[工學(xué)]講稿2---懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)ppt課件

1、80cm100cm15cm15cm15cm原點(diǎn)15cm義務(wù)義務(wù)設(shè)計(jì)一電機(jī)控制系統(tǒng)，控制物體在傾設(shè)計(jì)一電機(jī)控制系統(tǒng)，控制物體在傾斜仰角斜仰角100100度的板上運(yùn)動(dòng)。度的板上運(yùn)動(dòng)。在一白色底板上固定兩個(gè)滑輪，兩只在一白色底板上固定兩個(gè)滑輪，兩只電機(jī)固定在板上經(jīng)過穿過滑輪的電機(jī)固定在板上經(jīng)過穿過滑輪的吊繩控制一物體在板上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范吊繩控制一物體在板上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)范圍為圍為80cm80cm100cm100cm。物體的外形不限，。物體的外形不限，質(zhì)量大于質(zhì)量大于100100克。物體上固定有淡色克。物體上固定有淡色畫筆，以便運(yùn)動(dòng)時(shí)能在板上畫出運(yùn)動(dòng)畫筆，以便運(yùn)動(dòng)時(shí)能在板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡。板上標(biāo)有間距為軌跡。

2、板上標(biāo)有間距為1cm1cm的淡色坐的淡色坐標(biāo)線不同于畫筆顏色，左下角為標(biāo)線不同于畫筆顏色，左下角為直角坐標(biāo)原點(diǎn)直角坐標(biāo)原點(diǎn), , 表示圖如右。表示圖如右。懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)20052005年年E E題題根本要求根本要求1 1控制系統(tǒng)可以經(jīng)過鍵盤或其他方式恣意設(shè)定坐標(biāo)控制系統(tǒng)可以經(jīng)過鍵盤或其他方式恣意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)；點(diǎn)參數(shù)；2 2控制物體在控制物體在80cm80cm100cm100cm的范圍內(nèi)作自行設(shè)定的運(yùn)的范圍內(nèi)作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度不小于動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡長(zhǎng)度不小于100cm100cm，物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以在，物體在運(yùn)動(dòng)時(shí)可以在板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡，限板上畫出運(yùn)動(dòng)軌跡，限300300

3、秒內(nèi)完成；秒內(nèi)完成；3 3控制物體作圓心可恣意設(shè)定、直徑為控制物體作圓心可恣意設(shè)定、直徑為50cm50cm的圓周的圓周運(yùn)動(dòng)，限運(yùn)動(dòng)，限300300秒內(nèi)完成；秒內(nèi)完成；4 4物體從左下角坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，在物體從左下角坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā)，在150150秒內(nèi)到達(dá)設(shè)定秒內(nèi)到達(dá)設(shè)定的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)( (兩點(diǎn)間直線間隔不小于兩點(diǎn)間直線間隔不小于40cm)40cm)。發(fā)揚(yáng)部分要求發(fā)揚(yáng)部分要求1 1可以顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)；可以顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)；2 2控制物體沿板上標(biāo)出的恣意曲線運(yùn)動(dòng)控制物體沿板上標(biāo)出的恣意曲線運(yùn)動(dòng)( (見表示圖見表示圖) )，曲線在測(cè)試時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)出，線寬曲線在測(cè)試時(shí)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)出

4、，線寬1.5cm1.5cm1.8cm1.8cm，總長(zhǎng)度約，總長(zhǎng)度約50cm50cm，顏色為黑色；曲線的前一部分是延續(xù)的，長(zhǎng)約，顏色為黑色；曲線的前一部分是延續(xù)的，長(zhǎng)約30cm30cm；后一部分是兩段總長(zhǎng)約；后一部分是兩段總長(zhǎng)約20cm20cm的延續(xù)線段，延續(xù)間的延續(xù)線段，延續(xù)間隔不大于隔不大于1cm1cm；沿延續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)限定在；沿延續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)限定在200200秒內(nèi)完成，沿秒內(nèi)完成，沿延續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)限定在延續(xù)曲線運(yùn)動(dòng)限定在300300秒內(nèi)完成；秒內(nèi)完成；3 3其他。其他。懸掛系統(tǒng)簡(jiǎn)介懸掛系統(tǒng)簡(jiǎn)介-電自院 聶蘇 許靈燕 趙國(guó)海系統(tǒng)義務(wù)在如下圖的坐標(biāo)紙上控制筆尖在如下圖的坐標(biāo)紙上控制筆尖運(yùn)動(dòng)，分別完成

5、運(yùn)動(dòng)，分別完成1：從坐標(biāo)原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到任一指定點(diǎn)：從坐標(biāo)原點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到任一指定點(diǎn)2：在坐標(biāo)紙上任指定一點(diǎn)，以該點(diǎn)為：在坐標(biāo)紙上任指定一點(diǎn)，以該點(diǎn)為 圓心，圓心，25CM為半徑畫一圓為半徑畫一圓3：畫出另一種圖形自定義我們：畫出另一種圖形自定義我們 選擇的是正弦波選擇的是正弦波4：坐標(biāo)紙上貼有黑線，控制筆尖沿：坐標(biāo)紙上貼有黑線，控制筆尖沿黑線運(yùn)動(dòng)黑線運(yùn)動(dòng)懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng) 該系統(tǒng)以單片機(jī)該系統(tǒng)以單片機(jī)89C51為控制系統(tǒng)的中心，為控制系統(tǒng)的中心，采用了步進(jìn)電機(jī)控制安裝、光電耦合傳感采用了步進(jìn)電機(jī)控制安裝、光電耦合傳感器安裝和準(zhǔn)確的控制算法來實(shí)現(xiàn)一個(gè)懸掛器安裝和準(zhǔn)確的控制算法來實(shí)現(xiàn)一個(gè)懸掛運(yùn)

6、動(dòng)控制系統(tǒng)。友好的操作界面和靈敏的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。友好的操作界面和靈敏的監(jiān)控方式是本設(shè)計(jì)的兩大特征，經(jīng)過監(jiān)控方式是本設(shè)計(jì)的兩大特征，經(jīng)過LCD顯示和鍵盤設(shè)定加強(qiáng)了系統(tǒng)的適用性，此顯示和鍵盤設(shè)定加強(qiáng)了系統(tǒng)的適用性，此外，除能恣意尋點(diǎn)外還能繪制圓，正弦波。外，除能恣意尋點(diǎn)外還能繪制圓，正弦波。 該系統(tǒng)組成該系統(tǒng)組成 主控單片機(jī)主控單片機(jī) 鍵盤顯示鍵盤顯示 步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī) 尋跡用光電耦合管尋跡用光電耦合管 組成框圖組成框圖 系統(tǒng)控制的根本原理和算法如下圖，根據(jù)題意，以如下圖，根據(jù)題意，以80cm100cm圖紙的左下角為坐標(biāo)圓點(diǎn)，程度向右為圖紙的左下角為坐標(biāo)圓點(diǎn)，程度向右為x軸軸正方向，垂直向上為正方

7、向，垂直向上為y軸正方向。并設(shè)兩滑軸正方向。并設(shè)兩滑輪的中心分別為輪的中心分別為A，B，筆尖的位置為，筆尖的位置為Cx1,y1,要運(yùn)動(dòng)到要運(yùn)動(dòng)到Dx1,y2點(diǎn)，只需點(diǎn)，只需將繩子將繩子L1拉伸到拉伸到L3，L2縮到縮到L4。 根據(jù)勾股定理根據(jù)勾股定理 算出算出L1到到L3，L2到到L4繩子縮放長(zhǎng)度，再轉(zhuǎn)換成左右電機(jī)繩子縮放長(zhǎng)度，再轉(zhuǎn)換成左右電機(jī)分別需求轉(zhuǎn)動(dòng)的角度即可。分別需求轉(zhuǎn)動(dòng)的角度即可。當(dāng)然在由一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)，不是當(dāng)然在由一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)，不是一下子就到目的點(diǎn)。拿從一下子就到目的點(diǎn)。拿從0，0運(yùn)動(dòng)到運(yùn)動(dòng)到5，5來說并不是直接算好左右電機(jī)要來說并不是直接算好左右電機(jī)要運(yùn)轉(zhuǎn)的間隔就讓它運(yùn)

8、轉(zhuǎn)下去而是把它分割運(yùn)轉(zhuǎn)的間隔就讓它運(yùn)轉(zhuǎn)下去而是把它分割成很多段。先成很多段。先0，0到到0.1，0.1再再0.2，0.2不斷到不斷到5，5。詳細(xì)的運(yùn)。詳細(xì)的運(yùn)算就交給單片機(jī)了。單片機(jī)算好再把它轉(zhuǎn)算就交給單片機(jī)了。單片機(jī)算好再把它轉(zhuǎn)化成控制量控制電機(jī)就可以化成控制量控制電機(jī)就可以 了。走定點(diǎn)，了。走定點(diǎn)，畫圓，畫正弦都是這個(gè)原理。尋跡那么需求畫圓，畫正弦都是這個(gè)原理。尋跡那么需求借助傳感器了。詳細(xì)在后面引見借助傳感器了。詳細(xì)在后面引見系統(tǒng)功能及其原理系統(tǒng)功能及其原理 走到定點(diǎn)畫 圓畫 正 弦循跡運(yùn)動(dòng)走到定點(diǎn)走到定點(diǎn) 指定一點(diǎn)坐標(biāo),懸掛物從原點(diǎn)沿直線運(yùn)動(dòng)到指定點(diǎn)坐標(biāo). 根本原理如前所述，只是在運(yùn)動(dòng)

9、時(shí)點(diǎn)取增量是按斜率取的，如從0，0 到4，6，那第一點(diǎn)取的是0.1,0.15,而不是0.1,0.1,這樣確保整個(gè)過程是沿直線運(yùn)動(dòng)。畫畫 圓圓 指定圓心坐標(biāo),懸掛物先從原點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)到圓心坐標(biāo),再以半徑25cm畫一個(gè)圓 根據(jù)圓心坐標(biāo)和半徑，把圓等分為800個(gè)點(diǎn)，再取這800個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)，換算成 對(duì)應(yīng)的控制量。走完這800個(gè)點(diǎn)的軌跡就是所要的圓。畫畫 正正 弦弦 指定正弦曲線的起始點(diǎn)，以振幅25cm,周期50cm(換算成橫軸坐標(biāo))畫一正弦 把正弦的起始坐標(biāo)x軸按0.1cm的步長(zhǎng)遞增，并算出相應(yīng)的y軸坐標(biāo)。50cm對(duì)應(yīng)500個(gè)點(diǎn)，走完這500個(gè)點(diǎn)的軌跡就是所要的正弦。循跡運(yùn)動(dòng)循跡運(yùn)動(dòng) 懸掛物先直線運(yùn)動(dòng)到黑色

10、軌跡的起始點(diǎn)，再沿著懸掛物先直線運(yùn)動(dòng)到黑色軌跡的起始點(diǎn)，再沿著黑色軌跡運(yùn)動(dòng)，到達(dá)終點(diǎn)后停頓運(yùn)動(dòng)。黑色軌跡運(yùn)動(dòng)，到達(dá)終點(diǎn)后停頓運(yùn)動(dòng)。 尋軌跡中，我們?cè)趹覓煳矬w的左上和右上布置了尋軌跡中，我們?cè)趹覓煳矬w的左上和右上布置了兩個(gè)光電耦合器。如下圖，傳感器沒有檢測(cè)到軌兩個(gè)光電耦合器。如下圖，傳感器沒有檢測(cè)到軌跡時(shí)為低電平，當(dāng)有一個(gè)傳感器中有一個(gè)檢測(cè)到跡時(shí)為低電平，當(dāng)有一個(gè)傳感器中有一個(gè)檢測(cè)到軌跡時(shí)，就變?yōu)楦唠娖?。?dāng)左上角的傳感器檢測(cè)軌跡時(shí)，就變?yōu)楦唠娖?。?dāng)左上角的傳感器檢測(cè)到黑線，懸掛物向下走并向右走一小步。當(dāng)右下到黑線，懸掛物向下走并向右走一小步。當(dāng)右下角的傳感器檢測(cè)到黑線，懸掛物向上走并向右走角的傳

11、感器檢測(cè)到黑線，懸掛物向上走并向右走一小步。當(dāng)兩個(gè)都沒檢測(cè)到時(shí)向右走一小步。由一小步。當(dāng)兩個(gè)都沒檢測(cè)到時(shí)向右走一小步。由于兩傳感器間間隔大于黑線寬度，所以不會(huì)出現(xiàn)于兩傳感器間間隔大于黑線寬度，所以不會(huì)出現(xiàn)倆個(gè)都檢測(cè)到倆個(gè)都檢測(cè)到 的情況。程序中為防萬一，出現(xiàn)這的情況。程序中為防萬一，出現(xiàn)這種情況時(shí)往右走一小步。種情況時(shí)往右走一小步。單元電路的設(shè)計(jì)單元電路的設(shè)計(jì) 1、鍵盤電路的設(shè)計(jì)、鍵盤電路的設(shè)計(jì) 2、顯示電路的設(shè)計(jì)、顯示電路的設(shè)計(jì) 3、傳感器電路的設(shè)計(jì)、傳感器電路的設(shè)計(jì)在鍵盤電路的設(shè)計(jì)中，我們采用了鍵盤采用在鍵盤電路的設(shè)計(jì)中，我們采用了鍵盤采用44矩陣式鍵盤，矩陣式鍵盤，處置方式采用行掃描法來

12、識(shí)別鍵能否按下，再經(jīng)過處置方式采用行掃描法來識(shí)別鍵能否按下，再經(jīng)過ZLG7290為主的電路將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，如圖十三所示。，為主的電路將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，如圖十三所示。，在顯示電路的設(shè)計(jì)中，我們采用了在顯示電路的設(shè)計(jì)中，我們采用了LCD顯示電路，如圖十四所示，顯示電路，如圖十四所示，經(jīng)過串行方式傳輸數(shù)據(jù)，可以顯示所需的文字，數(shù)字及圖案，接線經(jīng)過串行方式傳輸數(shù)據(jù)，可以顯示所需的文字，數(shù)字及圖案，接線簡(jiǎn)單，引腳和單片機(jī)相連，不用其他驅(qū)動(dòng)模塊。簡(jiǎn)單，引腳和單片機(jī)相連，不用其他驅(qū)動(dòng)模塊。光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。它光電耦合器是以光為媒介傳輸電信號(hào)的一種電一光一電轉(zhuǎn)換器件。

13、它由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的由發(fā)光源和受光器兩部分組成。把發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。在光電耦合器輸入端加電信號(hào)使發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于鼓勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一發(fā)光源發(fā)光，光的強(qiáng)度取決于鼓勵(lì)電流的大小，此光照射到封裝在一同的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，同的受光器上后，因光電效應(yīng)而產(chǎn)生了光電流，由受光器輸出端引出，這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引這樣就實(shí)現(xiàn)了電一光一電的轉(zhuǎn)換發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電敏三極管等等。光電耦合器的種類較多，常見有光電二極管型、光電三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型三極管型、光敏電阻型、光控晶閘管型、光電達(dá)林頓型、集成電路型等。在本設(shè)計(jì)中我們采用的是等。在本設(shè)計(jì)中我們采用