基于单片机的悬挂运动控制系统论文

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1、悬挂运动控制系统【摘要】本系统采用凌阳16位单片机SPCE061A作为控制中心，由直流步进电机、红外收发对管、4*4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】SPCE061A单片机中文液晶显示屏逼近画圆算法AControlSystemForSuspensionMovement[Abstract]ThisdesignusesSPCE061Aasthecontrolcoretobuildasuspensionmovementcontrolsystemwhichconsists

2、ofaDCstepmotor,infraredemittingtube,4X4keyboardandanLCDdisplayscreenforChinesecharacters.Thesystemcancontrolthesuspendedobjectstocompletethemovementssetbyitself,suchasdrawingthecircles,movingalongtheblacklinesanddoingothermovements.Italsocandisplaythecorrectlocationofthecoordinatewheretheobje

3、ctreaches.Key words:SPCE061ASinglechip，ChinesecharactersLCD，ClosingAlgorithmforcircledrawing一、方案的选择与论证1、单片机选择方案一：采用传统的8位89C51单片机作为运动物体的控制中心。51单片机具有价格低廉,使用简单等特点，但其运算速度低，功能单一，RAM、ROM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89C51需要做RAM，ROM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16位单片机SPCE061A作为运动物体的控制中心。SPCE061A

4、具有丰富的资源：RAM，ROM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一般51单片机快。基于上述分析，拟选择方案二。2、电动机选择方案一：用步进电机实现物体的精确定位和方向控制。步进电机是一种脉冲控制电机，它是一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

5、一，并采用控制性能高的步进电机来控制运动物体。3、控制物体运动算法方案一：直线插补法。直线插补法是在绘图系统中常用的一种逐点比较算法。它的原理是：执行机构每走一步，都要和给定轨迹上的坐标值进行一次比较，看当前位置和轨迹位置的关系，从而确定下一步的进给方向。如果当前位置在给定轨迹的下方，下一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，下一步向给定轨迹的外面走，反之则相反。这样走一步看一步，决定下一步走向，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

6、轨迹位置的关系，从而确定下一步的进给方向，但是数据的处理过程不同。在直线插补法中，一次循环只能确定一个走向（X向或Y向），而在直线简易算法中，一次循环可以走两步，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。4、黑线探测模块方案一：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，这是一种很普遍的应用，但是它存在着缺点：（1）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

7、误判。（2）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一定的干扰。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一个高亮度发光二极管，这样每个光敏电阻的环境一样，即使在黑暗的条