懸掛運動控制系統(tǒng)的設(shè)計

目錄摘要與關(guān)鍵字------------------------------------------------------------------------------------4第一章設(shè)計任務(wù)及要求----------------------------------------------------------------------51.1設(shè)計任務(wù)--------------------------------------------------------------------------------51.2技術(shù)要求--------------------------------------------------------------------------------6基本要求-----------------------------------------------------------------------------6發(fā)揮部分----------------------------------------------------------------------------6其次章模塊方案比較與論證---------------------------------------------------------------72.1電動機驅(qū)動調(diào)速模塊-------------------------------------------------------------72.2限制器模塊----------------------------------------------------------------------------82.3滑塊位移檢測模塊-------------------------------------------------------------------92.4紙面線段尋跡模塊------------------------------------------------------------------9第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)---------------------------------------------------------------103.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計-----------------------------------------------------------103.2系統(tǒng)主要單元模塊的設(shè)計與實現(xiàn)------------------------------------------------103.2.1機械部分的設(shè)計智能限制部分的設(shè)計-----------------------------------------------------11第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計------------------------------------------------------------------------154.1運動機構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立--------------------------------------------------------154.2限制系統(tǒng)程序的設(shè)計與實現(xiàn)-----------------------------------------------------16限制程序總體設(shè)計--------------------------------------------------------16第五章系統(tǒng)測試------------------------------------------------------------------------------185.1測試儀器------------------------------------------------------------------------------185.2指標(biāo)測試------------------------------------------------------------------------------18自行設(shè)定運動測試----------------------------------------------------------------18圓周運動測試----------------------------------------------------------------------18鍵盤輸入坐標(biāo)點并運動到該點的測試----------------------------------------18第六章總結(jié)-----------------------------------------------------------------19參考文獻----------------------------------------------------------------------------------------20致謝----------------------------------------------------------------------------------------------21附錄----------------------------------------------------------------------------------------------22摘要本系統(tǒng)的限制部分采納兩塊單片機實現(xiàn)（AT89C55和AT89C52），主單片機用于限制信號輸入和電機驅(qū)動，從單片機用于信號檢測和運動滑塊坐標(biāo)的實時顯示。執(zhí)行機構(gòu)采納無相四線制步進電機帶動，定位精度高，誤差不隨轉(zhuǎn)數(shù)累加，驅(qū)動電路采納雙H橋結(jié)構(gòu)的L298電機驅(qū)動芯片，由主單片機輸出環(huán)形脈沖序列干脆驅(qū)動。本題的難點在于限制算法的實現(xiàn)，我們對限制系統(tǒng)進行了精確的數(shù)學(xué)建模，得到了步進電機輸出和繪圖滑塊的運動坐標(biāo)的精確對應(yīng)關(guān)系，并把繪圖區(qū)的坐標(biāo)信息建立成表格存儲在ROM中，通過查表的方式來計算得到限制輸出量。我們的限制系統(tǒng)達到了很好的限制精度，基本上完成了題目的要求。關(guān)鍵字：單片機步進電機數(shù)學(xué)建模查表AbstractThecontrolpartofthissystemisbasedontwomicrocontrollers(AT89C55andAT89S52),oneusedfortheinputsignalofcontrolandthedriveofthestepmotor,theotherusedforslipperypieceofthesignalexaminationanddisplayingthecoordinateofthesolidhouratanytime.Andthedrawingsystemiscarryingoutbytwofourphasestepmotors,whicharedriveddirectlybyintegratedchipL298thathasdoubleHbridgesstructureoftheelectriccircuit,anditscircuitdrivingpulsesaregivendirectlybytheprimarymicrocontroller.Adifficultpointintheproblemishowtocarryoutthecontrolarithmetic,forwhich,wesetuptheprecisemathematicsmoldofthecontrolsystem.Themoldcoulddescribethestrictrelationshipofthestepmotors’outputsandthecoordinatesoftheslipperfordrawingateverypointinthedrawingarea.WestoredallthecoordinatedatainaROM,andwecangetthedatabytablelook-upwaywhenthecoordinateisusedinrunningcourse.Bythisway,ourcontrolsystemformtoaveryhighprecision,andwecompleteaboutallthetaskwell.Keyword:microcontroller,stepmotor,mathematicsmolding,tablelook-up1、設(shè)計任務(wù)及要求1.1設(shè)計任務(wù)：設(shè)計一電機限制系統(tǒng)，限制物體在傾斜的板上運動。在一白色底板上固定兩個滑輪，兩只電機，通過穿過滑輪的吊繩限制一物體在板上運動，運動范圍為。物體的形態(tài)不限，質(zhì)量大于克。物體上固定有淺色畫筆，以便運動時能在板上畫出運動軌跡。板上標(biāo)有間距為的淺色坐標(biāo)線，左下角為直角坐標(biāo)原點。1.2設(shè)計要求：基本要求：限制系統(tǒng)能夠通過鍵盤或其他方式隨意設(shè)定坐標(biāo)點參數(shù)；限制物體在的范圍內(nèi)做自行設(shè)定的運動，運動軌跡長度不小于，物體在運動時能夠在板上畫出運動軌跡，限秒內(nèi)完成；限制物體做圓心可隨意設(shè)定、直徑為的圓周運動，限秒內(nèi)完成；物體從左下角坐標(biāo)原點動身，在秒內(nèi)到達設(shè)定的一個坐標(biāo)點（兩點間直線距離不小于）。發(fā)揮部分能夠顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)；限制物體沿板上標(biāo)出的隨意曲線運動，曲線在測試時現(xiàn)場標(biāo)出，線寬，總長度約，顏色為黑色；曲線的前一部分是連續(xù)的，長約；后一部分是兩端總長約的間斷線段，間斷距離不大于；沿連續(xù)曲線運動限定在秒內(nèi)完成，沿間斷曲線運動限定在秒內(nèi)完成；其他。2、方案比較與論證依據(jù)題目的技術(shù)指標(biāo)和要求，系統(tǒng)可分為機械部分、限制部分和信號檢測部分。詳細可劃分為滑塊位移檢測模塊，紙面線段尋跡模塊，鍵盤，限制模塊，顯示模塊，電機驅(qū)動模塊、電機系統(tǒng)、繪圖裝置。如圖（1）所示。對各模塊的實現(xiàn)，分別有以下一些不同的設(shè)計方案。紙面線段尋跡模塊繪圖裝置

繪圖裝置滑塊位移檢測模塊限制器模塊鍵盤電機系統(tǒng)電機系統(tǒng)顯示模塊電機驅(qū)動模塊圖（1）系統(tǒng)組成2.1電動機驅(qū)動調(diào)速模塊依據(jù)題目的要求，電機限制部分要求的限制精度高，定位要精確。經(jīng)過分析，有以下三個方案可以選擇方案一：采納兩個直流減速電機共同帶動滑塊達到限制的目的。由達林頓管組成的H型PWM電路。用單片機限制達林頓管，使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，可以簡潔的實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的限制，穩(wěn)定性極強，是廣泛采納的調(diào)速的方法，但是不能精確定位，達到題目要求特別困難。方案二：運用繼電器對步進電機限制。通過開關(guān)的切換，實現(xiàn)對電機的各相繞組分時通入脈沖達到換向和調(diào)速的功能，優(yōu)點是電路特別簡潔，缺點是繼電器的相應(yīng)時間慢，機械結(jié)構(gòu)易損壞，壽命較短，牢靠性不高。方案三：運用驅(qū)動芯片對步進電機限制。驅(qū)動芯片電路簡潔，牢靠性高，單片機可以干脆驅(qū)動。電機的調(diào)速和位移量限制，可以通過軟件實現(xiàn)，變更范圍大，簡潔實現(xiàn)，反應(yīng)速度快。由于大賽的時間短，工作量大，同時對牢靠性要求也比較高，基于以上的考慮，我們選了方案三，利用集成芯片L298來驅(qū)動步進電機。2.2限制器模塊依據(jù)題目的要求限制器主要用于電機的限制，傳感器信號的接收與分辨數(shù)碼管顯示的管理和鍵盤的掃描，對于限制器的選擇有以下兩種方案：方案1：采納FPGA作為系統(tǒng)的限制器。FPGA可以實現(xiàn)各種困難的邏輯功能，規(guī)模大，密度高，易于進行功能擴展。適合作為大規(guī)模實時系統(tǒng)的限制核心，但由于題目對數(shù)據(jù)處理的速度要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理實力得不到充分的體現(xiàn)，其成本偏高，同時芯片的引腳較多，實物硬件電路板布線困難，加重了電路設(shè)計和實際焊接的工作。方案2：采納ALTMEL公司的AT89C55和AT89S52作為系統(tǒng)限制器的雙CPU方案，分別負責(zé)步進電機的限制和傳感元件的數(shù)據(jù)采集與處理。單片機具有敏捷性大，技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點、特別適合本限制系統(tǒng)的要求?；谝陨戏治?，我們確定采納方案二。單片機最小系統(tǒng)電路圖圖（2）2.3滑塊位移檢測模塊方案一：將鼠標(biāo)作為滑塊，依據(jù)鼠標(biāo)原理進行定位。機械式鼠標(biāo)由鼠標(biāo)底部的橡膠滾球帶動兩根成90度排列的定位軸，定位軸的兩端連接著圓形的光學(xué)編碼器，橡膠滾球會帶動光學(xué)編碼器上的圓盤轉(zhuǎn)動，光電管就會收到斷續(xù)的信號。這樣限制系統(tǒng)可以實時收到鼠標(biāo)的位移量，從而達到定位。但在本題小于100度的傾角的斜面上，由于重力緣由橡膠滾球有時不能與定位軸接觸，使得運動是不能帶動定位軸轉(zhuǎn)動定位產(chǎn)生較大誤差。光電鼠標(biāo)中發(fā)光二極管照亮采樣表面，對比度劇烈的待采樣影像通過透鏡在CMOS上成像，CMOS將光學(xué)影像轉(zhuǎn)化為矩陣電信號傳輸給DSP，DSP則將此影像信號與存儲的上一采樣周期的影像進行比較分析，然后發(fā)送一個位移距離信號到接口電路。這樣就可以實時跟蹤，且定位精確精密，但對于光電鼠標(biāo)的輸出信號駕馭不算成熟，而且不便于單片機利用和限制，在運用上有肯定的障礙。方案二：由于滑塊位置由連接滑輪的兩根線的長度唯一確定，所以可測量電機轉(zhuǎn)數(shù)來計算繩子的位移量，這種方法簡便易行，測試簡潔，通過建立數(shù)學(xué)模型即可實現(xiàn)，且有較精確的限制精度?；谏鲜隼碚摲治?，擬選擇方案二。在測量電機轉(zhuǎn)數(shù)時又有幾種方案可供選擇（1）采納霍爾集成片。（2）采納斷續(xù)式光電開關(guān)。（3）采納鼠標(biāo)內(nèi)部的機械滾輪部分。這三種方案都比較可行，尤其是霍爾元件，在工業(yè)上得到廣泛采納。但此題中沒有較大的輪軸，磁片密集安裝特別困難，簡潔產(chǎn)生相互干擾。斷續(xù)式光電開關(guān)精度較高，但透射光柵制作較為困難，且市場上沒有成品可以買到。機械滾輪結(jié)構(gòu)兼有其上兩種方案的優(yōu)點，且安裝簡便，電路最為簡潔，因此擬采納第三種。2.4紙面線段尋跡模塊探測黑線的大致原理是：光線照耀到路面并反射，由于黑線和白紙的反射系數(shù)不同，可依據(jù)接收到的反射光強弱推斷滑塊是否處在黑線上。方案一：可見光發(fā)光二極管與光敏二極管組成的放射-接收電路。這種方案的缺點在與其他環(huán)境光源會對光敏二極管的工作產(chǎn)生很大干擾，一旦外界光亮條件變更，很可能造成誤判和漏判；雖然實行超高亮發(fā)光管可以降低肯定的干擾，但這又將增加額外的功率消耗。方案二：不調(diào)制的反射是紅外反射-接收器。由于采納紅外管代替一般可見光管，可以降低環(huán)境光源干擾，但假如干脆用直流電壓對管子進行供電，限于管子的平均功率要求，工作電流只能在10mA左右，仍舊簡潔受到干擾。方案三：脈沖調(diào)制的反射是紅外反射-接收器?？紤]到環(huán)境光干擾主要是直流重量，假如采納帶有溝通重量的調(diào)制信號，則可大幅度削減外界干擾?；谏鲜隼碚摲治觯瑪M采納方案三。3.系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)3.1系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)總體設(shè)計本題是一個機、電、智一體化的綜合設(shè)計，在設(shè)計中運用了自動限制技術(shù)和電子技術(shù)，系統(tǒng)可分為機械制作和智能限制部分。機械加工部分：為了達到所要求的限制精度，它是整個作品的基礎(chǔ)，是制作勝利的保證。它包括：材料的選取、器件的選擇、繪圖板的制作、圖紙的繪制、機械和傳感器部分的安裝，五部分組成。電氣和智能限制部分：單片機將限制信號傳輸?shù)诫妱訖C，電動機完成對限制信號的響應(yīng)。它包括：單片機最小系統(tǒng)板、數(shù)碼管顯示和鍵盤限制電路、電機驅(qū)動電路。完成整個系統(tǒng)的顯示限制功能。3.2系統(tǒng)主要單元模塊的設(shè)計與實現(xiàn)3.固定的木板選用長120厘米寬122.5厘米的木板，在作圖紙上打印間距為1厘米的淺色坐標(biāo)線，用圖釘固定在木板上。依據(jù)要求固定滑輪和電機，為了便利連接，電機放在木板上方?；喪翘氐貫檫@個作品設(shè)計加工的，能夠防止導(dǎo)線在運動過程中滑出，同時質(zhì)量很小能夠減小轉(zhuǎn)動慣量，同時也增大了電機的驅(qū)動實力。導(dǎo)線選取的是彈性形變特別小、質(zhì)量輕、高強度的有機細線。這樣使電機的轉(zhuǎn)軸半徑變更量降到最小，是由于繞線重疊造成的力矩和轉(zhuǎn)動慣量的變更降到最低，有利于削減系統(tǒng)的干擾因素，提高系統(tǒng)的精度和牢靠性。由于本設(shè)計方案通過限制步進電機轉(zhuǎn)數(shù)來變更繩長從而限制滑塊運動，所以機械部件自身和安裝尺寸上都要求精密。在機械部分設(shè)計時我們主要考慮以下幾點。依據(jù)要求固定滑輪和電機，為了便利連接，電機放在木板上方?；喪翘氐貫檫@個作品設(shè)計加工的，能夠防止導(dǎo)線在運動過程中滑出，同時質(zhì)量很小能夠減小轉(zhuǎn)動慣量，同時也增大了電機的驅(qū)動實力。3、步進電機每步的角度確定，精度取決于電機上的繞線輪的半徑，所以此輪的半徑應(yīng)盡量小，這里我們加工的繞線輪半徑為10mm。4、繩子繞在輪上時不肯定很勻稱，若疊在一起會使繞線的半徑有變更；當(dāng)滑塊處于不同坐標(biāo)點時繩上拉力不同，假如繩子有彈性，此時繩長就會有所變更。基于上述考慮，我們選取了比較常見的縫鞋用的有機細線，這種線直徑微小不到1mm，基本沒有彈性，且質(zhì)量輕強度高，是很合適的選擇。5、在安裝時應(yīng)盡量使兩滑輪的中心、滑塊重心、線繩與輪軸相切點在同一平面內(nèi)，而且滑輪要能自由滾動盡量減小摩擦。這樣設(shè)計使電機的轉(zhuǎn)軸半徑變更量降到最小，是由于繞線重疊造成的力矩和轉(zhuǎn)動慣量的變更降到最低，有利于削減系統(tǒng)的干擾因素，提高系統(tǒng)的精度和牢靠性。3.2.2（1）單片機最小系統(tǒng)的設(shè)計核心單片機選用AT89C55WD，它是一款低電壓，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含20kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，引腳兼容89C51和89C52芯片，采納通用編程方式，片內(nèi)置通用8位中心處理器和Flash存儲單元。由于本系統(tǒng)的主要限制數(shù)據(jù)是通過查表的方式獲得的，且數(shù)據(jù)量比較大，為此我們在最小系統(tǒng)板上外擴了一塊16k的EPROM27C128。該單片機主要負責(zé)限制信號的輸入、繪圖限制算法的實現(xiàn)和兩個步進電機的驅(qū)動，同時預(yù)留出串行通訊口已接受來自從單片機的處理后的檢測信息。從單片機的工作量比較小，我們采納了比較通用的可再現(xiàn)編程的AT89S52單片機。它主要負責(zé)檢測和處理來自機械測速器和光電傳感器的信號并加以處理，同時，它還預(yù)留了實時顯示滑塊坐標(biāo)的功能。它最終把處理后得到的位置信息通過串口傳送給主單片機，進行位置校準(zhǔn)。（2）數(shù)碼管顯示和鍵盤限制電路鍵盤顯示電路的核心芯片采納INTEL公司生產(chǎn)的通用可編程鍵盤和顯示器電路的接口電路芯片8279。8279可以實現(xiàn)對鍵盤和顯示器的自動掃描，識別閉合鍵盤產(chǎn)生的抖動，實現(xiàn)顯示器動態(tài)顯示，可以節(jié)約CPU處理鍵盤和顯示器的時間，提高CPU的工作效率。另外，8279單片機的接口簡潔，工作牢靠?？梢院喕I盤顯示電路，驅(qū)動兩組四位的共陰數(shù)碼管和十六個鍵的鍵盤，為了應(yīng)用便利我們將鍵盤和8279放在了一起數(shù)碼管及其驅(qū)動電路放在了一起如圖(3)所示，74LS138也放在了顯示電路中如圖(4)所示。8279的使能端和數(shù)據(jù)端口與單片機相連，單片機對顯示的數(shù)據(jù)進行限制同時8279頁在對鍵盤進行掃描，等待觸發(fā)。8279和鍵盤電路圖圖（3）數(shù)碼管顯示電路圖圖（4）（3）電機驅(qū)動電路題目中滑塊質(zhì)量為大于100克的物體，用雙電機驅(qū)動，電機的驅(qū)動力矩不須要太大但假如沒有肯定的余量步進電機簡潔出現(xiàn)丟步現(xiàn)象，所以我們選用KVSAN公司的42BYG016型步進電機，步距角為1.8度/步，最大靜力矩900克每厘米，定位力矩小于等于150克每厘米。驅(qū)動芯片選用L298。L298是一款雙H橋驅(qū)動器可以供應(yīng)高電壓、大電流的驅(qū)動芯片。L298可以避開用分立元件帶來的設(shè)計問題，電路異樣簡潔，其最大驅(qū)動實力為36V、2A。它可以由單片機干脆驅(qū)動，輸出脈沖波型對電機進行限制，由圖可以看到，有四個輸入接口和四個輸出接口，他們分別與單片機的I/O口一一對應(yīng)我們可以看到芯片共有兩個輸入電壓，5伏為芯片工作電壓，12伏為輸出電壓。由單片機輸出的五伏弱電流信號經(jīng)過芯片內(nèi)部電路的變更輸出為12伏的恒流信號，四個輸入口A、B、C、D依次通過脈沖，例如依次是A、B、C、D電機順時針轉(zhuǎn)動，通電依次是D、C、B、A，那麼電機逆時針轉(zhuǎn)動，在電機的每一個輸出口兩端分別加一個二極管，這樣是為了防止電機在斷電的瞬間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢將器件燒毀。如圖(5)所示。42BYG016型步進電機是五線四相制電機，有五條引線與驅(qū)動芯片相連，這五根引線中有一條是公共地線，通過查找相關(guān)資料和反復(fù)試驗的基礎(chǔ)上，我們確認橙色線是地線，而且通電依次是：紅線、黃線、棕線、綠線，或通電依次相反則反向旋轉(zhuǎn)。圖(5)電機驅(qū)動電路圖（5）繩子位移量的測量采納鼠標(biāo)內(nèi)部的機械滾輪，它事實上是一個結(jié)構(gòu)簡潔奇妙的機械構(gòu)件，內(nèi)部為一個小圓盤，圓盤上是一些金屬片，滾輪帶動一個金屬觸點轉(zhuǎn)動，可使兩個引腳導(dǎo)通或斷開，當(dāng)滾輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，則可依據(jù)測量導(dǎo)通的次數(shù)來計算軸轉(zhuǎn)過的角度，繼而精確的計算線繩位移。由于滑輪上的線繩只有一圈，在滑輪上測量比較精確。但滑輪為一從動部件，繩子給其的摩擦力不足以帶動滾輪，所以將機械滾輪安裝在電機轉(zhuǎn)軸上。因為選用線繩的直徑微小，所以不會產(chǎn)生太大誤差精度還是比較高的。此部分電路特別簡潔，只需加一個5v電壓和大電阻即可。（6）紙面線段尋跡的設(shè)計方案設(shè)計：題目要求滑塊沿板上標(biāo)出的隨意曲線運動，因為曲線顏色為黑色且有肯定寬度，所以我們可以利用紅外反射式檢測器對黑色或白色有敏感反應(yīng)的特性，對坐標(biāo)紙上的黑色線進行檢測。與平常常見的小車尋跡不同，滑塊自身沒有動力，每走完一小步后都相當(dāng)于停止，所以它運動的方向很難確定，若在各方向上都進行摸索法搜尋則程序會相當(dāng)困難，也不易實現(xiàn)。為此我們在滑塊上安裝了5個紅外放射接收對管，使它們圍成一個半徑為1.5cm的圓周。我們運用的紅外放射接受對管長約8mm，所給黑線寬約1.5cm，所以以這樣圓周的方式安裝傳感器定會有某個傳感器檢測到黑線。類似盲人用探路棒探路，在已知也許方向的前提下，探到哪里沒有障礙物就向哪個方向走。因為白紙上的黑線只有一條，所以可以向檢測到黑色的那個傳感器的方向走，這樣傳感器就起到了探路棒的作用。詳細可依據(jù)相對坐標(biāo)平移的方法實現(xiàn)。電路設(shè)計：圖中光傳感器的1、2端為光放射，3、4端為光接收，當(dāng)光電反射器在黑白面上移動時，4端便得到一個變更的脈沖電壓，此電壓經(jīng)過一個施密特電路整形后得到一TTL電平傳送到單片機。為了適應(yīng)實際狀況，實行可變參考電壓，變更NE555第5腳電壓，可取得不同的回差電壓，此電壓越大電路抗干擾性越強，但觸發(fā)靈敏度越低。綜合考慮，我們?nèi)?腳電壓為3.60V。當(dāng)光電傳感器檢測到黑線時，NE555的3腳輸出低電平；反之，輸出高電平。利用下降沿可觸發(fā)89C51的中斷INTO。檢測電原理圖見圖（6）。圖（6）紅外線傳感器電路圖4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1運動機構(gòu)數(shù)學(xué)模型的建立本題的解題思路是通過變更繩長來限制滑塊的運動，所以首先我們要了解滑塊的運動規(guī)律，即滑塊坐標(biāo)與其到兩滑輪間繩長的關(guān)系，為此我們對此限制系統(tǒng)建立了一個數(shù)學(xué)模型。為了提高精度且避開浮點數(shù)處理，選取毫米為單位。首先，如圖（），選取點為模型坐標(biāo)原點，則，。當(dāng)滑塊運動到點時，設(shè)其坐標(biāo)為,若忽視上端滑輪的半徑，則有，（3—1）且初始時刻滑輪到原點間繩長的距離則滑塊由原點運動到點兩段繩分別變更的長度為，（3—2）若考慮兩滑輪的半徑時，進行平均補償則又因為題中給定左下角為直角坐標(biāo)原點，所以進行坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)化為要求的坐標(biāo)原點，則（3—3）由公式3-3我們就可以求出坐標(biāo)圖上每一點所對應(yīng)的兩個步進電機的位移輸出量，考慮到單片機的運算實力有限，我們事先把把坐標(biāo)圖上每一個格點的坐標(biāo)值都算出來，存儲到只讀存儲器中，當(dāng)單片機用到時干脆查表得到，然后再通過相應(yīng)的運算，就可以實現(xiàn)幾乎全部困難的運動曲線。4.2限制系統(tǒng)程序的設(shè)計與實現(xiàn)4.2.1（1）主單片機程序設(shè)計功能：獲得鍵盤限制信息，顯示輸入信息，輸出步進電機限制脈沖序列，串口通訊主單片機程序流程圖，起先起先輸入坐標(biāo)限制運動繪制自選圖形繪制圓形尋跡模式結(jié)束結(jié)束是否結(jié)束運動返回返回依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值是依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值圖（7）程序總體流程圖是否結(jié)束運動返回返回依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值是依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值起先起先起先起先設(shè)置滑塊運動曲線設(shè)置滑塊運動曲線等待坐標(biāo)輸入無等待坐標(biāo)輸入無計算下一點坐標(biāo)值記錄坐標(biāo)值有計算下一點坐標(biāo)值記錄坐標(biāo)值有查表得到步進電機的輸出量否起先運動查表得到步進電機的輸出量否起先運動是是依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值否否是結(jié)束運動返回是結(jié)束運動返回返回坐標(biāo)定位子程序返回繪制設(shè)曲線子程序起先起先起先起先設(shè)置滑塊運動曲線等待圓心坐標(biāo)輸入無設(shè)置滑塊運動曲線等待圓心坐標(biāo)輸入無有計算下一點坐標(biāo)值有計算下一點坐標(biāo)值查表得到步進電機的輸出量記錄坐標(biāo)值查表得到步進電機的輸出量記錄坐標(biāo)值起先運動起先運動運動到對應(yīng)坐標(biāo)值運動到對應(yīng)坐標(biāo)值返回原坐標(biāo)點否返回原坐標(biāo)點否結(jié)束運動否結(jié)束運動否是返回是是返回是返回返回畫圓子程序?qū)ほE子程序5、系統(tǒng)測試為了確定系統(tǒng)與題目要求的復(fù)合程度，我們對各項任務(wù)的完成狀況作了實際的測試。5.1測試儀器：卷尺秒表各一個5.2指標(biāo)測試自行設(shè)定運動測試要求：運動軌跡長度不小于100cm，限300秒之內(nèi)完成。實際測試：以（40，0）為起始點，做由兩個正弦曲線組成的8字形軌跡。測試結(jié)果：運動軌跡與理論曲線基本吻合，誤差最大處有2.6cm。軌跡總長約210cm，運動時間123秒。依據(jù)測試結(jié)果可看出，滑塊可以自行設(shè)定軌跡進行運動，且誤差在允許范圍內(nèi)。圓周運動測試要求：圓心可隨意設(shè)定、直徑為50cm，限300秒內(nèi)完成。測試結(jié)果：測試次數(shù)圓心坐標(biāo)最大誤差/cm運動時間/s1（50，25）1.5962(45,30)1.994