TOP17【毕业设计】悬挂运动控制系统的设计.doc文档免费在线阅读

由于大赛的时间短，工作量大，同时对可靠性要求也比较高，基于以上的考虑，我们选了方案三，利用集成芯片来驱动步进电机。

控制器模块根据题目的要求控制器主要用于电机的控制，传感器信号的接收与辨认数码管显示的管理和键盘的扫描，对于控制器的选择有以下两种方案方案采用作为系统的控制器。

可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，易于进行功能扩展。

适合作为大规模实时系统的控制核心，但由于题目对数据处理的速度要求不高，的高速处理能力得不到充分的体现，其成本偏高，同时芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。

方案采用公司的和作为系统控制器的双方案，分别负责步进电机的控制和传感元件的数据采集与处理。

单片机具有灵活性大，技术成熟和成本低等优点非常适合本控制系统的确定位，达到题目要求十分困难。

方案二使用继电器对步进电机控制。

通过开关的切换，实现对电机的各相绕组分时通入脉冲达到换向和调速的功能，优点是电路非常简单，缺点是继电器的相应时间慢，机械结构易损坏，寿命减速电机共同带动滑块达到控制的目的。

由达林顿管组成的型电路。

用单片机控制达林顿管，使之工作在占空比可调的开关状态，可以简单的实现转速和方向的控制，稳定性极强，是广泛采用的调速的方法，但是不能精图所示。

对各模块的实现，分别有以下些不同的设计方案。

图系统组成电动机驱动调速模块根据题目的要求，电机控制部分要求的控制精度高，定位要准确。

经过分析，有以下三个方案可以选择方案采用两个直流他。

方案比较与论证根据题目的技术指标和要求，系统可分为机械部分控制部分和信号检测部分。

具体可划分为滑块位移检测模块，纸面线段寻迹模块，键盘，控制模块，显示模块，电机驱动模块电机系统绘图装置。

如，线宽，总长度约，颜色为黑色曲线的前部分是连续的，长约后部分是两端总长约的间断线段，间断距离不大于沿连续曲线运动限定在秒内完成，沿间断曲线运动限定在秒内完成其秒内完成物体从左下角坐标原点出发，在秒内到达设定的个坐标点两点间直线距离不小于。

发挥部分能够显示物体中画笔所在位置的坐标控制物体沿板上标出的任意曲线运动，曲线在测试时现场标出方式任意设定坐标点参数控制物体在的范围内做自行设定的运动，运动轨迹长度不小于，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限秒内完成控制物体做圆心可任意设定直径为的圆周运动，限。

物体的形状不限，质量大于克。

物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。

板上标有间距为的浅色坐标线，左下角为直角坐标原点。

设计要求基本要求控制系统能够通过键盘或其他原点设计任务及要求设计任务设计电机控制系统，控制物体在倾斜的板上运动。

在白色底板上固定两个滑轮，两只电机，通过穿过滑轮的吊绳控制物体在板上运动，运动范围为原点设计任务及要求设计任务设计电机控制系统，控制物体在倾斜的板上运动。

在白色底板上固定两个滑轮，两只电机，通过穿过滑轮的吊绳控制物体在板上运动，运动范围为。

物体的形状不限，质量大于克。

物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。

板上标有间距为的浅色坐标线，左下角为直角坐标原点。

设计要求基本要求控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数控制物体在的范围内做自行设定的运动，运动轨迹长度不小于，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限秒内完成控制物体做圆心可任意设定直径为的圆周运动，限秒内完成物体从左下角坐标原点出发，在秒内到达设定的个坐标点两点间直线距离不小于。

发挥部分能够显示物体中画笔所在位置的坐标控制物体沿板上标出的任意曲线运动，曲线在测试时现场标出，线宽，总长度约，颜色为黑色曲线的前部分是连续的，长约后部分是两端总长约的间断线段，间断距离不大于沿连续曲线运动限定在秒内完成，沿间断曲线运动限定在秒内完成其他。

方案比较与论证根据题目的技术指标和要求，系统可分为机械部分控制部分和信号检测部分。

具体可划分为滑块位移检测模块，纸面线段寻迹模块，键盘，控制模块，显示模块，电机驱动模块电机系统绘图装置。

如图所示。

对各模块的实现，分别有以下些不同的设计方案。

图系统组成电动机驱动调速模块根据题目的要求，电机控制部分要求的控制精度高，定位要准确。

经过分析，有以下三个方案可以选择方案采用两个直流减速电机共同带动滑块达到控制的目的。

由达林顿管组成的型电路。

用单片机控制达林顿管，使之工作在占空比可调的开关状态，可以简单的实现转速和方向的控制，稳定性极强，是广泛采用的调速的方法，但是不能精确定位，达到题目要求十分困难。

方案二使用继电器对步进电机控制。

通过开关的切换，实现对电机的各相绕组分时通入脉冲达到换向和调速的功能，优点是电路非常简单，缺点是继电器的相应时间慢，机械结构易损坏，寿命较短，可靠性不高。

方案三使用驱动芯片对步进电机控制。

驱动芯片电路简单，可靠性高，单片机可纸面线段寻迹模块滑块位移检测模块控制器模块键盘显示模块电机驱动模块绘图装置电机系统以直接驱动。

电机的调速和位移量控制，可以通过软件实现，变化范围大，容易实现，反应速度快。

由于大赛的时间短，工作量大，同时对可靠性要求也比较高，基于以上的考虑，我们选了方案三，利用集成芯片来驱动步进电机。

控制器模块根据题目的要求控制器主要用于电机的控制，传感器信号的接收与辨认数码管显示的管理和键盘的扫描，对于控制器的选择有以下两种方案方案采用作为系统的控制器。

可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，密度高，易于进行功能扩展。

适合作为大规模实时系统的控制核心，但由于题目对数据处理的速度要求不高，的高速处理能力得不到充分的体现，其成本偏高，同时芯片的引脚较多，实物硬件电路板布线复杂，加重了电路设计和实际焊接的工作。

方案采用公司的和作为系统控制器的双方案，分别负责步进电机的控制和传感元件的数据采集与处理。

单片机具有灵活性大，技术成熟和成本低等优点非常适合本控制系统的要求。

基于以上分析，我们决定采用方案二。

单片机最小系统电路图图滑块位移检测模块方案将鼠标作为滑块，根据鼠标原理进行定位。

机械式鼠标由鼠标底部的橡胶滚球带动两根成度排列的定位轴，定位轴的两端连接着圆形的光学编码器，橡胶滚球会带动光学编码器上的圆盘转动，光电管就会收到断续的信号。

这样控制系统可以片机，进行位置校准。

数码管显示和键盘控制电路键盘显示电路的核心芯片采用公司生产的通用可编程键盘和显示器电路的接口电路芯片。

可以实现对键盘和显示器的自动扫描，识别闭合键盘产生的抖动，实现显示器动态显示，可以节省处理键盘和显示器的时间，提高的工作效率。

另外，单片机的接口简单，工作可靠。

可以简化键盘显示电路，驱动两组四位的共阴数码管和十六个键的键盘，为了应用方便我们将键盘和放在了起数码管及其驱动电路放在了起如图所示，也放在了显示电路中如图所示。

的使能端和数据端口与单片机相连，单片机对显示的数据进行控制同时页在对键盘进行扫描，等待触发。

和键盘电路图图数码管显示电路图图电机驱动电路题目中滑块质量为大于克的物体，用双电机驱动，电机的驱动力矩不需要太大但如果没有定的余量步进电机容易出现丢步现象，所以我们选用公司的型步进电机，步距角为度步，最大静力矩克每厘米，定位力矩小于等于克每厘米。

驱动芯片选用。

是款双桥驱动器可以提供高电压大电流的驱动芯片。

可以避免用分立元件带来的设计问题，电路异常简洁，其最大驱动能力为。

它可以由单片机直接驱动，输出脉冲波型对电机进行控制，由图可以看到，有四个输入接口和四个输出接口，他们分别与单片机的口对应相连，还有两个控制使能端，控制输出。

为了节省单片机资源我们将两个使能端都直接置高，使输出仅由单片机控制，使得控制更灵活方便又节约资源。

我们可以看到芯片共有两个输入电压，伏为芯片工作电压，伏为输出电压。

由单片机输出的五伏弱电流信号经过芯片内部电路的变化输出为伏的恒流信号，四个输入口依次通过脉冲，例如顺序是电机顺时针转动，通电顺序是，那麼电机逆时针转动，在电机的每个输出口两端分别加个二极管，这样是为了防止电机在断电的瞬间产生的感应电动势将器件烧毁。

如图所示。

型步进电机是五线四相制电机，有五条引线与驱动芯片相连，这五根引线中有条是公共地线，通过查找相关资料和反复试验的基础上，我们确认橙色线是地线，而且通电顺序是红线黄线棕线绿线，或通电顺序相反则反向旋转。

图电机驱动电路图绳子位移量的测量采用鼠标内部的机械滚轮，它实际上是个结构简单巧妙的机械构件，内部为个小圆盘，圆盘上是些金属片，滚轮带动个金属触点转动，可使两个引脚导通或断开，当滚轮连续转动时，则可根据测量导通的次数来计算轴转过的角度，继而精确的计算线绳位移。

由于滑轮上的线绳只有圈，在滑轮上测量比较精确。

但滑轮为从动部件，绳子给其的摩擦力不足以带动滚轮，所以将机械滚轮安装在电机转轴上。

因为选用线绳的直径极小，所以不会产生太大误差精度还是比较高的。

此部分电路十分简单，只需加个电压和大电阻即可。

纸面线段寻迹的设计方案设计题目要求滑块沿板上标出的任意曲线运动，因为曲线颜色为黑色且有定宽度，所以我们可以利用红外反射式检测器对黑色或白色有敏感反应的特性，对坐标纸上的黑色线进行检测。

与平时常见的小车寻迹不同，滑块自身没有动力，每走完小步后都相当于停止，所以它运动的方向很难确定，若在各方向上都进行试探法搜索则程序