懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)

1、懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（E題）摘要：本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)AT89C55作為懸掛運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)和控制核心。采用四只反射式紅外傳感器檢測(cè)板上的黑色曲線，控制物體沿黑線運(yùn)動(dòng)。利用可編程器件GAL16V8實(shí)現(xiàn)的脈沖分配器和大功率驅(qū)動(dòng)電路L298共同組成步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，結(jié)合軟件控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速。基于可靠的硬件設(shè)計(jì)和穩(wěn)定精確的軟件算法，實(shí)現(xiàn)了物體在斜板上作圓周運(yùn)動(dòng)、定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和畫板上標(biāo)出的任意曲線運(yùn)動(dòng)。LCD作為液晶顯示界面容量大，顯示內(nèi)容豐富，通過與鍵盤結(jié)合設(shè)置坐標(biāo)點(diǎn)和選擇運(yùn)動(dòng)方式，并能直觀顯示畫筆所在的位置，具有良好的人機(jī)交互功能。系統(tǒng)增加了由AT89C51控制的無線數(shù)據(jù)傳輸功能實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，并采用

2、雙口RAM IDT7132將主控制CPU AT89C55和AT89C51進(jìn)行隔離，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。關(guān)鍵詞：步進(jìn)電機(jī)，紅外檢測(cè)，雙口RAMAbstract: In this design, microcomputer AT89C55 was applied as the control center. Four reflecting-infrared sensors were used to detect black lines and to keep the object moving along the black line. Stepping motorss turning

3、and rotating speed were controlled by the drive circuit, which are constituted by GAL16V8 and L298. Based on the reliable hardware design and the precise software algorithm, the object has successfully fulfilled circular movements, movements on a certain point and arbitrary curvy movements shown on

4、the board. In order to make the design more intelligent, LCD was employed as display interface, indicating the location of the painting brush intuitionistically. By combining the keyboard and DS1302 LCD, this design has also achieved coordinate points setting and movement manner selecting. The addit

5、ional function of radio data transmission which is controlled by AT89C51,made available the long-distance control of the system. CPU AT89C55 and AT89C51 are separated by IDT7132 to ensure data stability and security.Key word: stepping motor, reflecting-infrared sensors, dual-port RAM 目 錄1. 系統(tǒng)方案論證與比較

6、 41.1 設(shè)計(jì)思路 41.2 方案選擇與論證41.2.1 總體方案選擇與論證 41.2.2 各模塊方案選擇與論證 51.2.2.1 控制器選擇與論證 51.2.2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇與論證 51.2.2.3黑線檢測(cè)方案的選擇與論證 61.2.2.4 鍵盤方案的選擇與論證 61.2.2.5 顯示方案的選擇和論證 71.2.2.6無線數(shù)據(jù)傳輸方案的選擇與論證 71.3系統(tǒng)各模塊的最終方案 72. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)82.1系統(tǒng)硬件的基本組成部分82.2 主要單元電路的設(shè)計(jì) 8 2.2.1 單片機(jī)控制電路82.2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路92.2.3 黑線檢測(cè)電路102.2.4 鍵盤/顯示電路 11

7、2.2.5 無線發(fā)射接收電路122.2.6 自制電源電路133. 系統(tǒng)的理論分析與計(jì)算143.1物體到達(dá)設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)過程的理論分析與計(jì)算14 3.2 圓周運(yùn)動(dòng)理論分析與計(jì)算 15 3.3 黑線檢測(cè)理論分析 174. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)184.1系統(tǒng)主程序流程圖184.2 鍵盤子程序 204.3 指定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)子程序204.4黑線檢測(cè)子程序 205. 系統(tǒng)測(cè)試與分析 225.1 測(cè)試儀器 225.2 測(cè)試方案、數(shù)據(jù)及結(jié)果分析 235.2.1 自行設(shè)定運(yùn)動(dòng)測(cè)試 235.2.2 圓周運(yùn)動(dòng)測(cè)試235.2.3 指定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)測(cè)試245.2.4 黑線檢測(cè)測(cè)試256. 結(jié)束語 25參考文獻(xiàn) 25附錄1：主要元器件清單

8、 26附錄2 系統(tǒng)原理圖 27附錄 3 系統(tǒng)使用說 28附錄4 程序清單 291. 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與比較1.1 設(shè)計(jì)思路 題目要求設(shè)計(jì)一電機(jī)控制系統(tǒng)來控制物體在傾斜（仰角100）的板上運(yùn)動(dòng)。根據(jù)要求需采用兩只電機(jī)來控制物體在斜板上的運(yùn)動(dòng)方向。采用傳感器檢測(cè)黑色曲線，使物體能夠沿任意給定的曲線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡偏差4cm。坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)的設(shè)定可以通過鍵盤來實(shí)現(xiàn)。為了提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的可讀性并實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制，本次設(shè)計(jì)增加了顯示和無線數(shù)據(jù)傳輸和控制功能。1.2 方案選擇與論證1.2.1 總體方案選擇與論證方案一：采用步進(jìn)電機(jī)作為控制物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源，根據(jù)懸掛物體的兩段吊繩的長(zhǎng)度來調(diào)整物體在斜板上的位置，完成

9、作曲線、畫圓、尋找坐標(biāo)點(diǎn)等功能。利用幾何原理分別計(jì)算出物體在當(dāng)前坐標(biāo)位置和目的坐標(biāo)位置下兩段吊繩的長(zhǎng)度，分別比較各段吊繩的變化情況，以此判斷電機(jī)的轉(zhuǎn)向；并根據(jù)變化值的大小確定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)，即電機(jī)驅(qū)動(dòng)所需的脈沖數(shù)，系統(tǒng)控制器根據(jù)要求向驅(qū)動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖數(shù)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過要求的步數(shù)，使物體運(yùn)動(dòng)到達(dá)相應(yīng)的目標(biāo)點(diǎn)。步進(jìn)電機(jī)的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是具有快速啟停能力，只要負(fù)載不超過步進(jìn)電機(jī)所能提供的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩值，就能使步進(jìn)電機(jī)立即啟動(dòng)或停止。我們采用常用四相八拍的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈有800步，轉(zhuǎn)換精度高，正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制靈活。 方案二：總體設(shè)計(jì)思想與方案一相似，也是根據(jù)吊繩長(zhǎng)度來調(diào)整物體的坐標(biāo)位置，采用直流伺服電機(jī)

10、控制物體運(yùn)動(dòng)。直流伺服電機(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；過載能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)頻繁的啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)；且伺服電機(jī)自帶光柵，具有高掃描精度，能精確的檢測(cè)出電機(jī)轉(zhuǎn)過的角度。但是在方案一的基礎(chǔ)上，在物體在運(yùn)動(dòng)過程中，繩子與豎直方向的夾角是隨物體的運(yùn)動(dòng)而變化的，這使伺服電機(jī)在牽引物體時(shí)其牽引力隨物體的位置的改變而改變，其中力的變化和位置的改變是一個(gè)非常復(fù)雜的函數(shù)關(guān)系，這要求系統(tǒng)具有高速的數(shù)據(jù)處理能力，同時(shí)對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電路參數(shù)做出迅速改變。這對(duì)于DSP等具有高速數(shù)據(jù)處理能力的系統(tǒng)來說相對(duì)容易，但對(duì)于MSC-51系列的單片機(jī)來說其要求實(shí)現(xiàn)難度較大。上述兩種方案都能實(shí)現(xiàn)本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，而且控

11、制靈活，精度較高，經(jīng)過仔細(xì)地分析討論，考慮到方案一在數(shù)據(jù)處理上相對(duì)簡(jiǎn)單，本設(shè)計(jì)采用方案一。1.2.2 各模塊方案選擇與論證1.2.2.1 控制器選擇與論證 方案一：采用CPLD（復(fù)雜可編程邏輯器件）作為系統(tǒng)的控制器。CPLD內(nèi)部各類門電路齊全，可以實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，它將所有器件集成在一塊芯片上，減小了體積，提高了穩(wěn)定度，也可以運(yùn)用VHDL（超高速硬件描述語言）語言軟件來實(shí)現(xiàn)，而不必畫出各邏輯電路的器件框圖。CPLD采用并行的輸入輸出方式，提高了系統(tǒng)的處理速度，適合作為大規(guī)模的實(shí)時(shí)系統(tǒng)的控制核心。由檢測(cè)模塊輸出的信號(hào)并行輸入CPLD，CPLD通過軟件程序設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，

12、并控制各模塊的正常工作，而且掉電數(shù)據(jù)不丟失，但由于CPLD的集成度高，使其成本偏高，同時(shí)由于芯片的引腳較多，實(shí)物硬件電路板布線復(fù)雜，加重了電路設(shè)計(jì)和焊接的工作，若用實(shí)驗(yàn)箱的導(dǎo)線來連接，則可靠性不高，也影響美觀。方案二：采用單片機(jī)AT89C55作為系統(tǒng)的控制器。單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可用軟件編程來實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并且由于其功耗低、體積小、技術(shù)熟練和成本低等優(yōu)點(diǎn)，使其在各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。基于以上分析，采用方案二。由于本次設(shè)計(jì)中添加了無線數(shù)據(jù)傳輸功能，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，為了保證數(shù)據(jù)的正常傳輸，本設(shè)計(jì)采用雙CPU作為控制系統(tǒng)。兩片單片機(jī)分別對(duì)各模塊進(jìn)行檢測(cè)和控制，

13、這樣減輕了單個(gè)CPU的負(fù)擔(dān)，提高了系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性。1.2.2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的選擇與論證 電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路主要通過控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)物體在斜板上的運(yùn)動(dòng)。對(duì)于電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路有以下幾種方案。方案一：采用繼電器對(duì)電機(jī)的開關(guān)進(jìn)行控制，通過控制開關(guān)的切換速度實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整。該方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，但是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，易損壞，所以不符合高速控制系統(tǒng)且壽命較短，可靠性不高。方案二：采用軟件法。按照給定的通電換相順序，通過單片機(jī)的I/O口向驅(qū)動(dòng)芯片電路發(fā)出控制脈沖，并通過改變延時(shí)的時(shí)間來改變輸出脈沖的頻率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速的控制。該方法需要占用大量的CPU時(shí)間，難以處理

14、其它任務(wù)，降低了CPU的工作效率。方案三：采用可編程器件GAL實(shí)現(xiàn)脈沖分配。GAL可采用ABEL語言按照給定的通電換相順序?qū)崿F(xiàn)脈沖分配，并向驅(qū)動(dòng)電路發(fā)出控制脈沖。該方案的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是采用軟硬件結(jié)合的方法，大大減輕了CPU的負(fù)擔(dān)，只有向GAL發(fā)出兩個(gè)控制信號(hào)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。另一個(gè)特點(diǎn)就是電路簡(jiǎn)單，只需兩片芯片即可，不需外加任何元件。基于以上分析，采用方案三。1.2.2.3黑線檢測(cè)方案的選擇與論證方案一：采用光電三極管作為采樣傳感器。利用光電三極管的光生伏特效應(yīng)，利用黑色物體與白色物體對(duì)于光線的反射的不同，控制光電三極管的導(dǎo)通與截止，來反映當(dāng)前傳感器正對(duì)的是黑線或者是白色的底板。由于利用

15、自然光容易受環(huán)境的干擾，也難適合環(huán)境的變化。同時(shí)底板的淺色網(wǎng)格線造成的干擾難以消除或者減弱。 方案二：采用一體化紅外對(duì)管作采樣傳感器。一體化紅外對(duì)管，與其他光電傳感器具有相同或者相似的工作原理。但由于其工作在不可見的紅外光波段而具有一定的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)由于紅外對(duì)管本身帶有濾光片，能減少環(huán)境光線的干擾。配合其他措施，甚至可以基本消除環(huán)境光線干擾。圖1.1為紅外傳感器檢測(cè)框圖。 圖1.1 紅外檢測(cè)框圖基于以上分析，為了提高系統(tǒng)的抗干擾性，本設(shè)計(jì)采用方案二。1.2.2.4 鍵盤方案的選擇與論證在該系統(tǒng)中需要通過鍵盤對(duì)坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)物體狀態(tài)的控制，此處對(duì)以下兩種方案進(jìn)行比較。方案一：采用單片

16、機(jī)AT89C2051與地址譯碼器74LS138組成控制和掃描系統(tǒng)，并用AT89C2051的串口對(duì)主電路的單片機(jī)進(jìn)行通信，這種方案既能很好的控制鍵盤及顯示又為主單片機(jī)大大的減少了程序的復(fù)雜性，而且具有體積小，價(jià)格便宜的特點(diǎn)。但是該系統(tǒng)所接的按鍵數(shù)目有限，且占用了對(duì)應(yīng)主CPU的串行端口，其應(yīng)因此用受到限制。 方案二：采用HD7279，實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的掃描、消除抖動(dòng)、閃爍等功能。同時(shí)該芯片還可連接多達(dá)64鍵的鍵盤矩陣，軟件編程簡(jiǎn)單。用7279和鍵盤組成的人機(jī)控制平臺(tái)，能夠方便的進(jìn)行控制單片機(jī)的輸出。方案一雖然也能很好的實(shí)現(xiàn)電路的要求，但考慮到電路設(shè)計(jì)實(shí)際需求和電路整體的性能，采用方案二。1.2.2.5

17、顯示方案的選擇和論證 用來實(shí)時(shí)顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)，同時(shí)也可顯示設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)。方案一：使用傳統(tǒng)的數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管具有以下優(yōu)點(diǎn)：低功耗，低能，壽命長(zhǎng)，耐老化，防潮，防曬，防高（低）溫，對(duì)外界環(huán)境要求低，易于維護(hù)，同時(shí)其精度比較高，精確可靠，操作簡(jiǎn)單。但是數(shù)碼管體積大，顯示位數(shù)有限，不適用于顯示數(shù)字信息量大的情況。方案二：采用液晶顯示屏顯示坐標(biāo)。液晶顯示屏（LCD）具有輕薄短小、低功耗、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍等優(yōu)勢(shì)，可視面積大，可顯示的信息量大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。而且現(xiàn)在很多液晶都自帶字符庫(kù)，程序簡(jiǎn)單，應(yīng)用方便。根據(jù)液晶型號(hào)的不同，有些液晶還可顯

18、示中文和圖片?；谏鲜龇治?，考慮到本次設(shè)計(jì)所要顯示的信息量，采用方案二。1.2.2.6無線數(shù)據(jù)傳輸方案的選擇與論證方案一：采用雙向無線數(shù)據(jù)傳輸模塊。該模塊以通信RF芯片Nrf401為核心，具有通信速率高，功耗低，應(yīng)用簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，但費(fèi)用相對(duì)較高。方案二：采用SP多用途無線發(fā)射接收模塊。該模塊的頻率穩(wěn)定度高，抗干擾能力強(qiáng)。同時(shí)由于該模塊自身輻射極小，可以減少自身振蕩的泄露和外界干擾信號(hào)的侵入，在小型數(shù)據(jù)傳輸終端應(yīng)用廣泛。比較以上兩種方案，考慮到實(shí)際經(jīng)濟(jì)和應(yīng)用問題，本次設(shè)計(jì)選用方案二。1.3 系統(tǒng)各模塊的最終方案經(jīng)過仔細(xì)地分析和論證，選定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：控制器：采用單片機(jī)AT89C55和

19、AT89C51組成的雙CPU控制系統(tǒng)；電機(jī)：采用兩只四相八拍步進(jìn)電機(jī)；電機(jī)驅(qū)動(dòng)：采用兩片GAL16V8和兩片L298；黑線檢測(cè)：采用四對(duì)紅外傳感器；鍵盤：采用7279智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片；顯示：采用液晶顯示屏（LCD）顯示；無線發(fā)射/接收：采用SP多用途無線發(fā)射接收模塊對(duì)；2. 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 系統(tǒng)硬件的基本組成部分系統(tǒng)利用紅外傳感器將檢測(cè)到的黑線信息轉(zhuǎn)換為可被控制器辨認(rèn)的電信號(hào)，控制器根據(jù)這些電信號(hào)和鍵盤發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)物體在斜板上的運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)主要分為以下幾個(gè)部分電路：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制電路，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，黑線檢測(cè)電路，鍵盤/顯示電路，無線數(shù)據(jù)收發(fā)電路，自制電源電

20、路。系統(tǒng)原理框圖如圖2.1所示。 圖2.1 系統(tǒng)原理框圖2.2 主要單元電路的設(shè)計(jì)2.2.1 單片機(jī)控制電路 該系統(tǒng)采用AT89C55和AT89C51組成的雙CPU控制電路。其中單片機(jī)AT89C55接收從傳感器、鍵盤檢測(cè)到的電信號(hào)和邏輯脈沖信號(hào)，并將輸入的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理，控制各單元電路。AT89C51作為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，主要控制遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。兩片CPU之間用雙口RAM連接，起到隔離的作用，減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)母蓴_?？刂齐娐吩韴D如圖2.2所示。 圖2.2 單片機(jī)控制電路原理圖2.2.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路本次設(shè)計(jì)選用的步進(jìn)電機(jī)工作在四相八拍方式，驅(qū)動(dòng)電路由GAL16V8和L298組

21、成。電路原理圖如圖2.3所示。 圖2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路原理圖其中GAL16V8為可編程器件，采用ABEL語言產(chǎn)生電機(jī)四相的控制時(shí)序。由于GAL的OUT端輸出電流很小，無法驅(qū)動(dòng)電極運(yùn)轉(zhuǎn)，所以后級(jí)采用L298驅(qū)動(dòng)芯片來放大輸出功率而不改變四相的時(shí)序狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)CLK口輸入一個(gè)脈沖時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一拍，步角為0.45，因此可以通過給定脈沖的個(gè)數(shù)來確定電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。In1端為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制端，為高電平時(shí)電機(jī)正轉(zhuǎn)；低電平時(shí)反轉(zhuǎn)。由于該系統(tǒng)使用兩只步進(jìn)電機(jī)，需要兩個(gè)如圖2.3的驅(qū)動(dòng)電路分別控制各電機(jī)，GAL16V8的輸入端與單片機(jī)相連，由單片機(jī)發(fā)出控制脈沖信號(hào)。2.2.3 黑線檢測(cè)電路為了

22、確保對(duì)于任意黑色曲線尋跡，本系統(tǒng)采用了四個(gè)紅外傳感器來檢測(cè)黑線。在實(shí)際使用中將傳感器嵌入物體內(nèi)部，使物體底面與斜面完全接觸，基本消除了環(huán)境光線的干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性。圖2.4為其中一路紅外傳感器的具體實(shí)現(xiàn)電路，其余三路與本路使用同一參考電壓UREF，增強(qiáng)系統(tǒng)的對(duì)稱性，同時(shí)也方便電路的調(diào)試，簡(jiǎn)化了電路形式。該電路檢測(cè)原理：光電傳感器利用黑線與白線的反射光的強(qiáng)弱做出判斷。當(dāng)檢測(cè)到黑線時(shí)，傳感器接收頭收到少量的光線，傳感器截止，輸出低電平。當(dāng)沒有檢測(cè)到黑線時(shí)，底面白色反射大量光線，傳感器導(dǎo)通，輸出高電平。由于板上有淺色坐標(biāo)線，也會(huì)被傳感器到，產(chǎn)生干擾信號(hào)。 圖2.4 紅外檢測(cè)電路原理圖本模塊電路

23、采用+5V供電，符合運(yùn)放+3V30V的單電源電壓要求，紅外發(fā)光管限制最大電流50mA，導(dǎo)通壓降約為1.1V，為取得比較好的使用效果，減少干擾，設(shè)定工作電流在10mA 左右 ，選擇限流電阻R2：R2=U/I =4V/10mA =400，實(shí)際使用取電阻標(biāo)稱值360。接收管采用100K精密繞線電阻作為采用電阻，通過調(diào)節(jié)使傳感器工作在最佳狀態(tài)。為了減少網(wǎng)格線的干擾，需要調(diào)整VREF ，采用R3，R5，R6組成分壓電路，為有較大的調(diào)節(jié)范圍選取R3，R4，R5分別為：1.2K，500歐姆，100歐姆?？紤]使用四路完全相同的傳感器，本系統(tǒng)采用了由通用4運(yùn)放LM324組成的過壓比較器，輸出經(jīng)過1K的限流電阻和

24、5.1V的穩(wěn)壓管使輸出電壓被鉗制在0V5V，使輸出的高電平更高，低電平更低，對(duì)黑線的判斷能力更強(qiáng)。2.2.4 鍵盤/顯示電路由于添加了遠(yuǎn)程控制部分，本設(shè)計(jì)采用兩塊鍵盤顯示電路，鍵盤部分均采用HD7279來讀取按鍵值，送到單片機(jī)處理；系統(tǒng)電路部分采用LCD320*240LCD顯示，遠(yuǎn)程控制電路采用1602LCD顯示。鍵盤/顯示電路主要實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)設(shè)定、運(yùn)動(dòng)方式的選擇和顯示坐標(biāo)的設(shè)定值和當(dāng)前值、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等功能。圖2.5為主系統(tǒng)的鍵盤顯示電路原理圖。液晶和7279均采用串行方傳輸數(shù)據(jù)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，7279的KEY腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)檢測(cè)到這一信號(hào)后從DATA腳圖2.5 主系統(tǒng)鍵盤顯示電路原理圖

25、讀取鍵盤數(shù)據(jù)，并根據(jù)鍵值做出相應(yīng)的動(dòng)作。該液晶顯示屏擁有320*240個(gè)點(diǎn)陣，分辨率高，顯示界面清晰，信息齊全。本次設(shè)計(jì)中將制作多個(gè)顯示界面，可以通過鍵盤來選擇不同的界面，設(shè)置物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，具有良好的人機(jī)交互功能。遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的鍵盤電路與圖2.5相同，液晶選用1602，數(shù)據(jù)采用并口傳輸，其顯示162個(gè)字節(jié)，不能顯示文字和圖片。本系統(tǒng)只需顯示設(shè)定坐標(biāo)值，將設(shè)定的坐標(biāo)值發(fā)送給主系統(tǒng)控制物體運(yùn)動(dòng)。2.2.5 無線發(fā)射接收電路本次設(shè)計(jì)采用現(xiàn)成的SP多用途無線數(shù)據(jù)發(fā)射接收模塊。圖2.6(a)為SP數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，其工作頻率為315M，采用聲表諧振器SAW穩(wěn)頻，頻率穩(wěn)定度極高，聲表諧振器的頻率穩(wěn)定度僅次于

26、晶體。具有較寬的工作電壓范圍312V, 當(dāng)電壓變化時(shí)發(fā)射頻率基本不變,和發(fā)射模塊配套的接收模塊無需任何調(diào)整就能穩(wěn)定地接收。這套模塊的特點(diǎn)是發(fā)射功率比較大，傳輸距離比較遠(yuǎn)，天線最好選用25厘米長(zhǎng)的導(dǎo)線，遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)最好能夠豎立起來，因?yàn)闊o線電信號(hào)傳輸時(shí)受很多因素的影響，所以一般實(shí)用距離只有標(biāo)稱距離的一半甚至更少。該SP數(shù)據(jù)模塊采用ASK方式調(diào)制，以降低功耗，當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)停止時(shí)發(fā)射電流為零。（a） 發(fā)射模塊 (b)接收模塊圖2.6 無線發(fā)射接收模塊實(shí)物圖圖2.6(b)為SP數(shù)據(jù)接收模塊，其工作電壓為5伏，靜態(tài)電流4毫安，它為超再生接收電路，接收靈敏度為105dbm，接收天線最好為2530厘米的導(dǎo)線，

27、最好能豎立起來。接收模塊本身不帶解碼集成電路，因此接收電路僅是一種組件，只有應(yīng)用在具體電路中進(jìn)行二次開發(fā)才能發(fā)揮應(yīng)有的作用，這種設(shè)計(jì)有很多優(yōu)點(diǎn)，它可以和各種解碼電路或者單片機(jī)配合，設(shè)計(jì)電路靈活方便。SP接收模塊工作時(shí)一般輸出的是高電平脈沖，不是直流電平，所以不能用萬用表測(cè)試，該電路采用一個(gè)綠發(fā)光二極管串接一個(gè)3K的電阻來監(jiān)測(cè)SP模塊的輸出狀態(tài)。當(dāng)有數(shù)據(jù)接收到時(shí)，綠燈亮，否則為暗。本設(shè)計(jì)將發(fā)射模塊與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)相連，接收模塊與系統(tǒng)主控制系統(tǒng)的AT89C51相連當(dāng)該系統(tǒng)通過鍵盤設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)方式后，通過發(fā)射模塊向主控制系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)；接收模塊負(fù)責(zé)接收這些數(shù)據(jù)并送給單片機(jī)處理。2.2.6 自制電源電

28、路為了調(diào)試方便并保證所用的電源滿足系統(tǒng)功率的要求，該系統(tǒng)采用自制電源供電，該電路直接采用電網(wǎng)輸入，即將220V、50HZ的交流電直接輸入該模塊，輸出為本系統(tǒng)正常工作所需的三種電壓：+5V，+15V，-15V。 圖2.7 電源模塊電路原理圖電源供電部分電路如圖2.7所示。該部分電路比較簡(jiǎn)單，不作詳述。要說明的就是由于輸出電壓需提供較大的電流，所以相應(yīng)的濾波電容取值較大，均為2200uF。三端穩(wěn)壓的負(fù)載重，功耗大，在工作時(shí)溫度很高，為了保證其正常工作，需安裝散熱片。輸出端的三只發(fā)光二極管作為指示燈，當(dāng)電路各端有輸出時(shí)，對(duì)應(yīng)的指示燈亮。3. 系統(tǒng)的理論分析與計(jì)算3.1 物體到達(dá)設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)過程的理論分

29、析與計(jì)算該系統(tǒng)采用計(jì)算兩滑輪到物體吊繩的距離來實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡的控制，控制實(shí)物圖如圖3.1所示。選用物體為長(zhǎng)方體鐵盒，其長(zhǎng)（沿y軸方向）為14cm，寬（沿x 軸方向）為9cm。在物體的中心放置畫筆，所指的物體坐標(biāo)就是畫筆所在的位置。設(shè)物體中心當(dāng)前所在的坐標(biāo)為,則物體上固線處C的坐標(biāo)為C。如圖所示滑輪中心到坐標(biāo)格最左端的水平距離為15cm，則圖中兩個(gè)滑輪、物體和吊繩AB、DE分別構(gòu)成兩個(gè)直角三角形ABC、DCE，滑輪半徑越小越精確。圖3.1 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)示意圖由圖可得，AB=DE=（108-）cm，BC=（15+）cm，CE=（95-）cm根據(jù)勾股定理：斜邊cm cm若物體要運(yùn)動(dòng)到坐標(biāo)點(diǎn)

30、，則C點(diǎn)的坐標(biāo)為C，此時(shí)構(gòu)成直角三角形ABC、DCE，同理可得斜邊的長(zhǎng)度： cm cm比較吊繩和、和的長(zhǎng)度，從而判斷圖中左右兩電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和角度。當(dāng)時(shí)，左電機(jī)反轉(zhuǎn)拉線；同理可根據(jù)和的大小來控制右電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度分別由和、和長(zhǎng)度差的絕對(duì)值決定，即|-|、|-|。本次設(shè)計(jì)采用的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周的周長(zhǎng)為8.2cm，最小步進(jìn)為0.45，即電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一步，轉(zhuǎn)過的位置為據(jù)此可以計(jì)算出物體要完成從C點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，兩個(gè)電機(jī)分別需轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)。甲電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)為乙電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的步數(shù)即為其收到的脈沖個(gè)數(shù)，單片機(jī)根據(jù)所得的脈沖數(shù)向電機(jī)驅(qū)動(dòng)器發(fā)出脈沖，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使物體從一設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)到

31、達(dá)另一設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)，或從原點(diǎn)達(dá)到任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)，并可實(shí)時(shí)顯示畫筆所在坐標(biāo)位置。3.2 圓周運(yùn)動(dòng)理論分析與計(jì)算題目要求控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為50cm的圓周運(yùn)動(dòng)，可采用上面分析的到指定坐標(biāo)點(diǎn)的方法，即把圓看成是有由無數(shù)各點(diǎn)組成的，取其中的有限個(gè)點(diǎn)來一步步完成圓周運(yùn)動(dòng)。這就要求物體在作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)要知道下一點(diǎn)的坐標(biāo)值，可以通過軟件計(jì)算或查表法來得到這些數(shù)據(jù)。 若采用查表法，為了保證圓的精度，需在圓周上等間隔取較多的點(diǎn)，將處理好的數(shù)據(jù)以表格的形式保存在單片機(jī)內(nèi)。由于數(shù)據(jù)量大，這一工作量是很龐大的，而且這些數(shù)據(jù)占用了大量的CPU內(nèi)存。而軟件計(jì)算只多了兩步運(yùn)算，對(duì)CPU的工作效率影響不大。所以本次設(shè)

32、計(jì)采用軟件計(jì)算方法。物體作圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)就是到達(dá)指定坐標(biāo)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。若設(shè)定圓周運(yùn)動(dòng)的圓心為（x0,y0），如圖3.2所示，設(shè)作圓周運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)為圓最左端的點(diǎn)，即（x0-25，y0）。則物體在系統(tǒng)的控制下首先找到該起點(diǎn)，然后自該點(diǎn)沿順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)。根據(jù)圖3.2得，圓周上各點(diǎn)（x,y）可有下列公式計(jì)算所得： ,其中的值由到-變化，的步進(jìn)越小，取點(diǎn)數(shù)越多，精度越高。3.3 黑線檢測(cè)理論分析由于題目要求所畫曲線為任意曲線，并且線寬在1.5cm到1.8cm之間，顏色為黑色；并且中間存在2個(gè)間斷點(diǎn)，間斷距離不大于1cm。坐標(biāo)上曲線軌跡如圖3.2所示。根據(jù)前面分析，我們采用四只紅外傳感器進(jìn)行黑線檢測(cè)，根據(jù)信號(hào)處

33、理后輸出的高低電平來判別傳感器是否在曲線上，從而通過單片機(jī)控制兩只步進(jìn)電機(jī)使物體保持沿曲線運(yùn)動(dòng)，并能順利通過斷點(diǎn)到達(dá)曲線終點(diǎn)。四只傳感器的序號(hào)和位置分別如圖3.3所示，安裝在物體中央?yún)^(qū)域。1、3水平放置，2、4垂直放置，物體中心為畫筆所在位置。放大曲線軌道區(qū)域如圖3.4所示。圖3.3 光點(diǎn)傳感器位置分布圖圖3.4 放大曲線軌道區(qū)域及傳感器分布圖示意圖物體沿曲線運(yùn)動(dòng)過程中，要求4對(duì)光電傳感器保持在曲線上；當(dāng)有1只或2只傳感器脫離曲線時(shí)，立即通過2只步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)方向糾正，使其回到曲線上。電機(jī)以單步進(jìn)行調(diào)整，1、2、3、4分別代表左、上、右、下首先出界點(diǎn)。調(diào)整糾正方法如表1所示。曲線上斷點(diǎn)檢測(cè)是

34、通過物體運(yùn)動(dòng)方向上首先信號(hào)發(fā)生變化的點(diǎn)，但又不是偏離運(yùn)動(dòng)軌跡的點(diǎn)，即確認(rèn)為間斷點(diǎn)。此點(diǎn)不為糾正調(diào)節(jié)點(diǎn)，繼續(xù)維持原來運(yùn)動(dòng)方向。直至通過間斷線并記錄2個(gè)間斷線后到達(dá)第3個(gè)間斷線既為曲線終點(diǎn)，執(zhí)行停止操作。并適時(shí)顯示物體通過曲線軌跡的位移和時(shí)間，并保存數(shù)據(jù)。（注：第1 間斷線不計(jì)長(zhǎng)度和時(shí)間，第二間斷線計(jì)長(zhǎng)度和時(shí)間）。表1 物體運(yùn)動(dòng)調(diào)整表步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)出界方向運(yùn)動(dòng)糾正方向步進(jìn)電機(jī)糾向轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)左左上右下正轉(zhuǎn)右下左上反轉(zhuǎn)右右上左下正轉(zhuǎn)左下右上反轉(zhuǎn)注：步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)為拉線，正轉(zhuǎn)為放線。4. 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)采用C語言對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能，其中可編程器件GAL采用ABEL語言來描述換相狀態(tài)。C

35、語言程序在Windows XP環(huán)境下采用KeiluVision 2 軟件編寫，實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外傳感器的信號(hào)查詢、電機(jī)方向、輸出脈沖數(shù)控制、鍵盤顯示等功能。同時(shí)由于本次系統(tǒng)需要進(jìn)行大量的運(yùn)算，采用C語言編程可以大大簡(jiǎn)化程序，與匯編語言相比，體現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。4.1 系統(tǒng)主程序流程圖系統(tǒng)主程序流程圖如圖4.1所示，物體的運(yùn)動(dòng)方式通過鍵盤選擇，設(shè)定的坐標(biāo)點(diǎn)在不同的運(yùn)動(dòng)方式下表示不同的含義：作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，該點(diǎn)為圓心；作到指定坐標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該點(diǎn)為運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)點(diǎn)；作黑線檢測(cè)時(shí)，為黑線的起始點(diǎn)。系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定方式作出控制物體作出相應(yīng)的動(dòng)作。從遠(yuǎn)程控制電路中接收到的數(shù)據(jù)有坐標(biāo)值和代碼，系統(tǒng)通過代碼值來判斷物體做何種運(yùn)動(dòng)

36、。 圖4.1 系統(tǒng)主程序流程圖4.2 鍵盤子程序流程圖單片機(jī)對(duì)按鍵有效輸出端進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，發(fā)送讀鍵盤數(shù)據(jù)指令讀取鍵值。程序?qū)γ總€(gè)鍵值的功能都預(yù)先作了設(shè)定，根據(jù)讀取的鍵值判斷下一步將要執(zhí)行的功能。本設(shè)計(jì)中的兩個(gè)鍵盤采用相同的子程序。鍵盤子程序流程圖如圖4.2所示。4.3 指定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)子程序設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)（x1,y1），控制物體從當(dāng)前位置運(yùn)動(dòng)到指定坐標(biāo)的過程。該子程序流程圖如圖4.3所示，圖中的字母代表的點(diǎn)如示意圖3.1所示。4.4黑線檢測(cè)子程序根據(jù)四個(gè)紅外傳感器的組合狀態(tài)，單片機(jī)分別控制兩只電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)，使物體沿黑線運(yùn)動(dòng)，并能準(zhǔn)確地判斷出斷點(diǎn)并能通過斷點(diǎn)繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到走完黑線。黑線檢

37、測(cè)子程序流程圖如圖4.4所示。 圖4.4 黑線檢測(cè)子程序流程圖5. 系統(tǒng)測(cè)試與分析為了確定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能與題目要求的符合程度，需要對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵部分進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試。5.1 測(cè)試儀器測(cè)試所用的儀器設(shè)備如表5.1所示。 表5.1.1 測(cè)試所用儀器設(shè)備 序 號(hào)名 稱型號(hào)、規(guī)格 1示 波 器TDS1012 2秒 表精度0.01s 3卷 尺最大測(cè)量距離500.0cm,最小量程0.1cm5.2 測(cè)試方案、數(shù)據(jù)及結(jié)果分析5.2.1 自行運(yùn)動(dòng)測(cè)試題目要求系統(tǒng)能控制物體在坐標(biāo)網(wǎng)格范圍內(nèi)作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡不小于100cm。根據(jù)要求,將物體放置在右上角(78,85)處,設(shè)定運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)為(12,16),控制物體運(yùn)

38、動(dòng).測(cè)量數(shù)據(jù)如表5.2.1所示. 表5.2.1 自行運(yùn)動(dòng)測(cè)試測(cè) 量 次 數(shù)軌跡長(zhǎng)度(cm)時(shí)間(s)1115.395.122114.694.353116.195.61由上表中的數(shù)據(jù)可以看出,物體可以實(shí)現(xiàn)自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng),且運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度大于100 cm，所用時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于限定時(shí)間。5.2.2 圓周運(yùn)動(dòng)測(cè)試測(cè)試方法：給系統(tǒng)上電控制物體作圓心可任意設(shè)定、直徑為50cm的圓周運(yùn)動(dòng)。根據(jù)畫筆在板上所畫的圓，取出部分?jǐn)?shù)據(jù)比較它與理想圓周上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間的偏差，并測(cè)量出作圓周運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間。設(shè)定圓心為（60，60），運(yùn)動(dòng)中所畫圓的具體數(shù)據(jù)比較如表5.2.2所示。 表5.2.2 圓周運(yùn)動(dòng)測(cè)試?yán)?論坐標(biāo)值（cm）實(shí)

39、際坐標(biāo)值（cm）偏差（cm）運(yùn)行時(shí)間（s）1(35.0,60.0)(35.1,60.5)（0.1，0.5）163.482(45.3,80.2)(45.5,80.)（0.2，0.2）3(60.0,85.0)(59.2，84.1)（0.8，0.9）4(85.0,60.0)(83.5，61.2)（1.5，1.2）5(67.7,36.2)(66.5，36.7)（1.2，0.5）6(74.6,80.2)(74.0，79.3)（0.6，0.7）7(45.3,39.7)(45.0，38.6)（0.3，1.1）8(36.2,52.2)(36.9，51.3)（0.7，0.9） 由表5.2.2可以看出，物體作圓周

40、運(yùn)動(dòng)時(shí)離y軸最遠(yuǎn)點(diǎn)誤差最大，這主要是由于物體作順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，在該點(diǎn)時(shí)向下走，受重力的影響最大，但總體誤差均在1.5cm以內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于4cm ，運(yùn)動(dòng)時(shí)間也符合題目指標(biāo)要求。5.2.3 指定坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)測(cè)試物體從左下角坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，在150s時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)（兩點(diǎn)間的直線距離不小于40cm）。設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)為（61，87 ），物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間如表5.2.3所示 表5.2.3 定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)測(cè)試測(cè)試次數(shù)實(shí)際到達(dá)點(diǎn)坐標(biāo)(cm)誤 差 (cm)運(yùn)行時(shí)間（s）1（61.8，86.1）（0.8，0.9）126.212（61.4，86.3）（0.4，0.7）125.463（61.7，85.9）（0.7，1.1）125.

41、87 從上表可以看出，物體作定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)誤差在1.1cm以內(nèi)，在預(yù)定時(shí)間內(nèi)到達(dá)指定坐標(biāo)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)題目要求。5.2.4 黑線檢測(cè)測(cè)試根據(jù)題目要求，在板上任意標(biāo)出一曲線，線寬為1.8cm，總長(zhǎng)度約50cm，顏色為黑色；曲線的前一部分是連續(xù)的，長(zhǎng)約30cm；后一部分是兩段總長(zhǎng)約20cm的間斷線段，間斷距離不大于1cm；沿連續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)限定在200秒內(nèi)完成，沿間斷曲線運(yùn)動(dòng)限定在300秒內(nèi)完成。實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀況如表5.2.4所示。 表5.2.4 黑線檢測(cè)測(cè)試 測(cè)試次數(shù) 1234連續(xù)線段時(shí)間(s)75.1686.5974.8278.67間斷線段運(yùn)行時(shí)間(s)197.95167.95240.5172.4 由上表可得,

42、物體在檢測(cè)連續(xù)曲線時(shí)速度較快，運(yùn)動(dòng)過程比較順利，在檢測(cè)斷點(diǎn)時(shí)速度明顯減慢，用時(shí)較長(zhǎng)。6. 結(jié)束語本設(shè)計(jì)在硬件上使用紅外傳感器來檢測(cè)存在斷點(diǎn)的黑色曲線，采用可編程器件GAL16V8和L298組成的驅(qū)動(dòng)電路解決了電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的效率問題和單片機(jī)的利用率問題。軟件上利用C語言編寫算法方面的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)距離的精確測(cè)量，能夠準(zhǔn)確地控制物體的做圓周運(yùn)動(dòng)，定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。從最終的測(cè)試結(jié)果來看，本系統(tǒng)能夠較好的完成題目的要求。參考文獻(xiàn)1余永權(quán) 單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用 電子工業(yè)出版社 2003年10月2丁淑敏 GAL器件在步進(jìn)電機(jī)控制中的應(yīng)用鄭州紡織工學(xué)院學(xué)報(bào) 1999年6月 第十卷第二期3Applicationa of

43、 monolithic bridge driversSGS-THOMSON MICROELECTRONICS AN240/12884全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽獲獎(jiǎng)作品選遍（2003）北京理工大學(xué)出版社 2005年附錄：附錄1 主要元器件清單附錄2 系統(tǒng)原理圖附錄3 系統(tǒng)使用說明附錄4 程序清單附錄1 主要元器件清單序號(hào)元件名稱型號(hào)、規(guī)格數(shù)量1MSC-51 CPUAT89C5512MSC-51 CPUAT89C5123電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片L29824可編程邏輯器件GAL16V825通用運(yùn)算放大器LM32416紅外對(duì)管TCRT500047數(shù)據(jù)鎖存器74LS57328雙口RAMIDT713219晶體振蕩器22.

44、11B4MHZ110晶體振蕩器12MHZ211三端穩(wěn)壓器LM7805112三端穩(wěn)壓器LM7815113三端穩(wěn)壓器LM7915114三端穩(wěn)壓器LM317115步進(jìn)電機(jī)四相八拍216無線收發(fā)模塊117其他常用器件附錄2 系統(tǒng)原理圖附錄3 系統(tǒng)使用說明 系統(tǒng)鍵盤界面如圖6.1所示。使用時(shí)結(jié)合液晶顯示屏上顯示的界面進(jìn)行操作。系統(tǒng)上電后，按“設(shè)置”鍵，LCD進(jìn)入坐標(biāo)設(shè)置界面，按“”鍵可改變光標(biāo)的位置，在對(duì)應(yīng)的位置按數(shù)字鍵輸入給定的坐標(biāo)值，按“確定”鍵，LCD進(jìn)入運(yùn)動(dòng)方式選擇界面，通過“”鍵選擇運(yùn)動(dòng)方式，按“確定”鍵，系統(tǒng)控制物體在斜板上作相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。按“歸位”鍵，物體回到原點(diǎn)。 遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)鍵盤界面如圖

45、6.2所示。該模塊采用電池供電，可直接使用。按“設(shè)置”鍵，液晶顯示屏有光標(biāo)閃爍，按數(shù)字鍵設(shè)值坐標(biāo)值（x0,y0），按“確定”鍵表示完成坐標(biāo)設(shè)置。若按“畫圓”則物體在斜板上做以（x0,y0）為圓心的圓周運(yùn)動(dòng)；若按“定點(diǎn)”則作到點(diǎn)（x0,y0）的定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。附錄4 程序清單#include#include #include#include/#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ufloat unsigned float/*子函數(shù)定義*/void long_delay(void);void short_delay(voi

46、d);void delay500us(unsigned char);void write7279(unsigned char,unsigned char);unsigned char read7279(unsigned char);void send_byte(unsigned char);unsigned char receive_byte(void);void initialize_7279(void); /*7279初始化*/void init_initialize(void); /*串口初始化*/void send_char_com(unsigned char); /向串口發(fā)送一個(gè)字符

47、/ void send_string_com(unsigned char,unsigned int);/向串口發(fā)送一個(gè)字符串，strlen為該字符串長(zhǎng)度void disply_initialize(void); void keyboard_answer(unsigned char);/*7279鍵盤響應(yīng)*/void send_string_com11(unsigned char,unsigned int);void display_picture02_shuju(void);void send_zbdq(void);void reverse_pic02_zb_sd(void);/-void c

48、hange_number_in_picture(unsigned char);void send_zbsd(uchar ,uchar);void reverse_pic03_sd_x1(void);/ SD picture03void reverse_pic04_ziyou_fs(void);void change_str_int(uchar);void bushu_jisuan(uint,uint);void left_light_buju_js(void);void char_int_str(void);void xunji_yundong_panduan(void);void yundo

49、ng_up_right(void);void xinhao_panduan(void);void duandian_go(void);/-/sfr p3=0xb0;sfr p2=0xa0;sfr p1=0x90;sfr p0=0x80;/-/uchar idata right_s_x;uchar idata duandian_geshu;bit wancheng;/*宏定義*/#define CMD_RESET 0x0a4#define CMD_TEST 0x0bf#define UNDECODE 0x90 /*下載數(shù)據(jù)但不譯碼*/#define DECODE0 0x80 /*下載數(shù)據(jù)并按方式0譯碼*/#define DECODE1 0xc8 /*下載數(shù)據(jù)并按方式1譯碼*/#define CM_READ 0x15/-控制部分定義-start-/uint left_bushu=0; / 左邊電機(jī)要