【正文】 switch(utra_char) { case 39。 //串口打印start} 控制協(xié)議分析模塊1) 由于需要上位機軟件的協(xié)作，因此對上位機軟件部分與單片機硬件部分進(jìn)行了協(xié)議約定，該模塊的主要工作為將串口掃描獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判斷是否符合協(xié)議指令，符合則執(zhí)行相應(yīng)指令，不符合則再次進(jìn)行串口掃描。 //步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)速設(shè)置 (32)。 //設(shè)置激光器控制I/O口狀態(tài) digitalWrite(laser_pin,LOW)。圖42 系統(tǒng)初始化模塊流程圖2） 系統(tǒng)初始化模塊的核心代碼如下所示：void setup() { (9600)。本設(shè)計的流程圖如圖41所示。軟件設(shè)計包含的環(huán)境名稱：電腦端的操作系統(tǒng)環(huán)境為64位Windows 7，單片機的編程開發(fā)平臺、以及程序下載使用的都是Arduino IDE，電腦端控制軟件開發(fā)的平臺是使用了Delphi7。本系統(tǒng)的下位機軟件設(shè)計使用的編程語言是Arduino的類C語言，該語言是在原有C語言的基礎(chǔ)上，重新封裝定義，其優(yōu)點在于僅需掌握少數(shù)幾個指令，稍微了解C語言就可以輕松上手，快速應(yīng)用，指令的可讀性強。為了獲得一系列算法來描述功能塊作為一個單元是逐步細(xì)化的結(jié)果，并充當(dāng)一個單元塊的編程的方法中，實現(xiàn)其算法稱為模塊化。Delphi在數(shù)據(jù)庫方面也有著突出優(yōu)勢，能夠讓用戶得到了更強大的數(shù)據(jù)庫功能，例如：各種數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)的適應(yīng)，從服務(wù)器/客戶端模式到多層次的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式，更為高效率的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)及引擎；更為強大的數(shù)據(jù)分析工具，以及海量的企業(yè)組件[5]。同時，Delphi中還提供了各種開發(fā)工具，包括了圖像的編輯，數(shù)據(jù)庫的處理，組件的編寫，有各種各樣的應(yīng)用對于數(shù)據(jù)庫的開發(fā)。業(yè)界普遍稱呼Delphi為第四代編程語言，因為它非常的易用，開發(fā)效率高，擁有大量的內(nèi)嵌組件，功能強大。Arduino的IDE界面僅有六個按鈕，分別為編譯、上載、建立新程序、打開程序、保存程序、及串口監(jiān)視器，簡便的界面使得初學(xué)者能夠更容易的對軟件進(jìn)行操作，而不會產(chǎn)生誤解及疑惑，而面對那些功能繁復(fù)，有著許多眼花繚亂按鈕的強大軟件來說，更適合新手的使用，有利于培養(yǎng)并延續(xù)初學(xué)者的興趣與信心。圖225 外框框架4 系統(tǒng)軟件設(shè)計 Arduino IDE介紹Arduino IDE是Arduino的軟件編程平臺，由于其開源的特性，使得開發(fā)者可以方便的通過這樣的開發(fā)環(huán)境對自己作品進(jìn)行開發(fā)設(shè)計，同時IDE也具有良好的UI設(shè)計，所使用的編程語言也是類C風(fēng)格，任何對C語言有一定基礎(chǔ)的開發(fā)者都可以對其輕松上手使用，而對于新手來說，入門的門檻也降低許多。由于設(shè)計的局限性，滑臺的移動并不是同步的，而是先做橫向運動，再做縱向運動。圖321 滑臺底板圖322 載物面板 滑臺滑臺由以上介紹過的3D打印件、二相四線步進(jìn)電機、亞克力面板組成。4. 為了對步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向進(jìn)行變化，則需要調(diào)整相應(yīng)的時序。2. 通常3X16個脈沖才能使三相的電機完成一圈的正常轉(zhuǎn)動，所以在使用的過程中需要充分考慮編程。步進(jìn)電機的主要特性[4]：1. 驅(qū)動步進(jìn)電機能夠操作的驅(qū)動信號必須是一個脈沖信號，當(dāng)沒有脈沖時，步進(jìn)電機處于靜止，若添加一個合適的脈沖信號將是在一個角度（稱為步角）轉(zhuǎn)動。因為具有明顯的特點，步進(jìn)電機在這個科技不斷發(fā)展，各種技術(shù)不斷興起的時代起到了不可替代的作用。在電機工作時，電機內(nèi)部產(chǎn)生一個反向電動勢，它的頻率越低，產(chǎn)生的反向電動勢則越小，由于它的存在，電機的速度減少下降，則力矩就會上升。首先，不可控的過度高溫就會使得電機產(chǎn)生退磁的現(xiàn)象，因此而影響到力矩，使其下降或是失步，所以，對于步進(jìn)電機來說，它所能夠承受的上限溫度受制于不同的磁性材料的退磁點，對于大部分的材料來說，它們的退磁點通常在120攝氏度以上，也有超過這一數(shù)值的材料，可以達(dá)到190攝氏度，六七十?dāng)z氏度的表面溫度對于電機的運行是很正常的，不需要擔(dān)心電機因為高溫運行而損壞。之內(nèi)。步進(jìn)電機的主要特點[4]：1. 步進(jìn)電機的精度誤差不會產(chǎn)生累積，通常就是說在每一步表現(xiàn)出來的結(jié)果與理論計算出來應(yīng)該到達(dá)的位置和之前的每一步產(chǎn)生的誤差都是沒有任何關(guān)系的，176。5. 運行矩頻特性：通過一定的要求測試出來的情況中，可以獲得一個在轉(zhuǎn)動時輸出力矩與頻率之間關(guān)系的曲線，這條曲線就是通常我們所說的運行矩頻特性，這條曲線在步進(jìn)電機大部分的動態(tài)曲線中顯得尤為重要，通常也以此作為依據(jù)對步進(jìn)電機的使用進(jìn)行選擇。3. 失調(diào)角：這是一個角度，是由于轉(zhuǎn)子與定子之間齒軸線產(chǎn)生了差值，所以只要步進(jìn)電機在工作，就一定會出現(xiàn)失調(diào)角，即使是細(xì)分也沒有辦法消除。不同的運行拍數(shù)這個數(shù)值不同，當(dāng)以四拍運行的時候應(yīng)該小于4%左右，當(dāng)八拍運行的時候應(yīng)該小于16%左右。步進(jìn)電機動態(tài)指標(biāo)術(shù)語[4]：1. 步距角精度：這是一個誤差值，它的存在是由于電機每次轉(zhuǎn)動一圈產(chǎn)生的實際的和理論中計算出來的值之間的一個差值而得到。5. 步距角：它指的是，我們通過控制系統(tǒng)每次發(fā)送一個脈沖信號之后，電機進(jìn)行轉(zhuǎn)動的角度。3. 拍數(shù)：一般使用n進(jìn)行表示，它指的是由于周期性的變化，其相應(yīng)磁場中則應(yīng)該有的脈沖數(shù)量，或者也可以表示為它轉(zhuǎn)過一個齒距角應(yīng)該要有的脈沖數(shù)量。圖320 步進(jìn)電機內(nèi)部構(gòu)造圖步進(jìn)電機的靜態(tài)相關(guān)參數(shù)如下[4]：1. 相數(shù)：通常用m來表示這個參數(shù)，它指的是線圈在不一樣的磁場里相應(yīng)產(chǎn)生的對數(shù)。步進(jìn)電機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就如圖320所顯示的那樣，A與A是相通的，B與B是相通的。所以，精確定位可以利用脈沖數(shù)對角度的位移進(jìn)行控制，并且脈沖的頻率也可以對步進(jìn)電機的速度進(jìn)行調(diào)整。從總體而言，所謂步進(jìn)電機，就是以每一次的轉(zhuǎn)動角度作為一步，通過單片機發(fā)送相應(yīng)的脈沖，得到相應(yīng)的角度位移，就是“步距角”，以此來對步進(jìn)電機進(jìn)行控制。圖316 3D打印滑塊結(jié)構(gòu)圖317 3D打印支撐結(jié)構(gòu)圖318 3D打印別子結(jié)構(gòu) 二相四線步進(jìn)電機本設(shè)計中使用的是二相四線步進(jìn)電機，如圖319所示。一般來說，傳統(tǒng)舊時所使用的生物可降解材質(zhì)，它們的透光度，物理強度，對氣候變化的抗力都不如普通使用的塑料材質(zhì)。同時，本設(shè)計中3D打印部件所使用的材料為PLA材質(zhì)，即通常所說的聚乳酸，這種材料是一種最近新興的生物可降解材料，它充分使用了可以再生的植物資源，例如玉米等所提煉得到的淀粉原料制作而成，其機械性能良好。由于它能夠快速的得到模型實物，因此對產(chǎn)品原型機的各個零件設(shè)計起到了十分重要的作用。 3D打印件在設(shè)計中，3D打印件包括有滑塊、支撐與別子，分別為圖31圖31圖318所示。 8. 特征頻率:150 MHz9. PE8050 類型為NPN型三極管 耐壓值30V 10. 3DG8050 類型為NPN型三極管 耐壓值25V 11. 2SC8050 類型為NPN型三極管 耐壓值25V 12. MC8050 類型為NPN型三極管 耐壓值25V 最大電流650mA13. CS8050 類型NPN型三極管 耐壓值25V 機械傳動結(jié)構(gòu)模塊本模塊主要由3D打印件、二相四線步進(jìn)電機、亞克力面板組成，通過3D打印的滑塊與步進(jìn)電機的結(jié)合，從而達(dá)到步進(jìn)電機帶動滑塊移動的目的。6. 功耗:625 mW。4. 集電極電流max: A。2. 極性:NPN。圖314 8050三極管TO92封裝圖在本設(shè)計中，處于對電路板的體積上的考慮，所以采用了的8050 三極管，它的封裝為SOT23，如圖315所示。單片機的I/O口連接8050三極管基極進(jìn)行通斷控制，D10引腳控制通斷的一路為激光的負(fù)極，在設(shè)計的過程中，由于單片機在利用ICSP燒寫B(tài)oootlader的時候需要使用到D11引腳，而電路中產(chǎn)生的漏電流影響到了該I/O口的電平，進(jìn)而影響燒寫，故D11引腳控制通斷的一路改為激光的正極，以避免上述情況的發(fā)生。表35 電平邏輯關(guān)系IAIBOAOBHLHLLHLHLLLLHHLL 激光管驅(qū)動模塊在本設(shè)計中，使用的是100mW的藍(lán)紫光激光器，采用SS8050 NPN型三極管作為控制通斷的開關(guān)電路，驅(qū)動電路如圖313所示。地線引腳在接收信號時的波形如圖312所示。8IBA路輸入管腳地線6GNDOB電源電壓3VCCOA功能表34 引腳功能介紹序號80攝氏度L9110的封裝如圖310所示，本設(shè)計中采用的是SOP8型號封裝。能操作溫度伏特最大Pd1000毫安位最大Vcc電源電壓大型最數(shù)號L9110相關(guān)的電氣性能介紹如表35中所示。8. 能夠正常進(jìn)行工作的溫度為：從零下20攝氏度至80攝氏度。7. 管腳具有高壓保護(hù)；6. 在芯片內(nèi)部集成了控制與驅(qū)動功能；4. CPU可以直接進(jìn)行連接，電平輸出兼容TTL/CMOS5. 輸出內(nèi)置鉗位二極管，適用于感性負(fù)載；??L9110主要性能參數(shù)：1. 寬電壓的范圍：；在本設(shè)計中采用的L9110S芯片是一枚能夠?qū)﹄姍C進(jìn)行控制與驅(qū)動的芯片，它的內(nèi)部包含了相應(yīng)的分立電路器件，具有兩組輸入輸出端口，減少了外圍電路的設(shè)計，以此降低了成本，同時也讓系統(tǒng)安全性能有了顯著的上升。輸入/輸出晶體振蕩器輸出 電機驅(qū)動模塊本電機驅(qū)動模塊采用L9110S電機驅(qū)動芯片，驅(qū)動電路如圖39所示。28輸入鎖相環(huán)測試27PLL_TEST模擬地鎖相環(huán)GND_A輸入/輸出通用I/O引腳123GP0接地GNDUSB端口的5V電壓電源VDD_5無連接NC接地GND常規(guī)VO_33輸入/輸出USB端口D信號16DP輸入/輸出串行EEPROM數(shù)據(jù)14EE_CLK控制RS232收發(fā)器關(guān)機SHTD_N輸入/輸出串行端口(清除發(fā)送)11DCD_N輸入/輸出串行端口(數(shù)據(jù)集就緒)無連接98電源輸入/輸出串行端口（環(huán)指示器）；6輸入IC電源，串口電壓是多少V，那么串行端口就是多少V；5VDD_325發(fā)送請求，低電平有效；RST