【正文】 電機驅動電 源（ 12V） 單片機的供電電源（ 5V） 速度采集模塊 電機驅動模塊 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 7 驅動及調(diào)速方案論證 方案一：采用 DSP 芯片 控制 ，配以電機控制所需要的外圍 驅動 電路，通過數(shù)控電壓源調(diào)節(jié)電機 的 運行速度， 進而 實現(xiàn)控制物體的運動軌跡。 方案二： 采用 雙電源供電。 方案二： 采用 DSP（數(shù)字信號處理器）作為系統(tǒng)的控制器， DSP 采用的是哈佛設計，即數(shù)據(jù)總線和地址總線分開，是程序和數(shù)據(jù)分別存放在兩個分開的空間，允許取指令和執(zhí)行指令完全重疊，這大大提高了運行速度。 論文詳盡論述了 懸掛運動控制 系統(tǒng)的 各個模塊 方案選擇及設計、硬件電路 的 設計及運動軌跡的控制算法的論證與選擇。 國內(nèi) 發(fā)展現(xiàn)狀 ：我國在運動控制器開發(fā)方面相對落后，“八五”期間，我國廣大科研工作者開發(fā)了兩種數(shù)控平臺和“華中Ⅰ型”、“藍天Ⅰ型”、“航天Ⅰ型”、“中華Ⅰ型”等四種基本系統(tǒng)。 本 設計 的研究意義在于，懸掛運動控制系統(tǒng)廣泛應用于工業(yè)控制、車輛運動 、航空航天 和醫(yī)療設備等系統(tǒng)中，有 巨大 的實際應用價值。雖然憑借不斷改變懸掛部件的繩索長度來控制 懸掛部件的運動軌跡的基于單片機的懸掛運動控制系統(tǒng)，在日常生產(chǎn)生活中的各個領域應用十分廣泛，但是由于精確性的嚴重缺陷，在很多方面基于單片機的懸掛運動控制系統(tǒng)的實用受到嚴重制約。運動軌跡；多圈電位器；脈寬調(diào)制； 紅外反射光電傳感器 ；電機 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 2 Design of Control System of Suspension Movement Track Based on MCU Abstract In the modern daily life and production, wide application of suspension motion control system based on MCU gained popularity,which related to the factory production line, aerospace and medical equipment among priorities of suspension motion control system based on MCU is the movement accuracy of the suspension parts, which plays a decisive role in the various in the actual production and life ,to improve the accuracy of suspension motion control system based on MCU has considerable the suspension motion control system based on SCM with the changing trajectory of the suspension ponents to control the length of the rope suspension ponents, which in all areas of application in daily life is very extensive. because of the serious defects of accuracy, practical suspension motion control system based on MCU have restricted in many aspects. Suspension motion control is essentially a motor control system based on the object, which through the motor control in the range of 80cm*100cm for a straight line, round, tracing and arbitrarycurve, and it can display the position coordinates of the moving objects in the movement design uses AT89C52 microcontroller as the core controller to realize the automatic control of the trajectory of moving objects, and through the multi turn potentiometer to achieve accurate measurement of the position of the object, and it introduces local closedloopfeedback control link feedback to the microcontroller for error correction, so as to achieveaccurate positioning control of the object and the coordinate system adopts the technology of pulse width modulation to control the motor drive L298N ,in order to achieve the speed of 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 3 motor, steering, start and stop the accurate control of the running black curve system uses infrared photoelectric sensor to detect the speed of the motorand the drawing board and through the feedback to the microcontroller so as to control themovement of objects along a curve. KEY WORDS:singlechip。但是在實際的生產(chǎn)生活中提高基于單片機的懸掛運動控制系統(tǒng)的精確性具有相當大的難度。 基于單片機的 懸掛 運動 控制系統(tǒng) 本質上 是一電機控制系統(tǒng)， 通過電機 控制物體在 80cm*100cm 的范圍內(nèi)作直線、圓、尋跡 和任意指定曲線 等運動，并且 能夠 在運動 的 時 候 顯示運動物體的 位置 坐標。自二十世紀八十年代初期 至今 ，運動控制器已經(jīng)開始在國 內(nèi)外多個行業(yè)應用，尤其是在微電子行業(yè)的應用。 所以 本 系統(tǒng) 設計中， FPGA 的高速處理能力得不到充分發(fā)揮。 現(xiàn)在的自動化控制系統(tǒng)中的主導的核心控制器是建立于網(wǎng)絡平臺的嵌入式結構和開放式結構的通用運動控制器。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 3 論文研究的主要內(nèi)容 本 文設計 的懸掛運動控制系統(tǒng)是一 種 電機控制系統(tǒng) , 集成了電子技術、電機拖 動、計算機控制技術 和單片機技術 等。 在一 個貼著白紙的 底板上固定兩個滑輪，兩 個 電機（固定在板 的下方兩端 ）通過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運動，運動范圍 大致 為 80cm*100cm，物體形狀不限。 單片機經(jīng)濟實惠，成本相對較低，并且單片機結構簡 單，容易理解掌握工作原理，進而編程簡單易懂，適合學生設計使用。 電機 方案選擇論證 方案一：采用直流電機 控制繩子的長度 。 方案二：采用內(nèi)集成有達林頓管組成的 H 型的功率變換橋電路的 L298N 驅動芯片 。 方案二：采用對射式光電傳感器 進行電機速度檢測 。 但是 方案一和方案二的精度都會有一定限制 ， 要達到本 系統(tǒng) 設計的要求會給制作帶來 很大 難度 。此外， 由于紅外光波長比可見光長，因此受 周圍 可見光的影響較小。 此外， LCD 與單片機能夠 直接相連，電路設計及連接簡單 ]6[ 。 根據(jù)以上論述， 故 采用方案二，在系統(tǒng)中使用 4*4 鍵盤。由尋跡 模塊 來檢測被控物體 的 運動軌跡 于板上的偏差，反饋 到單片機 控制器。以同樣的運行檢測方 法 即可找出黑線的起點。 集成電路內(nèi)部不僅含有 過流、過熱 保護電路，而且還有調(diào)整管保護電路以及 過載保護電路 ，使用時可靠方便，并且價格低廉 。 此外， 本模塊 還 具有體積小，控制方便的特點。將單片機 內(nèi)部 產(chǎn)生的 PWM 信號經(jīng)光電隔離器湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 15 耦合后， 通過 控制 L298 驅動芯片來 進而 控制電動機的正反轉、啟動、制動。在ADC0832 內(nèi)部參考電壓和電源輸入復用，使得芯片的模擬電壓輸入在 0~5v 之間，ADC0832 轉換時間僅為 32us，具有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，以減少數(shù)據(jù)誤差，轉換速度快且穩(wěn)定性強。 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 17 圖 電機速度采集系統(tǒng) 尋跡部分電路設計 尋軌跡控制 方法 根據(jù) 系統(tǒng)設計 的要求，懸掛 的重 物沿曲線運動的軌跡分為兩 種 ，連續(xù)段和間斷段。 在連續(xù)段尋跡時， 單片機 通過 識別 四個傳感器的 16 種組合狀態(tài)，使電機作出相應的 正反轉 動作。因為 是采用四個方向的同時檢測， 所以 單片機的判斷能力明顯提高， 大大 縮短了檢測判斷時間，同時也增強了糾錯能力。 MAX7219 引腳說明 DIN 串行數(shù)據(jù)輸入 端 DIG0～ 7 8 位 LED 為選線，從共陰極 LED 中吸入電流 LOAD 裝載數(shù)據(jù)輸入 端 CLK 串行 時鐘輸入端 SEGA～ G、 DP 7 段驅動器和小數(shù)點 驅動 ,供給顯示器源電流 ISET 通過一個 10K 電阻和 Vcc 相連，設置段電流 DOUT 串行數(shù)據(jù)輸 出端 顯示模塊電路 顯示 模塊 電路由 MAX721數(shù)碼管組成。 在本系統(tǒng) 設計 中， S1～ S S5～ S S9～ S1 S13 設 為數(shù)字鍵， S S S1S14～ S16 設 為功能鍵， S S S S10 設 為雙功能鍵。 方式 5：尋跡， 懸掛物首先自行找到黑線的任一起點，接著按下啟動就可讓系統(tǒng)尋跡 。 8k字節(jié)在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 3個加密程序存儲器 P0 作為輸出口用時， 由于輸出端處于開漏狀態(tài)，所以 P0 口必須在每一位外加上拉電阻 。此外，當系統(tǒng)需要在單片機外部擴展時， P2 口可以作為地址總線的高 8 位，這樣就能夠和 P0口的低 8 位地址總線合成 16 位的 I/O 地址 ]20[ 。單片機 對 Flash 存儲器編程 的過程中 ，編程脈沖（ PROG） 可有 ALE 來提供 。 單片機采用外部時鐘方式時，外部振蕩器的輸出信號與 XTAL1 相連接， XTAL2懸空。其他接口內(nèi)部 包含 有上拉電阻，作為輸出口時不需外加上拉電阻。根據(jù) 勾股定理 得： a02=(x0+15)2+(115y0)2 （ ） b02=(95x0)2+(115y0)2 （ ） 同理 得到 F點， 兩根繩的拉 線長度 分別為： a12=(x1+15)2+(115y1)2 （ ） b12=(95x1)2+(115y1)2 （ ） 由上得到： 當 懸掛物體 從 E點運動到 F點 期間 ： 電機 1 的 需要 收 起或者 放 出的 線 的 長度為 c（當 c0，電機正轉； c0 時，電機反轉） c=a0a1 （ ） 電機 2 的 需要 收 起或者 放 出的 線 的 長度為 d（當 d0，電機反轉，當 d0 時，電機正轉） d=b0b1 （ ） 根據(jù) c， d 的正負 就可以 確定電機 1 和 電機 2 的 的 轉向。 程序流程圖 主流程圖 單片機開發(fā) 設計 中除 了 必要的硬件外，軟件 編程是必不可少的 。首先通過式 和 運算出圓周上各點 的坐標 ，再 通過 調(diào)用定點運動子程序進行執(zhí)行。 圖 尋跡示意圖 Y 開始 計算圓上的點 調(diào)用定點子程序 畫完否 返回 N 傳感器 2 傳感器 3 傳感器 4 傳感器 1 湖北理工學院 畢業(yè)設計（論文） 34 圖 尋跡子程序流程圖 N N Y Y 開始 糾偏，使傳感器回到黑線內(nèi) 沿 45176。 本系統(tǒng)的設計 還可 以 利用上位機軟件（例如組態(tài)王軟件） 來 進行實時模擬顯示和控制 。 感謝我的同學 、老師 和朋友，在我寫論文的過程中給予了很多 論