即用已调的红外线垂直射到板面，经反射后转换为电信号送入单片机处理，这是种很普遍的应用，但是它存在着缺点由于反射距离较短，红外反射功率小，如果板面的纸凹凸不平或白纸表面有杂物，也会使单片机误判。由于板面的黑线可能是墨水或者胶布，两种虽然都是黑色，但经实际应用发现其反光程度均不同，也会对红外传感器造成定的干扰。方案二采用多路阵列式光敏电阻组成的光电探测器。因为光敏电阻探测到黑线时，黑线上方的电阻值发生变化，经过电压比较器比较将信号送给单片机处理，从而控制物体做相应的动作。光敏电阻对环境光的识别，要求考虑外界环境光的影响，测试时可能在室内或室外，为了消除外界光照强度的干扰，在每个光敏电阻旁边加了个高亮度发光二极管，这样每个光敏电阻的环境样，即使在黑暗的条件下也可以正常工作。测试结果表明使用这种方法就可以消除外界光的干扰。基于上面的讨论，选用了抗干扰能力强的方案二。显示方案方案采用数码管显示器。数码管亮度高，醒目，但是其电路复杂，占用资源较多，显示信息量较小。方案二采用汉字液晶显示器。有明显的优点微功耗尺寸小，超薄轻巧显示信息量大字迹清晰美观视觉舒适可以用中文液晶进行菜单显示，使整个控制系统更加人性化。基于上面的比较分析和现有的器件，拟选用方案二。二系统的具体设计与实现系统的总体设计方案如图所示采用凌阳位单片机作为运动物体的控制中心，进行数学计算对光电传感器送来的信号进行处理来控制运动物体的运行方向计算运行物体的坐标位置数据显示键盘控制等。图系统原理图系统硬件设计与计算电机驱动电路的设计与实现图电机驱动电路具体电路如图，该电路采用驱动芯片，驱动芯片是性能优越的小型直流电机驱动芯片之。它可被用来驱动两个直流电机或者是个步进电机。在的电压下，可以提供的驱动电流。还有过热自动关断功能，并有反馈电流检测功能，符合电机驱动的需要。由于采用的是步进电机，所以对电机的驱动必须是采用脉冲控制。本作品中的控制系统采用电源，电机驱动的电源也使用。基于稳定性考虑，我们运用了光耦集成块，将主控制部分电源与电机驱动部分的电源隔离开来，这样减少电机对主控制电路的干扰。黑线探测设计与实现利用该模块探测板面黑线的原理是光线照射到板面并反射，由于黑线和白纸的反射系数不同，黑线上方的电阻值发生变化，经过电压比器比较将信号送给单片机处理。电路示意图如图电压比较器电压比较器单片机单片机,为光敏电阻黑色引导线,为光敏电阻图黑线探测示意图本电路如图利用光敏电阻在不同的光照的条件下电阻变化的原理。根据第几路的光敏检测到黑线来控制步进电机的转向。将光敏电阻分为前后左和右四个方向，设计为字形。采用组两个探测头，当出现个探测头的误判时，可以通过软件禁止物体跑出轨迹。当探测头检测到黑线时，物体左走，同时禁止物体右转防止跑出黑线，直到中间的探测头或探测头再次检测到黑线证明物体已经回到黑线上才向前走，这样就可以保证物体不会跑出黑线。在试验时采用的电路如图。图黑线探测原理图由于在正常状态下每个光敏电阻感光量相同,通过调节电位器，使得电压比较器输出为零，当内侧黑线两侧的光敏电阻进入黑色引导带时，感光量大大改变，电压比较器翻转电压为高电平。将电平变化送到单片机控制物体的调整体，可以使用语言和汇编语言混合编程，编译效率高，在线调试方便。具体程序略。转换成相对坐标图多边形逼近法画圆流程图结束调用画线的简易算法计算递推公式系数计算多边形的边数和圆心角或开始实际测试测试设备模拟行使路线示意图见试题题卷尺精度秒表精度坐标纸采用喷塑坐标纸调试中易于擦洗无用的画笔轨迹走自行运动实际测量结果第次走实际测量结果到达目的坐标，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，运行时间为秒。第二次走实际测量结果离达目的坐标，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，运行时间为秒。第三次走实际测量结果离达目的坐标，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，运行时间为秒。第四次走实际测量结果离达目的坐标，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，运行时间为秒。第五次走实际测量结果离达目的坐标，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，运行时间为秒。第六次走实际测量结果离达目的坐标，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，运行时间为秒。六次运行物体离达目的坐标最大误差为，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差。平均运行时间约为秒。达到了预期的效果。画圆实际测量结果画圆测试结果如下表第次画圆以,为圆心，对圆周进行个点采样圆上的坐标物体实际坐标最大误差为，运行时间为秒，画笔曲线接近圆。第二次画圆以,为圆心，对圆周进行个点采样圆上的坐标物体实际坐标最大误差为，运行时间为秒画，画笔曲线接近圆。第三次画圆以,为圆心，对圆周进行个点采样圆上的坐标物体实际坐标最大误差为，运行时间为秒，画笔曲线接近圆。三次画圆，运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，平均运行时间约为秒，达到了预期的效果。走黑线实际测量结果第次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒。第二次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒。第三次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒。第四次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒。第五次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差。走过第个断点，走断续线段运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒，第个间断线段运行时间为秒。第六次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差。走过第个断点，走断续线段运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒，第个间断线段运行时间为秒。第七次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差。走过第二个断点，走断续线段运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒，两个间断线段运行时间共为秒。第八次走黑线走完连续线段，运动轨迹与预期轨迹之间的偏差。走过第二个断点，走断续线段运动轨迹与预期轨迹之间的偏差，连续线段运行时间为秒，两个间断线段运行时间共为秒。八次运行物体运动轨迹与预期轨迹之间的最大偏差，连续线段平均运行时间约为秒，间断线段平均运行时间约为秒，达到了预期的效果。其他附加功能语音播报功能用秒表计时结果与单片机语音播报物体运行时间相符。红外无线控制控制台红外无线控制控制台硬件已经完成，但是由于时间问题，红外无线控制台的软件没有加到主体程序里，没有进行该项测试。结论本作品采用凌阳位单片机作为运动物体的控制中心，具有比单片机更多更强的功能。使用单片机的语音功能给本作品带来了很多趣味。采用主控制电路电源与电机电源光电隔离，减少电机对主控制电路的干扰。采用多边形逼近法画圆和优化算法进行自动控制，实现了准确的定位。参考资料北阳资料语言在凌阳十六位单片机中的应用罗亚非凌阳十六位单片机应用基础北京航空航天大学出版社徐爱钧单片机高级语言环境编程与应用电子工业出版社凌阳单片机网陈振初,蔡宣平计算机图形显示原理软件国防科技大学出版社王力虎李红波控制及接口程序设计实例科学出版社李朝青无线发送接收芯片及其数据通信技术选编何立民单片及应用技术选编肖景和赵健实用遥控电路涂时亮张友德单片微机控制技术复旦大学出版社悬挂运动控制系统摘要本系统采用凌阳位单片机作为控制中心，由直流步进电机红外收发对管键盘及中文液晶显示屏构成的悬挂运动控制系统。该系统能自由控制悬挂物体完成自行设定运动画圆运动沿黑线运动等，并能正确显示物体到达的坐标位置。关键词单片机中文液晶显示屏逼近画圆算法方案的选择与论证单片机选择方案采用传统的位单片机作为运动物体的控制中心。单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单，空间小等缺点。本题目在确定圆周坐标值时，需要进行大量的浮点数运算，若采用需要做，来扩展其内存空间，其硬件工作量必然大大增多。方案二采用位单片机作为运动物体的控制中心。具有丰富的资源，空间大指令周期短运算速度快低功耗低电压可编程音频处理，易于编写和调试等优点。尤其在复杂的数学运算，其运算速度快，精度高，在控制步进电机时运行速度比般单片机快。基于上述分析，拟选择方案二。电动机选择方案用步进电机实现物体的精确定位和方向控制。步进电机是种脉冲控制电机，它是种能将脉冲信号转换为角位移的数模转换器，可广泛用于无需反馈控制但要求有精确位置的场合。方案二采用带旋转编码器控制直流电机，电机运转平稳，精度可以得到保证。但其驱动电路复杂，在短时间内难与实现。在本题中因考虑到控制画笔画图准确性和电路的复杂性，拟选择选用方案，并采用控制性能高的步进电机来控制运动物体。控制物体运动算法方案直线插补法。直线插补法是在绘图系统中常用的种逐点比较算法。它的原理是执行机构每走步，都要和给定轨迹上的坐标值进行次比较，看当前位置和轨迹位置的关系，从而确定下步的进给方向。如果当前位置在给定轨迹的下方，下步向给定轨迹的上方走，反之则相反。如果当前位置在给定轨迹的里面，下步向给定轨迹的外面走，反之则相反。这样走步看步，决定下步走向，形成逐点比较,使走线逼近给定轨迹。方案二直线简易算法。这种算法是根据计算机图形学中直线的显示方法改变而来，基本原理也是逐点比较，执行机构根据当前位置和轨迹位置的关系，从而确定下步的进给方向，但是数据的处理过程不同。在直线插补法中，次循环只能确定个走向向或向，而在直线简易算法中，次循环可以走两步，这样可以大大提高效率。同时，直线插补法要考虑象限的问题，不同的象限有不同的计算公式，而直线简易算法绕开了象限的问题，可以节省很多代码。结合软件编程的难易和上面的比较，拟选择选用方案二。黑线探测模块方案采用红外反射式探测，即用已调的红外线垂直射到板面，经反射后转换为电信号送入单片机处理