【正文】 驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，完成相應(yīng)的規(guī)定動(dòng)作；同時(shí)用鍵盤來(lái)控制任意坐標(biāo)點(diǎn)的參數(shù)，并用液晶顯示器顯示懸掛物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)；軟件功能模塊主要完成對(duì)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的位置、速度、方向以及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的控制。 懸掛軌跡控制系統(tǒng)是一 套 電機(jī)控制系統(tǒng)，控制物體 在80cm100cm的范圍內(nèi)作直線、圓、尋跡等運(yùn)動(dòng)，并且在運(yùn)動(dòng)時(shí)能顯示運(yùn)動(dòng)物體的坐標(biāo)。 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。 其 核心部分是控制芯片 單片機(jī) ，由于其具有高集成度、高性價(jià)比、最簡(jiǎn)單外圍電路、高效率等優(yōu)點(diǎn)，所以 能 在實(shí)際生活中 得到廣泛 的 應(yīng)用。本設(shè)計(jì)采用 MSP430F1611單片機(jī)對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制， 通過(guò)多圈電位器實(shí)現(xiàn)對(duì)懸掛物位置的精確測(cè)量，并引入局部閉環(huán)反饋控制環(huán)節(jié)對(duì)誤差進(jìn)行修 正 ,以達(dá)到對(duì)物體的控制和對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)的準(zhǔn)確定位。 關(guān)鍵詞： 單片機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 算法 II Abstract This topic designed a suspension system which controlled by microprocessor, through the calculation of relevant parameters and procedures which designed to make the performance of the system to meet the subject requirements. Its core part is the control chip microcontroller, since it has high level of integration, costeffective, and the most simple buffer circuit， high efficiency etc, so that be widely applied in real life. Suspension track control system is a set of motor control system, it controls the object in straight line, round, tracing, sports within the scope of 80 cm100 cm, and can show the coordinates of moving objects in sports by the time. This design uses the MSP430F1611 microcontroller to control the stepper motor, achieving accurate measurement of the pedants position through multiturn potentiometer, and introduce local closeloop feedback control links to error correction, so that to achieve control the object and with a accurate location to coordinate. Control signal drive stepping motor by L298 drive circuit, pleting the corresponding regulations action。 I Abstract 2 設(shè)計(jì)要求 3 系統(tǒng)方框圖 4 電機(jī)的選擇與論證 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 8 MSP430 系列單片機(jī)介紹 8 開(kāi)發(fā)環(huán)境的簡(jiǎn)介 10 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的簡(jiǎn)介 10 算法分析 11 軟件設(shè)計(jì)原則 11 位移 /數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法 11 點(diǎn)到點(diǎn)運(yùn)動(dòng) 13 步進(jìn)電機(jī)控制程序的設(shè)計(jì)思想 15 主程序流程圖 19 3*3 點(diǎn)陣反射式紅外光電傳感器實(shí)現(xiàn)循線 21 3 系統(tǒng)調(diào)試與數(shù)據(jù)記錄 22 測(cè)試指標(biāo) 22 測(cè)試儀器 22 自行設(shè)定運(yùn)動(dòng)測(cè)試 23 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)試 24 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 24 結(jié)論 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 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。在非超 載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控 制變的非常的簡(jiǎn)單。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。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。 本系統(tǒng)采用低功耗 MSP430F1611 統(tǒng)平臺(tái)設(shè)計(jì)了懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，采用 L298驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī) ，提高電源利用率；紅外傳感檢測(cè)，提高糾錯(cuò)能力。 通過(guò)完成基于 MSP430 單片機(jī)的懸掛系 統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)，將自動(dòng)化專業(yè)相關(guān)的理論融會(huì)貫通，理解 MSP430 單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行原理，步進(jìn)電機(jī)的啟動(dòng)、控制方式，學(xué)會(huì)分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，掌握系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)的方法，為今后從事相關(guān)領(lǐng)域的研究及技能工作奠定良好的基礎(chǔ)。具體為 在一 白色底板上固定兩個(gè)滑輪，兩只電機(jī)（固定在板上）通過(guò)穿過(guò)滑輪的吊繩控制一物體在板上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍為 80cm100cm。 在 物體 上固定有淺色畫筆，以便運(yùn)動(dòng)時(shí)能在板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡。 圖 11 任務(wù) 示意圖 80cm100cm15cm 15cm15cm原點(diǎn)15cm 3 設(shè)計(jì) 要求 (1) 控制系統(tǒng)能夠通過(guò)鍵盤或其他方式任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)； 物體在 80100cm的范圍內(nèi) 可以 作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度不小于 100cm，物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠在板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡， 且必須要在 300 秒內(nèi)完成； 控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為 50cm 的圓周運(yùn)動(dòng)， 且必須要在 300 秒內(nèi)完成； 物體從左下角坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，在150 秒內(nèi)到達(dá)設(shè)定的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn) (兩點(diǎn)間直線距離不小于 40cm)。 數(shù)學(xué)模型 本設(shè)計(jì)要求懸掛物能夠畫一個(gè)圓，采用微分曲線直線逼近法。 設(shè)所畫圓的圓心坐標(biāo)為 （ 0x , 0y ） 半徑為固定的 25cm， （ x ,y ） 為圓周上的任意一點(diǎn)，由此確定圓的方程為： 22020 25)( ???? yyxx ）（ （ 11） 若直接使用該方程來(lái)求圓上點(diǎn) 的坐標(biāo)，算法比較復(fù)雜，采用了圓的參數(shù)方程： txx sin250 ?? （ 12） tyy cos250 ?? （ 13） 這樣，則圓的坐標(biāo)僅與參數(shù) t 有關(guān)， 使角度 t 以某一設(shè)定的角度步長(zhǎng) v 累加，使t+q*v 在周期 [t,t+2π]內(nèi)變化，其中 q 為累加值。 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。根據(jù)題目的設(shè)計(jì)要求，本設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)勾畫設(shè)定軌跡和對(duì)設(shè)定軌跡的搜尋功能，并能實(shí)時(shí)的顯示物體中畫筆所在位置坐標(biāo)。 用 FPGA/CPLD 完 成鍵盤定義與識(shí)別、電機(jī)工作狀態(tài)選擇與切換、液晶電路的驅(qū)動(dòng)與控制等功能。 方案二：?jiǎn)纹瑱C(jī)方式。使用單片機(jī)也可以完成鍵盤定義與識(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。 多圈 電位器 A/D 轉(zhuǎn)換 鍵盤 反射式 光電傳感器 控 制 器 顯示 驅(qū)動(dòng) 電機(jī) 驅(qū)動(dòng) 顯示 直 流 電 機(jī) 5 基于以上分析，擬選用方案二。 直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性 ,調(diào)速平滑、方便，調(diào)整范圍廣；過(guò)載能力強(qiáng)，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)；能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)不同的特殊運(yùn)行要求。 步進(jìn)電機(jī)的