老師，王孝洪老師，何建雄學長，楊躍學長，鐘春波學長、王磊學長，陳派林學長，他們都給予了我無私的幫助和指導，使我增長了許多工程專業(yè)技術(shù)知識。 else if(address=51) pluse1=(2820+18*(address25)/10)*address。//初始化脈沖計數(shù)為 0 Step=1。 } } //////////////////////////// TCCR1B = 0x12。//2020 else if(pluse1_count2200) ICR1=0x00B8。 46 OCR1B=0。 pluse1_count=0。 } }// end else if(step_flag==1) else if (Step==4){ //wait Step=5。=~0x01。 pluse1_count=0。39。39。39。存放子目錄名稱 Dim Index As Long Dim num1 As Integer Dim num2 As Integer If Right(sPath, 1) \ Then sPath = sPath amp。 K 49 sDir = Dir Loop 39。 Str(Int(FileLen(sPath amp。HFF 48 = StrSen //在用戶每次選中一個或者取消選擇光盤時進行的處理 If (0).value 0 Then Sent_Com = Sent_Com + 1 ReDim Preserve StrSen(Sent_Com) StrSen(Sent_Com) = (4).value Else Dim i As Integer For i = 1 To Sent_Com If StrSen(i) = (4).value Then Dim j As Integer If i Sent_Com Then For j = i To Sent_Com StrSen(j) = StrSen(j + 1) Next End If Sent_Com = Sent_Com 1 End If Next End If 光盤掃描功能實現(xiàn)的關(guān)鍵程序 Public Function TreeSearch(ByVal sPath As String, ByVal sFileSpec As String, sFiles() As String) As Long Static FileS As Long 39。39。39。//10hz //test_flag=0。// PORTC|=0x01。// } }//end else if(step_flag==2) else if(Step==6){ if(pluse1_countpluse1){ //PORTC|=0x01。 } else{ Step=4。=0xfe。 Step=2。//1000 else if(pluse1_count1600) ICR1=0x00A6。 else{ k。 pluse2=1000。 if(address=8)//分段計算 pluse1=2546*address。 3）用工業(yè)計算機 PC104 作為控制核心， 組成基于網(wǎng)絡(luò)的光盤管理裝置， 提高產(chǎn)品品質(zhì) 。如果采用層疊式綜合設(shè)計模式（這是下一步實用化和產(chǎn)品化的設(shè)計思路），則可以在書柜大小的空間內(nèi)放置 5 千到 8千張光碟。這樣，軟件的實用性就大大增強了。他能夠?qū)崿F(xiàn)對與已經(jīng)注冊的光盤就進行讀取，沒有注冊的光盤就進行提示。這樣我想能不能僅僅把光盤的目錄結(jié)構(gòu)通過CDROM 自動保存起來，這樣既方面用戶對內(nèi)容進行搜索，而且可以減輕工作人員的工作量。在門上貼上畫圖，這樣不但更加美觀，而且起到防灰塵，防光照等效果。 2）自動取拿：當想從光碟存放槽中取拿需要的光碟時，在計算機中輸入關(guān)鍵字（如光碟的名字等），用直接或模糊的方法即可在數(shù)據(jù)庫中方便地找到相關(guān)光碟的信息；相應(yīng)點擊選定取出按鈕后，系統(tǒng)自動尋找所要光碟的位置，并將信息發(fā)送到控制板，控制板通過地址選擇，確定光碟的位置，點亮指示光碟位置的指示燈；同時單片 機發(fā)送相應(yīng)的脈沖數(shù)，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)， 選擇最優(yōu)路徑， 拖動撥盤裝置依次運行到所選擇光碟的位置處，啟動撥盤，將光碟自動撥出存放位置。最終，遍歷整個解空間得到最短路徑為（ A,B,C,F,L）搜索光盤順序為（ 1， 2， 3， 4）路徑總長度為 15。接著回溯到 D點，生成新的路徑為（ A， B， D， I， O）其路徑長度為 21，比之前的大，非最優(yōu)解。設(shè) best_l 為當前問題的最短路徑長度 ， ()li 為其對應(yīng)結(jié) 點間的距離。例如，從跟結(jié)點Ａ出發(fā)，其子結(jié)點只有Ｂ，接著尋找Ｂ的子結(jié)點為Ｃ，Ｄ，Ｅ，從Ｂ到他們的距離分別為５，４，５，選取距離最短的結(jié)點為新活動結(jié)點，這里選?。?，如 此類推，得到路徑為（１，３，２，４），其代價為１８。從結(jié)點 N 算法返回至結(jié)點 H，Ｄ，然后從Ｄ開始繼續(xù)向縱深搜索至結(jié)點Ｏ。 對 圖 所示的解 空間樹，回溯法找最短路勁時，從解空間樹的根節(jié)點 A 出發(fā)，搜索至 B， C， F， L。例如從分支（ A， B， C， F， L）表示遍歷順序為（ 1， 2，3， 4），對應(yīng)路徑長度為 5， 3， 7，總共路程為 15。如果肯定不包含，則跳過對以該結(jié)點為根的子樹的搜索，逐層向其祖先結(jié)點回溯；否則，進入該子樹，繼續(xù)按深度優(yōu)先策略搜索。 2） 基于回溯法的最短路徑探究 前面提到， 當需要取的光盤 個數(shù) 為 n時，可選路徑數(shù)目為 n!，當需要取的光盤數(shù)目為 10個時，可選路徑達到 10！ =3628800。由排列組合的知識可以算出，當所需要取光盤個數(shù)為 n 時，那么可用的取盤的路徑條數(shù)為 n!，例如，以上所需要取光盤個數(shù)為 7，那個可選的路徑數(shù)目為 5040 條！為了討論方便，我們減小取盤數(shù)目，假設(shè)取盤數(shù)目為 3 個，見如下圖： 圖 需要取３個光盤時表示圖 （ 圓圈表示需要取的光盤，三角形代表當前取盤機構(gòu)的位置 ） 可以算出上圖可選的路徑數(shù)目為 3！ =6。我利用課余時間一點一點地看，老師也把書上的部分內(nèi)容給我進行講解，我發(fā)現(xiàn)利用書上的算法，可以解決實際中很多難題。 經(jīng)過實際檢測，利用以上辦法，能夠很好解決誤差問題，取盤精度基本滿意 。 我又對我的控制方法進行了改進?？梢钥隙?，要到達這些位置，需要走的脈沖個數(shù)是知道的。當知道絲桿每一圈前進的距離，加上光盤厚度與間距，就可以計算出對應(yīng)光盤位置所需要的脈沖。而在實際中， G 是用十六進制的 0XFA表示， E 用十六進制的 0XFF 表示。經(jīng)過測試，效果基本滿意。在之前檢測方式選擇時 ，我在網(wǎng)上找到，利用光電管的特性，很容易設(shè)計出一個檢測電路，當光電管間有遮擋物時輸出 0V，沒有遮擋物時輸出 5V，電路圖如下圖所示： 20 圖 光電管的檢測電路 但問題是怎么樣令單片機檢測到這些信號呢？我向小何哥哥請教，他給我說了幾個方案，一是可以利用并進串出芯片串聯(lián)起來，可是這樣檢測速度就有所限制，二是利用模擬開關(guān)對信號一個一個檢測，但是這樣需要很多 IO 口，而單片機上只有 32個 IO口，三是利用鎖存器加譯碼芯片。 因為這裝置要求的精度非常高，且運用到了高級 的工業(yè)加工技術(shù)，以我現(xiàn)在的知識面 和條件 ，顯然是無法 單獨開展這樣的工作 。 我很快就把 電路焊接好了，可是上電后，我把小何哥哥給我的串口調(diào)試程序下載到芯片后芯片不能正常和 PC機通信，我一下子懵了。我做的最小系統(tǒng)板包括幾個部分，第一是供電電路，是利用 7805 芯片實現(xiàn)的；第二是串口通信電路，小何哥哥說我的設(shè)計需要用到單片機跟 PC 機的通信，比較簡單而且可行的方法是利用串口，只需要一條串口線和 Max232 芯片就可以了；第三部分是單片機的復位電路；第四部分是調(diào)試口，因為小何哥哥那里有JTAGICE 調(diào)試工具，只需要把單片機 對應(yīng)端口按順序引出就可以了。我因為打算用 C語言編寫單片機程序，所以首先我先去購書中心買了一本有關(guān) C語言入門和單片機教程的書籍來看。而在軟件中用戶可以根據(jù)實際需要設(shè)立和修改用戶名和對應(yīng)密碼，編輯子窗口如下： 圖 用戶信息 按確認后軟件會把數(shù)據(jù)儲存到對應(yīng)的用戶管理表中。 15 圖 模糊查找 管理軟件中新光碟信息的輸入 只需輸入一次。對于光碟分類設(shè)立一個專門的表來儲存信息，用戶可以根據(jù)設(shè)計的需求對光碟類別進行添加、修改、刪除，這樣就能夠把各種光碟分門別類地保存起來。我開始時先把想到的需要保存的信息制作出幾個表來，其中包括光盤信息表，用戶信息表，針 對著這兩個表在 VB 中分別建立連接。這個軟件從包括從數(shù)據(jù)庫的建立，數(shù)據(jù)表的設(shè)計，到 VB 中界面的設(shè)計，各個控件的使用和