懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-08-03 14:11 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 辦法難以實(shí)現(xiàn)循跡控制，因此自己設(shè)計(jì)了一套循跡算法。如圖4，定義了物體循跡時(shí)運(yùn)動(dòng)的8個(gè)方向，圖中黑箭頭（1號(hào)方向上）表示物體當(dāng)前的循跡方向。循跡時(shí)，使用變量Direct表示當(dāng)前物體運(yùn)動(dòng)方向，物體每次運(yùn)動(dòng)時(shí)先按當(dāng)前方向向前步進(jìn)一段固定的距離，然后檢測(cè)采樣傳感器信號(hào)并調(diào)整Direct，再沿新的Direct方向步進(jìn)。由于所給的曲線(xiàn)是連續(xù)的，所以每次調(diào)整Direct只能是＋1或－1。如圖4所示，Direct在需向左偏時(shí)則Direct加1，需向右偏則減1，繼續(xù)前進(jìn)則保持不變。由于只有8個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，所以對(duì)Direct的運(yùn)算需在模8的范圍內(nèi)（0～7）進(jìn)行?，F(xiàn)在考慮如何決定左偏或右偏的問(wèn)題，使用上述調(diào)整辦法只需要根據(jù)Direct的前后方向及左右方向的四個(gè)信號(hào)對(duì)Direct調(diào)整即可。如圖4中僅需根據(jù)7方向的信號(hào)對(duì)Direct調(diào)整。由于每個(gè)方向上177。1和保持不變的傳感器信號(hào)是一定的，故對(duì)8個(gè)方向上的調(diào)整策略用一個(gè)靜態(tài)數(shù)組的形式保存起來(lái)，調(diào)整時(shí)直接查表即可，方便編程。這種循跡算法大大地減少了循跡運(yùn)動(dòng)的調(diào)試時(shí)間，為整個(gè)作品成功的完成打下了基礎(chǔ)。當(dāng)每次步進(jìn)的距離較小時(shí)，若在Direct方向的前、左、右三處的傳感器同時(shí)發(fā)現(xiàn)是白紙，則表明傳感器探測(cè)到了曲線(xiàn)的間斷部分或盡頭，此時(shí)應(yīng)根據(jù)前幾次（2～3次）Direct的平均值作為探索方向，再向前步進(jìn)2～3步，保證循跡的正確停止。在取平均值時(shí)，需對(duì)7224。0和0224。7的轉(zhuǎn)變作特殊處理，否則可能出錯(cuò)。實(shí)踐證明，按照上面的辦法循跡迅速穩(wěn)定，并且不會(huì)受交叉線(xiàn)的影響。由于軌跡線(xiàn)有一定寬度，實(shí)際的軌跡不可能轉(zhuǎn)折得十分迅速，當(dāng)步進(jìn)距離較小時(shí)，甚至可以完成銳角的循跡。本系統(tǒng)使用的步進(jìn)距離是8毫米，效果很好。三、系統(tǒng)各模塊電路設(shè)計(jì)及分析1．步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊圖5為采用L297和L298所組成的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。圖5 四相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2．LCD顯示模塊（略）3．PS/2鼠標(biāo)模塊本作品使用了240128點(diǎn)陣式LCD作為顯示工具，屏幕相對(duì)較大，故添加了PS/2鼠標(biāo)作為輸入設(shè)備。PS/2鼠標(biāo)使用TTL邏輯電平，與單片機(jī)接口方便，使用串行數(shù)據(jù)傳輸方式工作，占用單片機(jī)IO口少，且價(jià)格便宜，是一種實(shí)用的外圍設(shè)備。圖6為PS/2鼠標(biāo)接口的連接圖。圖6 PS/2鼠標(biāo)接口圖當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，鼠標(biāo)需要完成初始化工作。本作品仿照個(gè)人電腦啟動(dòng)的方式完成了鼠標(biāo)的初始化工作，并且最終將鼠標(biāo)設(shè)置為如下方式：工作模式： Stream 模式采樣速率： 100采樣點(diǎn)/秒分辨率： 4個(gè)計(jì)數(shù)值/毫米縮放比例： 1：1數(shù)據(jù)報(bào)狀態(tài)： 禁止?jié)L輪功能： 未開(kāi)沒(méi)有使用滾輪功能，其數(shù)據(jù)包格式如表1所示。表1 鼠標(biāo)數(shù)據(jù)包格式字節(jié)1X溢出Y溢出Y符號(hào)X符號(hào)1中鍵右鍵左鍵字節(jié)2X軸位移量字節(jié)3Y軸位移量根據(jù)設(shè)置，每次鼠標(biāo)動(dòng)作時(shí)將往單片機(jī)機(jī)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包。單片機(jī)接收到該數(shù)據(jù)包即可知道鼠標(biāo)的全部動(dòng)作，然后用軟件根據(jù)需要處理即可完成移動(dòng)、單擊、雙擊等功能。4．串行鍵盤(pán)模塊（略）5．傳感器模塊采用了8個(gè)反射式紅外對(duì)管ST168組成探測(cè)軌跡的傳感器陣列。8個(gè)傳感器信號(hào)通過(guò)一個(gè)移位寄存器74HC165轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，送往單片機(jī)處理，為循跡算法提供必要信息。電路如圖7所示，圖中僅畫(huà)出一路傳感器的連接，其它7路傳感器
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