【正文】 n,電機 2 所運行的線值為 m，則輸出到電機 1 和電機 2 的定時器初值比例為 n/m，這樣可使電機 1 和電機 2 同步到達目標(biāo)點。 15 程序流程 主 程序流程圖 本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用 匯編語言與 C 語言交叉使用，為達到題目要求的控制精度和響應(yīng)時間，針對各項功能設(shè)計相應(yīng)的巧妙算法，采用了匯編語言與 C 語言交叉使用。再從鍵盤讀入終點坐標(biāo)值 （ 1x , 1y ） ，也將其帶入式 53 和式 54 中計算出 1a 和 1b ，程序流程圖如圖 23 所示。 開始 計算當(dāng)前左邊相對目的坐標(biāo)的位置，計算出相對亮點為其所要變化的值 輸出脈沖，啟動電機 自動模數(shù)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)化 結(jié)果等于 計算值否 返回 17 圖 24 畫圓子程序 尋跡子程序 通過判斷傳感器的不同狀態(tài)值，作出相應(yīng)的處理動作，當(dāng)遇到斷點時，多角度檢測下段的黑線，直到再次檢測到黑線。 開始 計算圓上的 點 調(diào)用定點子程序 畫完否 ? 返回 18 圖 25 循跡子程序流程圖 液晶屏對運動物體坐標(biāo)實時顯示的實現(xiàn) 在 物體的運動過程中，單片機 1 精確地計算出物體的坐標(biāo)，并每隔一段時間向開始 初始化 偏離黑線否？ 糾偏，使傳感器回到黑線內(nèi) 沿四十五度方向移動 偏離黑線？ 計數(shù)器加一 累加到 50 次？ 調(diào)用斷點 子程序 返回 19 單片機 2 傳輸一次物體的坐標(biāo)信息，由單片機控制液晶屏顯示。此外，液晶屏還擔(dān)負著顯示控制模式、顯示設(shè)定位置等任務(wù)。若兩個電機同時實現(xiàn)同樣的位移，則此算法對物體的影響不大，但如果兩個電機在相同時間內(nèi)位移量不相同，則容易出現(xiàn)很明顯的抖動。 顯示圓心坐標(biāo)位置 到圓心點 O 從 0 度開始畫 結(jié)束 轉(zhuǎn)化結(jié)果等于 計算值否 20 圖 27 物體的不理想運動軌跡 方案二 ： 浮點型控制方法 ， 所謂浮點型控制方法就是在一定的時間內(nèi)看起來物體只走了一個小數(shù)步，現(xiàn)舉例說明：如左電機要實現(xiàn)一百步的位移而右電機只要實現(xiàn) 60 步的位移，那我們就設(shè)定在一個單位 時間內(nèi)左電機只走半步，而右電機只走 步，當(dāng)電機的步數(shù)積累超過 1 時，步進電機才向前真正地邁出一步。因為我們知道，一個脈沖只能使步進電機走一步，其具體過程如下圖 28 如示： 圖 28 浮點型控制方法 三角計算求解卷 線線 求解卷線 浮點步進比例計算 左電機浮點步進角計算 步進角計算 右電機浮點數(shù) 步 進角走完 21 3*3 點陣反射式紅外光電傳感器實現(xiàn)循線 對于本課題揮部分 運動物體的循線，我們進行了仔細的分析，我們?yōu)?，本要求雖然屬于循線，但不同于前幾年的循線小 車，難度更加的大，為了實現(xiàn)更精確的控制，我們采用了 3*3 點陣反射式紅外光電傳感器實現(xiàn)循線。而對于此懸掛物體，控制就十分麻煩。如圖 29所示。存儲連續(xù)的十點的位移信息。 22 3 系統(tǒng)調(diào)試 與數(shù)據(jù)記錄 測試指標(biāo) 設(shè)計題目所要求的各基本功能和發(fā)揮部分進行分項測試。系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是 密切相關(guān)的 ， 兩者密不可分。 系統(tǒng)的調(diào)試 通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來調(diào)試以進一步排除故障。而 軟件調(diào)試 則 與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計技術(shù)有關(guān) 。在調(diào)試過程中， 如 發(fā)現(xiàn) 類似 端口配置出現(xiàn)錯誤 、 中斷結(jié)束沒有清零進入死循環(huán) 、發(fā)送地址與接收地址不匹配等 問題 后 ，必須 進行單步調(diào)試。 經(jīng)過聯(lián)機調(diào)試，整個系統(tǒng)的軟件和硬件能夠正確的運行。 表 31 測試使用的儀器設(shè)備 序號 名稱、型號、規(guī)格 數(shù)量 / 臺 備注 1 數(shù)字萬用表： VC9806 1 勝利公司 2 微機穩(wěn)壓電源： ＷＤ－４ 1 啟東計算機總廠 3 雙蹤示波器 DS5022M 1 RIGOL 4 米尺 1 5 秒表 1 23 自行設(shè)定運動測試 將物體放在坐標(biāo)原點 ，控制物體作自行設(shè)定的運動。表 32 是多次測試的紀(jì)錄。經(jīng)測試所畫圓的最大軌跡誤差為 ，所用時間 為 。 表 33 為測試記錄。表 34 是多次測試的紀(jì)錄。 表 35 尋跡測量數(shù)據(jù) 序號 連續(xù)線段 循 跡情況 完成時間 /s 間斷線段 循 跡情況 完成時間 /s 1 完成 完成 2 完成 完成 3 完成 完成 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 整機測試指標(biāo)完全達 到題目要求，具體見表 36。 25 表 36 系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 功能 實現(xiàn)情況 實際性能 基本 要求 任意設(shè)定坐標(biāo)點參數(shù) 實現(xiàn) 實現(xiàn)通過觸摸屏，在人性化的菜單提示下任意設(shè)定坐標(biāo)點參數(shù) 在 80cm100cm 坐標(biāo)紙上作自行設(shè)定的運動 實現(xiàn) 時間 150s 誤差 5mm 在 80cm100cm 坐標(biāo)紙上，完成自行設(shè)定的階梯軌跡、直線軌跡和拋物線軌跡運動 圓心任意設(shè)定，直徑50cm 的圓周運動 實現(xiàn) 誤差 =1cm 可作圓心任意設(shè) 定、直徑也可任意設(shè)定（包括 50cm）的圓周運動 原點到點運動 實現(xiàn) 時間 100s 可作坐標(biāo)紙上原點到任意點運動 發(fā)揮 部分 顯示懸掛物中畫筆所在位置的坐標(biāo) 實現(xiàn) 可在點陣式液晶屏上顯示懸掛物中畫筆所在位置的坐標(biāo) 沿連續(xù)黑色曲線段運動 實現(xiàn) 時間 120s 偏差 1mm 尋跡偏差小，響應(yīng)時間短 沿間斷黑色曲線段運動 實現(xiàn) 時間 120s 偏差 1mm 尋跡偏差小，響應(yīng)時間短 其它 局部閉環(huán)修正 26 結(jié) 論 本系統(tǒng)采用 MSP430F1611 單片機作為懸掛控 制系統(tǒng)的檢測和控制 核心，實現(xiàn)通過人機界面對物體所作運動進行設(shè)定 ,并在 LCD 上 實時顯示此時畫筆所在的坐標(biāo)值；系統(tǒng)具有可畫出相應(yīng)的運動軌跡功能。在檢測部分，選擇了雙滑輪來解決打滑問題。綜合分析本系統(tǒng)，系統(tǒng)綜合了光機電技術(shù)，對機械系統(tǒng)、電子硬件、以及程序算法的要求都很高， 不論是在硬件設(shè)計、軟件設(shè)計還是在系統(tǒng)調(diào)試方面都遇到了不少的困難。這種方式大大提高了系統(tǒng)的精度，被證明是十分成功的方法。 27 參考文獻 [1] 潘新民 ． 單片微型計算機實用系統(tǒng)設(shè)計 ． 北京： 人民郵電出版社 ， 1992： 8819. [2] 全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽組委會 .第五屆全國大學(xué)生電子設(shè)計競賽獲獎作品選 編 ． 北京： 北京理工大學(xué)出版社 ， 2020： 142145． [3] 陳杰 ． 傳感器與檢測技術(shù) ．北京 ： 高等教育出版社 ， 2020. [4] 沙占友 ． 單片機外圍電路設(shè)計 [M]． 北京：電子工業(yè)出版社 , 2020： 1922. [5] 何立民 ． MCS51 系列單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)配置與接口技術(shù) ． 北京 ： 北京航空航天大學(xué)出版社， 1990： 8183. [6] 孫育才 ． ATMEL 新型 AT89S51 系列單片機及其應(yīng)用 ． 北京 ： 清華大學(xué)出版社，2020： 177178. [7] 李寧 ． 運動控制系統(tǒng) [M]． 北京 ： 高等教育出版社， 2020. [8] 賈金玲 ． 單片機原理及應(yīng)用 . 成都； 電子科技大學(xué)出版社， 2020： 113114. [9] 張曦 ． MSP430 系列單片機實用 C 語言程序設(shè)計 ． 北京 ： 人民郵電出版社 ， 2020． [10] 秦龍． MSP430 系列單片機系統(tǒng)開發(fā)典型實例．北京 ： 電子工業(yè)出版社 ， 2020：2526. [11] 魏小龍． MSP430 系列單片機接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計．北京：人民郵電出版社，2020： 4448. [12] 王志強 ． 步進電機應(yīng)用技術(shù) ． 北京：北京科學(xué)出版社， 2020． [13] 張嘻 ． MSP430 系列單片機實用 C 語言程序設(shè)計 ． 北京 ： 人民郵電出版社 ， 2020． [14] Davies John． MSP430 Microcontroller Basics． US: Newnes press， 2020． [15] Katsuhiko Ogata. Modern Control Engineering． US: Publishing house of electronics industry， 2020. 28 [2] [2] [15] [15]