本系統(tǒng)電路連接及硬件資源分配見圖41所示。采用AT89S51單片機(jī)作為核心器件，多圈電位器為懸掛物體位置采集器件，通過ADC0832轉(zhuǎn)換位數(shù)字信號(hào)送入單片機(jī)處理，L298作為直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，以MAX7219驅(qū)動(dòng)的LED顯示和44鍵盤作為人機(jī)接口。42尋軌跡控制策略根據(jù)題目的要求，懸掛物沿曲線運(yùn)動(dòng)的軌跡分為兩段，連續(xù)段和間斷段?？刹捎?個(gè)光電一體化傳感器TCRT5000作為檢測(cè)元件，其放置方式如圖42所示。尋找黑線策略，采用模糊尋找的方式，首先物體從坐標(biāo)（0，8）運(yùn)行到坐標(biāo)（80，8），檢測(cè)這之間有無黑線，如無，則從坐標(biāo)（80，16）運(yùn)行到坐標(biāo)（0，16），再檢測(cè)這之間有無黑線，如有，則從坐標(biāo)（0，12）運(yùn)行到（80，12），檢測(cè)，如果沒有檢測(cè)到黑線，再進(jìn)一步縮小范圍從（80，14）運(yùn)行到（80，14）；如果檢測(cè)到黑線，再進(jìn)一步縮小范圍從（80，10）運(yùn)行到（80，10），當(dāng)檢測(cè)到黑線時(shí)就停下，此處將是黑線起點(diǎn)；如果沒有檢測(cè)到黑線則返回從（80，12）運(yùn)行到（0，12）檢測(cè)到的黑線即為黑線起點(diǎn)。以同樣的運(yùn)行檢測(cè)方式即可尋找出黑線的起點(diǎn)。在連續(xù)段尋跡時(shí)，通過判斷四個(gè)傳感器的16種組合狀態(tài)，使電機(jī)作出相應(yīng)的伸縮動(dòng)作。當(dāng)軌跡為間斷線時(shí)，電機(jī)拉動(dòng)傳感器在大角度方向內(nèi)位移，直到在某一方向檢測(cè)到新的黑線為止。然后再調(diào)用連續(xù)段的尋跡程序。43系統(tǒng)各模塊單元電路設(shè)計(jì)431電源部分電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)中使用了直流12V電機(jī)，其額定工作電壓為12V，而單片機(jī)額定工作電壓為5V，所以電路中采用了7805和7812作為穩(wěn)壓模塊，其最大輸出電流為15A，滿足系統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流的要求，其電路如圖431所示。432電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)物體運(yùn)動(dòng)的軌跡由電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向決定，電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的控制是通過多圈電位器對(duì)滑輪所轉(zhuǎn)的圈速進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)通過另一個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)時(shí)間進(jìn)行測(cè)量，結(jié)合兩個(gè)計(jì)數(shù)器的值，由單片機(jī)計(jì)算出電機(jī)的速度，而物體運(yùn)動(dòng)的軌跡的里程由滑輪的周長(zhǎng)和所轉(zhuǎn)的圈數(shù)來計(jì)算。本系統(tǒng)由單片機(jī)直接產(chǎn)生PWM信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)接受到相應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)時(shí)，單片機(jī)轉(zhuǎn)到中斷口處理信息，PWM信號(hào)處于停發(fā)狀態(tài)。將單片機(jī)產(chǎn)生的PWM信號(hào)經(jīng)光電隔離器耦合后，控制L298驅(qū)動(dòng)芯片來控制電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、制動(dòng)。原理圖如432所示。單片機(jī)將P12、P15作為輸出控制使能端,P12、P16作為電機(jī)一的控制端,P13、P15作為電機(jī)二的控制端。L298的兩個(gè)控制端（C、D）的工作情況由表431列出（VEN為使能端）。表431L298控制表輸入功能CHDL正轉(zhuǎn)CLDH反轉(zhuǎn)VENHCD制動(dòng)VENLCD停止433電機(jī)速度采集設(shè)計(jì)上面在方案論證中已經(jīng)提出電機(jī)速度的數(shù)據(jù)采集是通過檢測(cè)滑輪上的轉(zhuǎn)速來得到電機(jī)的速度。如圖433所示，速度采集系統(tǒng)中使用多圈電位器即圖中W1、W2進(jìn)行檢測(cè)，然后通過ADC0832進(jìn)行轉(zhuǎn)換。ADC0832是一個(gè)8位雙通道A/D轉(zhuǎn)換器件。選用的多圈電位器為10圈、47K，動(dòng)滑輪直徑為5CM，則旋轉(zhuǎn)一圈的線長(zhǎng)為L(zhǎng)5由ADC0832的分辨率得出，采集到最小線位移為L(zhǎng)L/28當(dāng)電機(jī)開始運(yùn)行時(shí)，拖動(dòng)滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)，多圈電位器和滑輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變多圈電位器的輸出電壓，A/D轉(zhuǎn)換器將多圈電位器的輸出電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)處理，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)滑輪運(yùn)轉(zhuǎn)情況精確采集。434尋跡部分電路設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，懸掛物體要沿著黑線運(yùn)行，采用反射式光電傳感器進(jìn)行探測(cè)。光電傳感器的硬件設(shè)計(jì)如圖434所示。電壓比較器LM393的同相輸入IN拉低，輸出為低電平。當(dāng)檢測(cè)到黑線時(shí)，接收管截止，同相輸入IN為高，比較器輸出為高電平。本系統(tǒng)中四個(gè)傳感器的OUT分別連接P10P13。435顯示模塊設(shè)計(jì)顯示部分電路由MAX7219、數(shù)碼管組成。采用6個(gè)LED管進(jìn)行X軸坐標(biāo)顯示、Y軸坐標(biāo)顯示。其電路圖如435所示。436鍵盤模塊電路設(shè)計(jì)圖43644鍵盤電路原理圖根據(jù)設(shè)計(jì)需求，本系統(tǒng)中使用了標(biāo)準(zhǔn)的44鍵盤，其電路原理圖如圖436所示。圖中C1C4為44鍵盤的列信號(hào)，L1L4為44鍵盤的行信號(hào)。在本系統(tǒng)中，用P00P03連接鍵盤的列信號(hào)C4C1；用P04P07連接鍵盤的行信號(hào)L4L1。在本系統(tǒng)中，S1S3、S5S7、S9S11、S13為數(shù)字鍵，如圖28，S4、S8、S12、S14S16為功能鍵，S2、S5、S7、S10為雙功能鍵。主要功能如圖437所示。123方式456X789Y0設(shè)置啟動(dòng)確認(rèn)圖43744鍵盤功能圖設(shè)置鍵手動(dòng)對(duì)位或任意設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)參數(shù)鍵，按下后用上、下、左、右鍵可進(jìn)行手動(dòng)對(duì)位控制，然后按確認(rèn)鍵確認(rèn)，圖438所示。圖438設(shè)置鍵操作圖方式鍵首先按下方式鍵，然后按數(shù)字鍵選擇方式再確認(rèn)，方式有以下幾種方式1歸位，讓物體自行回到原點(diǎn)。方式2作自行設(shè)定的運(yùn)動(dòng)。方式3畫圓，首先利用數(shù)字鍵設(shè)置圓半徑進(jìn)行確認(rèn)后，再按啟動(dòng)鍵運(yùn)行。方式4定點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，首先利用數(shù)字鍵設(shè)置一個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)的X、Y值進(jìn)行確認(rèn)后，