1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 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-61.2.1基本要求- -61.2.2發(fā)揮部分 -6第二章 模塊方案比較與論證- 72.1 電動機驅(qū)動調(diào)速模塊 - 72.2 控制器模塊-8 2.3 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-103.2.2智能控制部分的設(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 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計與實現(xiàn)-164.2.1 控制

2、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-185.2.1自行設(shè)定運動測試-185.2.2圓周運動測試-185.2.3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)的控制部分采用兩塊單片機實現(xiàn)（AT89C55和AT89C52），主單片機用于控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)采用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)動電路采用雙H橋結(jié)構(gòu)的L298電機驅(qū)動芯片，由主單片機輸出環(huán)形脈沖序列直接驅(qū)動。本題的難點在于控制算法的實現(xiàn)，我們對控制系統(tǒng)進行了精確

3、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控制輸出量。我們的控制系統(tǒng)達到了很好的控制精度，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AbstractThe control part of this system is based on two microcontrollers ( AT89C55 and AT89S52), one used for the input signal of control and the drive of the step motor, the o

4、ther used for slippery piece of the signal examination and displaying the coordinate of the solid hour at any time. And the drawing system is carrying out by two fourphase step motors, which are drived directly by integrated chip L298 that has double H bridges structure of the electric circuit, and

5、its circuit driving pulses are given directly by the primary microcontroller. A difficult point in the problem is how to carry out the control arithmetic, for which, we set up the precise mathematics mold of the control system. The mold could describe the strict relationship of the step motors outpu

6、ts and the coordinates of the slipper for drawing at every point in the drawing area. We stored all the coordinate data in a ROM, and we can get the data by table look-up way when the coordinate is used in running course. By this way, our control system form to a very high precision, and we complete

7、 about all the task well.Key word: microcontroller, step motor , mathematics molding, table look-up1、設(shè)計任務(wù)及要求1.1設(shè)計任務(wù)： 設(shè)計一電機控制系統(tǒng)，控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控制一物體在板上運動，運動范圍為。物體的形狀不限，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： 1.2.1基本要求：（1） 控制系統(tǒng)能夠通過鍵盤或其他方式任意設(shè)定坐標(biāo)點參數(shù)；

8、（2） 控制物體在的范圍內(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；（3） 控制物體做圓心可任意設(shè)定、直徑為的圓周運動，限秒內(nèi)完成；（4） 物體從左下角坐標(biāo)原點出發(fā)，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）。1.2.2發(fā)揮部分（1） 能夠顯示物體中畫筆所在位置的坐標(biāo)；（2） 控制物體沿板上標(biāo)出的任意曲線運動，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；（3） 其他。2、方案比較與論證根據(jù)題目的技術(shù)指

9、標(biāo)和要求，系統(tǒng)可分為機械部分、控制部分和信號檢測部分。具體可劃分為滑塊位移檢測模塊，紙面線段尋跡模塊，鍵盤，控制模塊，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滑塊位移檢測模塊控制器模塊鍵盤電機系統(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)速模塊根據(jù)題目的要求，電機控制部分要求的控制精度高，定位要準(zhǔn)確。經(jīng)過分析，有以下三個方案可以選擇方案一：采用兩個直流減速電機共同帶動滑塊達到控制的目的。由達林頓管組成的H型PWM電路。用單片機控制達林頓管，使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，可以簡單的

10、實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制，穩(wěn)定性極強，是廣泛采用的調(diào)速的方法 ，但是不能精確定位，達到題目要求十分困難。方案二：使用繼電器對步進電機控制。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)點是電路非常簡單，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，可靠性不高。方案三：使用驅(qū)動芯片對步進電機控制。驅(qū)動芯片電路簡單，可靠性高，單片機可以直接驅(qū)動。電機的調(diào)速和位移量控制，可以通過軟件實現(xiàn)，變化范圍大，容易實現(xiàn)，反應(yīng)速度快。由于大賽的時間短，工作量大，同時對可靠性要求也比較高，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 控制器模塊根據(jù)題目的要

11、求控制器主要用于電機的控制，傳感器信號的接收與辨認數(shù)碼管顯示的管理和鍵盤的掃描，對于控制器的選擇有以下兩種方案：方案1：采用FPGA作為系統(tǒng)的控制器。FPGA可以實現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯功能，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)的控制核心，但由于題目對數(shù)據(jù)處理的速度要求不高，F(xiàn)PGA的高速處理能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復(fù)雜，加重了電路設(shè)計和實際焊接的工作。方案2：采用ALTMEL公司的AT89C55和AT89S52作為系統(tǒng)控制器的雙CPU方案，分別負責(zé)步進電機的控制和傳感元件的數(shù)據(jù)采集與處理。單片機具有靈活性大，技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點

12、、非常適合本控制系統(tǒng)的要求?；谝陨戏治?，我們決定采用方案二。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，根據(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。這樣控制系統(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，由于重力原因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，對比度強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)

13、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，且定位準(zhǔn)確精密，但對于光電鼠標(biāo)的輸出信號掌握不算成熟，而且不便于單片機利用和控制，在使用上有一定的障礙。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，測試簡單，通過建立數(shù)學(xué)模型即可實現(xiàn)，且有較準(zhǔn)確的控制精度?；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）采用霍爾集成片。（2）采用斷續(xù)式光電開關(guān)。（3）采用鼠標(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

14、件，在工業(yè)上得到廣泛采用。但此題中沒有較大的輪軸，磁片密集安裝十分困難，容易產(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復(fù)雜，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，電路最為簡單，因此擬采用第三種。2.4 紙面線段尋跡模塊探測黑線的大致原理是：光線照射到路面并反射，由于黑線和白紙的反射系數(shù)不同，可根據(jù)接收到的反射光強弱判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發(fā)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，一旦外界光亮條件改變，很可能造成誤判和漏判；雖然采取超高亮發(fā)光管可以降低一定的干擾，但這

15、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。由于采用紅外管代替普通可見光管，可以降低環(huán)境光源干擾，但如果直接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，仍然容易受到干擾。方案三：脈沖調(diào)制的反射是紅外反射-接收器。考慮到環(huán)境光干擾主要是直流分量，如果采用帶有交流分量的調(diào)制信號，則可大幅度減少外界干擾?；谏鲜隼碚摲治?，擬采用方案三。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)計中運用了自動控制技術(shù)和電子技術(shù)，系統(tǒng)可分為機械制作和智能控制部分。 機械加工部分：為了達到所要求的控制精度，它是整個作

16、品的基礎(chǔ)，是制作成功的保證。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。 電氣和智能控制部分：單片機將控制信號傳輸?shù)诫妱訖C，電動機完成對控制信號的響應(yīng)。它包括：單片機最小系統(tǒng)板、數(shù)碼管顯示和鍵盤控制電路、電機驅(qū)動電路。完成整個系統(tǒng)的顯示控制功能。3.2系統(tǒng)主要單元模塊的設(shè)計與實現(xiàn)3. 2.1 機械部分的設(shè)計 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。按照要求固定滑輪和電機，為了方便連接，電機放在木板上方。滑輪是專門為這個作品設(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

17、能夠減小轉(zhuǎn)動慣量，同時也增大了電機的驅(qū)動能力。導(dǎo)線選取的是彈性形變十分小、質(zhì)量輕、高強度的有機細線。這樣使電機的轉(zhuǎn)軸半徑變化量降到最小，是由于繞線重疊造成的力矩和轉(zhuǎn)動慣量的變化降到最低，有利于減少系統(tǒng)的干擾因素，提高系統(tǒng)的精度和可靠性。 由于本設(shè)計方案通過控制步進電機轉(zhuǎn)數(shù)來改變繩長從而控制滑塊運動，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。1、 按照要求固定滑輪和電機，為了方便連接，電機放在木板上方。2、 滑輪是專門為這個作品設(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)動能力。3、步進電機每步的角度確定，精度取

18、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、繩子繞在輪上時不一定很均勻，若疊在一起會使繞線的半徑有變化；當(dāng)滑塊處于不同坐標(biāo)點時繩上拉力不同，如果繩子有彈性，此時繩長就會有所變化?；谏鲜隹紤]，我們選取了比較常見的縫鞋用的有機細線，這種線直徑極小不到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)軸半徑變化量降到最小，是由于繞線重疊造成的力矩和轉(zhuǎn)動慣量的變化降到最低，有利于減少系統(tǒng)的干擾因素，提高系統(tǒng)的精度和可靠性。3.

19、2.2智能控制部分的設(shè)計 （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20k bytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲器和256 bytes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，采用通用編程方式，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲單元。由于本系統(tǒng)的主要控制數(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EPROM 27C128。該單片機主要負責(zé)控制信號的輸入、繪圖控制算法的實現(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

20、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，我們采用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)碼管顯示和鍵盤控制電路鍵盤顯示電路的核心芯片采用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)省CPU處理鍵盤和顯示器的時間，提高CPU的工作效率。另外，8279單片機的接口簡單，工作可靠?？梢?/p>

21、簡化鍵盤顯示電路，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)用方便我們將鍵盤和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)進行控制同時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)動力矩不需要太大但如果沒有一定的余量步進電機容易出現(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

22、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)動器可以提供高電壓、大電流的驅(qū)動芯片。L298可以避免用分立元件帶來的設(shè)計問題，電路異常簡潔，其最大驅(qū)動能力為36V、2A。它可以由單片機直接驅(qū)動，輸出脈沖波型對電機進行控制，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)相連，L298還有兩個控制使能端，控制輸出。為了節(jié)省單片機資源我們將兩個使能端都直接置高，使輸出僅由單片機控制，使得控制更靈活方便又節(jié)約資源。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

23、變化輸出為12伏的恒流信號，四個輸入口A、B、C、D依次通過脈沖 ，例如順序是A、B、C、D電機順時針轉(zhuǎn)動，通電順序是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，而且通電順序是：紅線、黃線、棕線、綠線，或通電順序相反則反向旋轉(zhuǎn)。 圖(5) 電機驅(qū)動電路圖（5）繩子位移量的測量采用鼠標(biāo)內(nèi)部的機械滾輪，它實際上是一個結(jié)構(gòu)簡單巧妙的機械

24、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，則可根據(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極小，所以不會產(chǎn)生太大誤差精度還是比較高的。此部分電路十分簡單，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)出的任意曲線運動，因為曲線顏色為黑色且有一定寬度，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

25、上的黑色線進行檢測。與平時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試探法搜索則程序會相當(dāng)復(fù)雜，也不易實現(xiàn)。為此我們在滑塊上安裝了5個紅外發(fā)射接收對管，使它們圍成一個半徑為1.5cm的圓周。我們使用的紅外發(fā)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，在已知大概方向的前提下，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。具體可根據(jù)相對坐標(biāo)平移的辦法實現(xiàn)。電路設(shè)計

26、：圖中光傳感器的1、2端為光發(fā)射，3、4端為光接收，當(dāng)光電反射器在黑白面上移動時，4端便得到一個變化的脈沖電壓，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)實際情況，采取可變參考電壓，改變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改變繩長來控制滑塊的運動，

27、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，為此我們對此控制系統(tǒng)建立了一個數(shù)學(xué)模型。為了提高精度且避免浮點數(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,若忽略上端滑輪的半徑，則有， （31）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改變的長度為， （32）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 （33） 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能力有限，我們事先把把坐標(biāo)圖上

28、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)單片機用到時直接查表得到，然后再通過相應(yīng)的運算，就可以實現(xiàn)幾乎所有復(fù)雜的運動曲線。4.2 控制系統(tǒng)程序的設(shè)計與實現(xiàn)4.2.1 控制程序總體設(shè)計 （1）主單片機程序設(shè)計 功能：獲取鍵盤控制信息，顯示輸入信息，輸出步進電機控制脈沖序列，串口通訊 主單片機程序流程圖，開始輸入坐標(biāo)控制運動繪制自選圖形繪制圓形尋跡模式結(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 開始開始設(shè)置滑塊運動曲線等待坐標(biāo)輸入無計算下一點坐標(biāo)值記錄坐標(biāo)值有查表得到步進電機的輸出量否開始運動是依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值依次運動到對應(yīng)坐標(biāo)值否是結(jié)

29、束運動返回返回坐標(biāo)定位子程序 繪制設(shè)曲線子程序開始開始設(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)值查表得到步進電機的輸出量記錄坐標(biāo)值開始運動運動到對應(yīng)坐標(biāo)值返回原坐標(biāo)點否結(jié)束運動否 是返回是返回畫圓子程序 尋跡子程序 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)的完成情況作了實際的測試。5.1測試儀器：卷尺 秒表 各一個5.2指標(biāo)測試5.2.1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

30、時間123秒。 根據(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)。 5.2.2圓周運動測試要求：圓心可任意設(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）1.5 96 2(45, 30) 1.994 3 (60, 40) 1.2 90可以看出滑塊的圓周運動達到題目要求，但實際畫出的軌跡不是很光滑，呈階梯狀，這是由于圓的運動分割成小段直線，限于步進電機的步長，圓周不可能無限細分。5.2.3鍵盤輸入坐標(biāo)點并運動到該點的測試 要求：物體從左下角坐標(biāo)遠點出發(fā)，在150秒內(nèi)到達設(shè)定的一個坐標(biāo)點。測試結(jié)果：測試次數(shù)設(shè)定的坐標(biāo)誤差/cm運動時間