悬挂运动控制系统
悬挂运动控制系统的设计
Ｔ ｃ ｎ ｌ ｇ ．Ｇ ｎ ｈ ｕ ３ １０ ） ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ａ ｚ ｏ ４ ０ ０
维普资讯
ｌ 。 ＿ ｜
。
＿ 。’
●
悬 挂
运动 控制系统的设计
ｔ ｅ Ｄ ｓ ｇ ｆ Ｓ ｓ ｅ ｄ ｄ Ｍ ｖ ｍ ｎ ｏ ｔ ｏ Ｓ ｓ ｅ ｈ ｅ ｉｎ ｏ ｕ ｐ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅ ｔＣ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔｍ
２ 悬挂运动控制系统的软件设计 敏 件 用 Ｃ语 言 编 写 实现 电机 转 速 控 制 ，圆 轨
Ｌ石 － 聂
—－——＿ Ｌ—广—— Ｔ Ｊ ｌ ●
厂
标 望 运 速 。 和希 的 行 度
Ｌ ＿ Ｌ９ １ 一按 Ｌ教显 迹 制 黑 红 检 、 据 示 功 — 一 Ｐ３ —＿ 键Ｅ 码示Ｊ 控 、 线 外 测 数 显 等 能 叫 Ｃ２ Ｄ Ｊ ＿ ２１ 耋 鼍 ． ｊ ． ｌ ｌ 一Ｍ４ ｝ ＋ Ｃ吣跏动ｌ ＿ ］ 赢黼 莓 喾
图一 系统总体框图 电机 采用纯 粹数 字拉 制的 步进 屯机 ，选 Ｊ ＝ Ｉ ４ ＭＩ Ｃ ３达林顿阵列经过一级功率放 大驱 动步进 电 ４ｌ 机。 控制器采用 Ｌ Ｃ ３ Ｐ ９ ２单片机。Ｌ Ｃ ３ 是 一 Ｐ９ ２ 款单 的转换 转 动的角度大小与施加的脉冲数成正比 ． 转 动的速度 与脉冲频率成ｌ 比， Ｅ 而转动方向则与脉冲的 顺序有关 在速度控 制时为了防止失步的发生，引 进 了变速控 制的思想 ，起 动时以低于 响应频率 的速 度运行 ．然后慢慢加速， 加到一定速度 后 就以此
悬挂运动控制系统设计报告
悬挂运动控制系统设计王奇彪 梁美 谭延龄摘要：本系统采用STC89C52单片机作为悬挂控制系统的检测和控制核心，实现通过人机界面对物体所作运动进行设定，通过LCD 实时显示此时画笔所在的坐标值；系统具有可画出相应的运动轨迹，可自动跟踪曲线运动，和画圆运动等功能。
运动参数的设定通过红外遥控输入。
系统通过比较当前画笔所在位置与设定的位置的差异以及运动类型，控制步进电机完成相应运动；曲线跟踪采用红外对射式传感器来实现。
关键词： STC89C52单片机 LCD 红外遥控 红外传感器一、方案论证根据题目要求，系统由图（1）中模块组成：图（1）（1）、控制模块的设计方案论证与选择方案一：采用FPGA （现场可编辑门列阵）作为系统控制器。
FPGA 可以实现各种复杂的逻辑功能、规模大、集成度高、体积小、稳定性好，并且可利用EDA 软件进行仿真和调试。
FPGA 采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求比较高的系统。
在本设计中FPGA 的高速处理能力得不到充分发挥。
方案二：采用SPCE061A 单片机来实现，次单片机内置8路10位ADC 和2路DAC ，避免了外接A/D 转换芯片和D/A 转换芯片，并且I/O 接口比较多，易于扩展外围电路，开发板集成了语音播报的硬件，通过软件编程即可以用于语音采集和播报，集成开发环境中配有很多语音API 函数，实现语音播放比较简单，另外方便的是该芯片内置在线仿真、编程接口，可以方便实现在线调试，这大大简化了系统的开发和调试的复杂度。
方案三：采用C8051F020作为系统控制器器。
次单片机运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。
由于其功耗低、体积小、技术成熟等优点，各个领域应用广泛。
在本系统中使用芯片引脚少，没有使用模数转换芯片，在硬件上很容易实现。
因此，在本设计中采用C8051F020处理输入的数据并控制电机运动。
（2）、曲线跟踪模块的设计方案论证与选择方案一：通过开关型霍尔传感器来实现，但是由于该方法只能跟踪磁性物质组成的曲线，成本高、安装起来比较麻烦，而且容易受环境中磁性物质的干扰，控制模块 曲线跟踪模块 电源模块键盘输入模块 显示模块 电机驱动模块抗干扰性能不好。
悬挂运动控制系统
悬挂运动控制系统摘要本设计采用PIC16F877A单片机作为悬挂运动控制系统的控制核心，控制悬挂物的运动。
实现通过人机界面对物体所作运动进行设定，通过LED实时显示此时画笔所在的坐标值；系统通过比较当前画笔所在位置与设定位置的差异以及运动类型，控制步进电机的转速和正反转以实现物体在标有坐标线的白色底板上做相应的轨迹运动。
可实现坐标设定、走点和圆周运动、电机刹车与任意曲线追踪等功能。
经测试，该系统能在限定的时间内实现上述功能。
本设计性能可靠、抗干扰能力强，各项指标均满足设计要求。
关键词：PIC16F877A 步进电动机悬挂运动驱动电路AbstractThis design adopts the MCU PIC16F877A as the kernel of the hanging movement control system . The system includes six modules--- keyboard、LED display、drive circuit、step-motor 、the detection of black thread and a single-chip microcomputer controlled circuit. LED provides with coordinate setting and display. In the design, it can automatically arrive at the position set arbitrary, sketch a circle and so on. It is characteristic of its high precision performance and fine stability. This instrument function credibility, the anti-interference ability is strong .Both the hardware and the software of the system are designed with modules, the system is proved to be well functioning by test.Key words: PIC16F877A electromotor hanging movement infrared wave sensor目录1 系统设计 (3)1.1 设计思路 (3)1.2 方案选择与论证 (3)1.2.1 电机的选择 (3)1.2.2 驱动电路的选择 (4)1.2.3 黑线检测模块选择 (4)1.2.4 电源的选择 (4)2 单元电路设计 (5)2.1 控制单元设计 (5)2.2 驱动电路 (5)2.2.1 工作原理分析 (5)2.2.2 参数计算 (6)2.3 沿任意曲线（黑线）运动的设计 (6)2.3.1 工作原理 (6)2.3.2 参数计算 (7)2.4 键盘部分 (7)3 软件设计 (8)3.1 实现的功能 (8)3.2 软件平台和开发工具 (8)3.3 软件设计思想 (8)3.4 软件总系统的设计 (9)3.5 中断服务子程序 (9)3.6 点动模块 (10)3.7 画圆模块 (12)3.8电机正反转模块 (13)3.9 功能切换模块 (15)4 系统测试 (15)4.1 测量仪器 (15)4.2 键盘设定坐标点测试 (15)4.3 定点测试 (16)4.3.1 测试方法及数据 (16)4.3.2 误差分析 (16)4.4 画圆模块测试 (16)4.4.1 测试方法及数据 (16)4.4.2 误差分析 (17)5 结论 (17)6 参考文献 (18)7 附录 (18)附录1 元器件清单 (18)附录3 原理图 (19)附录4 PCB图 (19)附录5 系统使用说明 (19)附录6 实验程序 (20)1系统设计1.1 设计思路依据设计任务和设计要求，采用PIC16F877A单片机来控制步进电机以实现任意坐标定点与定轨迹运动，采用单电压驱动电路来驱动步进电动机,通过对软件的控制来改变步进电机的转速以满足运动时间和运动路程的要求。
悬挂控制运动系统
竞赛设计报告竞赛课题：悬挂运动控制系统学生姓名：罗建龙、熊尚德、唐远钢指导老师：彭勇、罗胜华二〇一一年七月六日摘要本设计为悬挂运动控制系统。
悬挂运动控制系统能够用两个电机来实现控制一个点做轨迹运动。
系统通过按键设定运动点的坐标参数，能在规定的时间之内画出自行设定的运动轨迹，也可以实现画出圆形轨迹的要求。
其系统是由单片机STC89C52来核心控制的，通过单片机的强大的逻辑计算能力实现电机的转速控制，以达到运动点的正常轨迹，利用单片机的端口资源优势实现按键控制和显示输出，可以达到很好的人机交流，，显示输出还可以看出题目要求的时间，更好的可以检测系统的优越性。
关键字：悬挂运动；步进电机；单片机目录1 系统方案的选择与论证 (4)1.1 基本要求： (4)1.2 发挥部分 (4)1.3 控制器器模块 (4)1.4 电源选择 (5)1.5 驱动芯片的选取 (5)1.6 电机的选取 (6)1.7 显示模块的选取 (6)2 系统框图和单元电路设计 (7)2.1 按键控制 (7)2.2 L298N驱动 (8)2.3 显示模块 (9)3理论分析与计算 (10)4 程序流程图 (12)4.1 主程序流程框图 (12)5 调试 (13)5.1 按键调试 (13)5.2 定点运动测试 (13)6 总结 (15)7 参考文献 (16)附录一 (17)电路原理图： (17)附录二 (18)主程序： (18)1系统方案的选择与论证1.1 基本要求：（1）控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；（2）控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；（3）控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；（4）物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm)。
悬挂运动控制系统设计
第21卷第3期海军航航空工程学院院学报V ol.21No.32006年5月JOURNAL OF NA VAL AERONAUTICAL ENGINEERING INSTITUTE May.2006收稿日期2005-11-26作者简介刘华章1963男副教授硕士.悬挂运动控制系统设计刘华章1张晨亮1唐建华21海军航空工程学院电子信息工程系2海军航空工程学院训练部山东烟台264001摘要介绍了以凌阳单片机SPCE 061A 板为核心作为悬挂运动控制的系统实现了键盘输入识别传感器信号采集电机驱动电路控制等功能根据物体在平面任一处两端吊绳的长度唯一确定的原理通过单片机编程控制电机转动带动吊绳伸长或缩短实现物体沿任意设定轨迹运动引导部分用反射式红外传感器探测板面黑线信息送入单片机处理后控制物块沿黑线前进该系统可以完成到达任意预设坐标沿自行设定轨迹运动以板上任意处为圆心画直径为50cm 的圆和寻黑线前进任务关键词单片机红外传感器步进电机中图分类号T N 91文献标识码A1设计任务和要求1.1设计任务设计一电机控制系统控制物体在倾斜仰角100°的板上运动在一白色底板上固定两个滑轮两只电机固定在板上通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动运动范围为80c m 100c m物体的形状不限质量大于100g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1cm 的浅色坐标线不同于画笔颜色左下角为直角坐标原点如图1所示图1悬挂运动控制系统示意图1.2要求1.2.1基本要求1控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数2控制物体在80cm 100cm 的范围内作自行设定的运动运动轨迹长度不小于100cm 物体在运动时能在板上画出运动轨迹限300s内完成3控制物体在圆心有效范围内直径为50cm的圆周运动限300s内完成4物体从坐标原点出发在150s 内到达设定的一个坐标点两点间直线距离不小于40cm1.2.2发挥要求1能够显示物体中画笔所在位置的坐标2控制物体沿板上标出的任意曲线运动见图1曲线在测试时现场标出线宽1.5 1.8c m总长度约50cm黑色曲线的前一部分是连续的长约30cm 后一部分是两段总长约20cm 的间断线段间断距离不大于1c m 沿连续曲线运动限定在200s 内完成沿间断曲线运动限定在300s内完成3其他2系统设计与实现2.1系统的总体设计方案系统主要通过键盘输入四种指令坐标自定80cm100cm 15cm15cm15c m15c m O ABCD原点海海军军航空工程程学学院学报2006年第3期368义画圆寻迹其中坐标代表物体从某一坐标点到达设定的另一坐标点自定义代表物体作自行设定的运动画圆代表物体作画圆运动寻迹代表物体沿黑线轨迹前进四种指令通过L C D显示器显示出来同时L C D 显示器提示输入各个坐标如当选择坐标指令时提示输入某点坐标值当选择画圆指令时提示输入原点坐标值输入完毕后凌阳单片机SPCE 061A [1]控制步进电机完成相应动作当物体作寻迹运动时凌阳单片机接受由8个红外传感器组成的物体寻迹模块的信号做出相应的判断控制电机的运转完成动作系统总体原理[2]框图如图2所示图2系统总体原理框图2.2系统单元电路设计2.2.1步进电机驱动电路采用两个三相的步进电机型号为55BF004步进电机工作的原理是步进电动机将电脉冲信号转换成直线位移或角度位移步进电动机的运动由一系列电脉冲信号控制完成单片机每输出一个脉冲步进电机就转动一个角度或前进一步它的位移与输入脉冲的数目成正比速度与脉冲频率成正比电机驱动电路[3]如图3所示此电路图画出的是步进电机其中一相的驱动电路另外三相的驱动电路与此电路图相同其工作原理为单片机输出脉冲通过光耦合器与电动机驱动部分电路隔离实现小信号电路控制大功率电路的目的在此我们让电机工作在三相六拍工作方式步进电机方向控制的原理为设置某一方向为正方向其三相六拍各相输入方式示意为A B C各代表一相输入A A BBB C CC A A 那么反向应该是A A C C C B B B A A 这样可以控制电机转向步进电动机速度控制原理为控制步进电动机的运行速度可以通过控制单片机发出脉冲的频率或者换相的周期来实现图3步进电机的一路驱动电路2.2.2红外传感器电路红外传感器电路[4]包括发射电路和接收电路两部分发射电路见图4电路由555定时器发射占空比可调的方波信号输入三极管b 极使三极管工作在开关状态驱动红外发射管发射红外线接收电路见图5电路中红外接收管接收到红外线时导通无红外时截止导通时L M 339的7端输入为低截止时输入为高经LM 339以及后面电路进行信号调理后输出T T L电平信号送给单片机图4红外发射电路图5红外接收电路2.3系统的软件设计系统的软件主要完成对整个过程的整体统筹把每个分任务通过程序联系起来对硬件输入的各种信号进行相应处理完成动作SPC E061A物体寻迹模块电机驱动模块键盘输入LCD 显示语音播报总第87期刘华章等悬挂运动控制系统设计3692.3.1系统总的流程图根据题目的要求经过仔细分析充分考虑各种因素制定了整体的设计方案系统开始检测键盘等待输入各种命令当有命令输入时调用该命令所对应子程序完成各种命令同时显示数据系统总的流程图如图6所示图6系统总的流程图假设物体从C 点运动到D 点见图1A 点坐标为15115B点坐标为95115C 点坐标为x n ,yn D点坐标为x n+1,yn+1则22)115()15(AC n n y x +=22)115()95(BC n n y x +=2121)115()15(AD +++=n n yx 2121)115()95(BD +++=n n yx 则左电机的拉伸距离为L S=A D A C 右电机的拉伸距离为RS=B D B C 物体从原点到设定坐标点软件流程图如图7所示图7物体从原点到设定坐标点的流程图2.3.2控制物体作圆周运动的软件设计把一个半径为25c m 的圆周平均分成360等份计算出圆周线上各个分点的坐标首先物体放到圆周左侧然后物体沿着各个点依次走下去即完成了画圆物体作圆周运动如图8所示图8物体作圆周运动示意图由上图可得n 点X 轴坐标为)180/14.3cos(250×=n x xn (5)n 点Y 轴坐标为)180/14.3sin(250×+=n y yn (6)同理可求得n +1点的坐标x n+1,yn+1点调用坐标子程序控制电机拖动物体从而实现画圆控制物体作圆周运动软件流程图如图9图9控制物体作圆周运动的流程图2.3.3控制物体寻迹运动的软件设计物体上的寻迹红外传感器的分布如图10所示8只传感器均匀分布在圆周上传感器相互间的距离不宜过大否则会增大运动轨迹与黑线的误差也不宜过小否则相邻传感器打到白纸上的红外光会互相串入引起干扰从而产生误动作寻迹的原理如图11所示首先把8个传感器中的一个放于黑线的起点当从键盘输入寻迹指令时物体开始沿探测到黑线的这个传感器与中心点O 的连线的方向前进此时检测此传感器相邻的4个传感器是否压黑线如果没有压黑线则使物体继续保持原方向运动如果压黑线则使物体沿当前压黑线的传感器与中心点O 的连线的向前进此时同样需要检测当前传感器相邻的4个传感器是否压设定当前坐标检测键盘输入目标坐标进入画圆子程序进入坐标子程序寻坐标自定义寻黑线画圆输入运行轨迹进入自定义曲线子程序输入圆心N 进入黑线子程序坐标合理YYYYYNNN 开始N 计算A C -A D 的值输入目标坐标Y NYNN开始计算BD -B C 的值电机步数设置左边电机完成运动左边电机停止右边电机完成运动左右均到达目标右边电机停止Y输入圆心坐标x 0yn 赋值为0判断圆心坐标是否合理计算x n+1y n +1的值调用寻坐标子程序实现从x n y n 点到x n+1y n+1点n 加1n 360?开始n+1OnN N+1海海军军航空工程程学学院学报2006年第3期370黑线如此循环检测可以解决任意曲线的寻迹如果传感器在3s 之内没有发现黑线则说明物体已经全部离开黑线寻迹完毕重物往回运动2s 的目的是为了让重物返回黑线末端图10物体上的寻迹红外传感器位置分布图图11控制物体寻迹运动的流程图3系统测试系统测试的目的是检测系统的各项功能是否达到题目要求的指标所需测试工具为米尺圆规秒表 1.8cm宽黑色胶布等系统需测试的功能项包括到达预设目标点的测试画圆的测试沿自行设定轨迹运动的测试寻迹功能测试本悬挂运动控制系统经过测试完成到达预设目标点测试画固定直径圆的测试沿自行设定轨迹运动的测试和寻黑线功能测试键盘设置灵活L C D实时显示物体所在位置坐标电机控制精确运行灵敏语音播报迅速各项指标完全符合题目要求4总结本系统以凌阳单片机61板为核心作为控制单元利用4*4键盘为输入模块用液晶显示屏显示多项指标信息实现人机交互和物体按要求运动的各项功能利用光电传感器探测黑线所处方向步进电机作为驱动物体运动装置在系统设计过程中力求硬件线路简单充分发挥软件编程方便灵活的优势来满足系统各项要求参考文献[1]罗亚非.凌阳16位单片机应用基础[M ].北京:北京航空航天大学出版社,2003:2-8[2]全国大学生电子设计竞赛组委会.全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编2003[G ].北京:北京理工大学出版社,2005:203-207[3]黄智伟.全国大学生电子设计竞赛训练教程[M ].北京:电子工业出版社,2005:115-117[4]何希才.传感器及其应用电路[M ].北京:国防工业出版社,2001:89-92D esi gn of ha ngi ng m ovem e nt cont r ol syst emL I U H uaz ha ng 1Z H A N G Che nl i ang 1T A N G Ji anhua21D epar t m ent of El ect r oni c and I nf orm at i on Engi neer ing N AEI2D epar t m ent of Trai ni ngN AEIY antaiShandong264001bst A bs t r act :The sys t em adopt s t he M CU SPCE061A as t he ker nel t o cont r ol t he m ovem ent of t hesubj ect .I t can i dent i f y t he i nput of t he keyboard,gat her t he i nf or m at i on fr omt he i nf rar ed w ave sens or s ,and cont r ol t he dri vi ng ci r cui t of m ot or devi ce.A ccordi ng t o t hat t he l engt h of t he r ope i s uni que for each pos i t i on of t he s ubj ect ,cont rol l i ng t he m ovem ent of t he m ot or t o change t he l engt h of t he r ope can r eal i ze t he pos i t i on change of t he s ubj ect .The det ect i on of t he bl ack t hr ead i s real i zed by r ef l ect i on i nf rar ed w ave s ens ors i n order t o as sur e t he subj ect m ove al ong w i t h t he bl ack t hread dr aw n ar bi t rar y.I n t he des i gn,i t can aut om at i cal l y ar r i ve at t he posi t i on s et arbi t rar y,sket ch a ci r cl e and s o on.ey or ds K ey w ords :M C U ;i nf rar ed w ave s ens or ;s t ep-m ot or红外传感器上下右左左上右上左下右下开始重物保持此传感器方向运动时间是否超过2sNNYY返回主程序确定当前压黑线传感器的位置从零开始计时检测此传感器左右90°范围的传感器是否压黑线重物停止运动使重物保持此传感器方向运动重物朝此传感器相反方向运动1s。
悬挂运动控制系统(上)
悬挂运动控制系统(上)摘要悬挂运动是一种现代化的运动方式，已被广泛应用于体育赛事和健身领域中。
悬挂运动的优点在于能够全面锻炼身体，提高协调性和柔韧性。
然而，悬挂运动的高度要求和复杂性也提出了对其运动控制的要求。
本文提出一种悬挂运动控制系统，包括传感器、运算器和执行器等部件，能够准确控制悬挂运动的高度和姿态，保证安全性和有效性，并且该系统可以轻松地添加或减少悬挂绳索以适应各种不同的悬挂运动。
关键词：悬挂运动，控制系统，高度姿态，安全有效性，灵活性。
正文1. 介绍悬挂运动是一种现代化的运动方式，它被广泛应用于体育赛事和健身领域中。
悬挂运动的优点在于能够全面锻炼身体，提高协调性和柔韧性。
然而，悬挂运动的高度要求和复杂性也提出了对其运动控制的要求。
2. 系统组成本文提出的悬挂运动控制系统由传感器、运算器和执行器等几个部件组成。
其中，传感器用于检测悬挂绳索的高度和姿态，运算器用于处理传感器数据并指导执行器调整悬挂绳索的高度和姿态。
3. 运行原理在悬挂运动期间，传感器通过检测绳索的弯曲程度和角度以及重量变化等数据，将这些数据传递给运算器。
运算器根据传感器数据计算出制动力和调整绳索姿态所需的参数，并将命令发送给执行器。
执行器调整绳索的高度和姿态，一旦悬挂高度或姿态超过设定范围，运算器会通过控制信号发出警报或制动，确保安全性。
执行器可以以较大的精度控制悬挂高度和姿态，使悬挂运动变得更加灵活和精确。
4. 系统特点本文提出的悬挂运动控制系统具有以下几个特点：（1）准确控制悬挂运动的高度和姿态，保证安全性和有效性。
（2）可适应不同的悬挂运动，可以轻松地添加或减少悬挂绳索以适应不同的运动。
（3）高精度的执行器能够提供精准的悬挂调节，使悬挂运动变得更加灵活和精确。
5. 结论本文提出的悬挂运动控制系统为悬挂运动提供了高精度、安全、可靠的控制手段。
通过控制悬挂运动的高度和姿态，可以保证悬挂运动的安全和有效性，使其在体育赛事和健身领域发挥更大的作用，具有广阔的应用前景。
悬挂运动控制统设计方案
悬挂运动控制系统研制报告摘要：悬挂运动控制系统能够用两个电机来实现控制一个点做轨迹运动。
系统能够通过键盘设定运动点的坐标参数，能够在限定的时间内画出自行设定的运动的轨迹，也可实现画圆形轨迹的运动。
其系统是由单片机AT89S51实现中心控制的，通过单片机强大的逻辑计算能力实现两电机转速的控制，以达到运动点的正常运动，利用它端口资源的优势以实现键盘的控制和显示的输出，以达到人机交流。
关键词：悬挂运动步进电机单片机1. 系统设计1.1 设计要求设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。
在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为800CM×100CM。
物体的形状不限，质量大于100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1CM的浅色坐标线（颜色不同于画笔颜色）左下角为直角坐标原点。
基本要求：1.控制系统能够通过键盘或者其他方式任意设定坐标点参数；2.控制物体在80CM×100CM的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100 CM，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；3.控制物体作圆心可任意设定、直径为50CM的圆周运动，限300秒内完成；4.物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点（两点间直线距离不小于40CM ）。
1.2 总体设计方案1.2.1 设计思路题目要求设计一个悬挂运动控制系统,能够用两个步进电机控制一点做轨迹运动。
所以系统设计中必须有一个可以计算与控制的控制系统, 它可以计算出两个步进电机各自的转速方向和转速并且有一个可以驱动电机转动的驱动电路,以及人机交流的键盘输入和显示电路,供给系统能量的电源电路。
其系统的基本组成方框图如图1-1所示。
1.2.2 方案论证与比较1. 控制系统的设计方案的论证与选择方案一:采用单片机为控制中心的控制系统。
悬挂运动控制系统的设计
参考范文开题报告（200 届）题目悬挂运动控制系统的设计学院物理电气信息学院专业电气工程与自动化年级0学生学号1200学生姓名指导教师2010年 3 月1 日一、课题来源物理电气信息学院毕业设计指南二、选题的意义以及国内外发展状况随着社会的发展、科技的进步以及人们生活水平的逐步提高，各种方便于生活的自动控制系统开始进入了人们的生活，以单片机为核心的悬挂运动自动控制系统就是其中之一。
在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中，悬挂运动系统的应用越来越多，在这些系统中悬挂运动部件通常是具体的执行机构，因而悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素，而在实际中实现悬挂运动控制系统的精确控制是非常困难的。
靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统，在生产控制等领域有很广的应用范围，但受技术上的制约，使用也有一定限制。
采用FPGA（现场可编辑门列阵）作为系统控制器。
FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，规模大，集成度高，体积小，稳定性好，并且可利用EDA软件进行仿真和调试。
FPGA 采用并行工作方式，提高了系统的处理速度，常用于大规模实时性要求较高的系统。
本设计中，FPGA的高速处理能力得不到充分发挥。
所以在本次设计中，主要是以单片机AT89C52作为控制核心，并与LED液晶显示芯片、步进电机、单光束反射取样式光电传感器，4*4键盘和鼠标相结合的系统。
充分发挥了单片机的性能。
以单片机AT89C52芯片设计悬挂运动控制系统的控制器，通过输入模块传送控制参数，采用C语言对单片机进行编程实现各项功能，驱动步进电机，对悬挂运动物体进行精确的控制。
其优点硬件电路简单，软件功能完善，控制系统可靠，性价比较高等特点，具有一定的使用价值。
运动轨迹控制系统广泛应用于航天、军事、机器人控制、数控机床及计算机辅助设计等，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量技术的不断发展和迅速应用，在各领域特别在制造业，正向高速、高精度、多功能、智能化、开放型以及高可靠性等方面迅速发展。
悬挂运动控制系统的设计与实现
Ｏ 引 言
关 键 模 块 ，检 测 精 度 直 接 关 系 到 轨 迹 的准 确 性 。
目前 ，随着 科 技 的 不 断 发 展 ，运 动 控 制 技 术 已成 为 先 进 制 造 技 术 的关 键 技 术 ，制 造 业 采 用 机 器 换 人 的 方 式 来 实 现 工 厂 的 运 作 ，包 括 汽 车 的 制 造 、食 品 的 包 装 等 无 不 采 用 自动 化 设 备 来 完 成 机 械 的精 准 运 动 ＿１ ］。 由 于 伺 服 系 统 具 有 精 度 高 的特 点 ，在 运 动 控 制 系 统 中应 用 越 来 越 广泛 ＿５ ］。
３
图 ２ 红 外 寻 迹 检 测 原 理
基 金 项 目 ；浙 江 省 科 技 创 新 活 动计 划 资 助项 目（２０１６Ｒ４２４０１７），宁 波市 自然 科 学 基金 （２０１７Ａ６１０２１８），浙 江 省 教 育 规 划 （ＧＨ２０１７０５８） 作 者 简 介 ：张 鹏 （１９９８一），男 ，电气 自动 化 专 业 本 科 生 ，研 究 方 向 ：自动 化 技 术 应 用 。
１ 系统 方 案
１．１ 系 统 结 构 本 系 统 结 构 如 图 １所示 。 主 要 包 括 ５个 模 块 ：控 制 器 模
块 、红 外 寻 迹 模 块 、电 机 驱 动 模 块 、键 盘 模 块 、显 示 模 块 。控 制 器 模 块 采 用 ８９Ｃ５２单 片机 ，电机 驱 动 模 块 采 用 Ｌ２９７芯 片 ， 本 系 统用 到 ２个 电 机 ，键 盘 模 块 采 用 阵 列 式 键 盘 ，显 示 模 块 采 用 液 晶 １２８６４，红 外 寻迹 模 块 是 用 来 检 测 运 动 轨 迹 ，是 系 统
（宁 波工 程学 院 电信 学 院 ，宁波 ３１５２１１）
悬挂运动控制系统概要
1悬挂运动控制系统纲要：本设计采纳一块 STC单片机 STC89S52作为悬挂物体的控制和检测核心，悬挂物体在倾斜（仰角不大于 100 度）的板上能够进行随意轨迹的运动，包含直线运动、圆周运动、随意曲线运动等。
系统能经过键盘输入自行设定的坐标点参数，物体可依据给定的坐标地点作定点运动和自行设定的曲线运动，在运动的过程中能在板上画出运动轨迹，并能沿随意给定的用黑线表记的曲线轨迹运动。
本系统同时拥有显示目前物体地点坐标的功能。
系统采纳反射式光电传感器感知与坐标纸颜色有很大差别的黑色指引线，使用两个两相步进电机，电机驱动采纳集成芯片 L298N，经过单片机给定的控制信号进行换相，可灵巧方便地对步进电机的速度和转向进行控制。
重点字：悬挂物体，光电传感器，双步进电机，STC89S52，L298N1.系统设计1.1 设计要求基本要求（1）控制系统能够经过键盘或其余方式随意设定坐标点参数；（2）控制物体在 80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300 秒内达成；（3）控制物体作圆心可随意设定、直径为50cm的圆周运动，限 300 秒内达成；（4）物体从左下角坐标原点出发，在 150 秒内抵达设定的一个坐标点 ( 两点间直线距离不小于 40cm)。
发挥部分（1）能够显示物体中画笔所在地点的坐标；（2）控制物体沿板上标出的随意曲线运动 ( 见表示图 ) ，曲线在测试时现场标出，线宽～，总长度约 50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约 30cm；后一部分是两段总长约 20cm的中断线段，中断距离不大于 1cm；沿连续曲线运动限制在 200 秒内达成，沿中断曲线运动限制在 300 秒内达成；（3）其余。
整体设计方案系统整体方案悬挂运动控制系统整体方框图如图 1.2.1 所示。
系统包含控制器模块、光电检测模块、电机驱动模块、键盘显示模块四个部分。
悬挂运动控制系统
！ 垒
堡 笪
加加
（ 国 矿 业 大 学 信 息 与 电 气 工 程 学 院 江 苏省 徐 州 ２ １ １ ） 中 ２ 】 ６ 摘 要 ： 悬挂运 动控 制 系统 以 Ａｔ ｇ ｌ 该 ｍｅ ａ６单 片机 为控制核 心 ， 控制 直 流减速 电机 驱动 电路 、 晶显 示 电路 和键 盘扫 描 电路 液 的协调 工作 ， 实现基本 绘 图和 显 示功能 。基 本设 计构想 为 ： 用 ＡＶ 单片机 通过 输 出 Ｐ 使 Ｋ ＷＭ 方 渡控制 两个 直流减速 电机 的 转速 ，利 用 两个 阻值 为 ２ ｋ可 旋 转 １ ２ Ｏ圈 的 电位 器作 为角 度传 感 器 。使 电机 通过 穿过 滑轮 的 吊绳 带 动绘 图笔 在绘 图板 （５ｍ＊ １ｍ） ４ ｃ ４ ｃ 上移 动 ， 而绘制 出相应 的运 动轨迹 。 图笔在 绘 图板 上 的位置 坐标 由 吊绳 的长度 来确 定 ， 由单 片机 驱动 液 从 绘 再 晶屏 将 它显 示 出 来 。 关键 词 ： 片机 ； 单 直流减 速 电机 ； 电位 器 ： 悬挂 中 图分 类号 ： Ｐ １ Ｔ３２ 文献标 识码 ： Ａ
（ — ｌ） 十 Ｊ ５ ０ Ｙ ｒ ｓ ３ （ 一 ８ ）＝Ｒ ， （ ＋９ ）＋ ｙ一 ８ ） ＝ ８ （ ５ ０
其 中， Ｙ表 示 区域 内任意一 点到 右 电机 的距 离。Ｒ Ｒ Ｚ表 示区 域 内任意 一点到 左 电机 的距 离。 则可解 得 ＝ 一 Ｙ ＋ ５ ２） ２ （ Ｒ ２２ ８ １ ２ ９ ／２
下：
Ｐ Ｂ和 Ｐ ０ Ｐ ２ Ａ 到 Ａ 用于控制液晶屏的显示并不断对其扫描；
Ｐ １ 于控 制电机 ； Ｄ ７用 Ｐ ｃ口作 为键 盘 的输 入 口， 菜单 式的 功能选择 实现
悬挂运动控制系统
悬挂运动控制系统设计报告摘要：本系统以TI公司生产的高性能，低功耗MSP430单片机为控制核心，通过所需运动轨迹曲线的参数方程,建立运动控制模型，并对两组步进电机采用一定的算法进行控制，实现了悬挂画笔在给定的范围内的定点运动、任意曲线运动、显示坐标以及做圆心可任意设定的圆周运动等功能。
关键词：悬挂运动控制MSP430 步进电机一、方案的选择与比较1．主体控制方案比较本题目要求设计一个电机控制系统，能够实现指定位移转换、画圆、循迹运动等。
系统主要由电机模块，速度检测模块，，循迹模块，主控制模块组成。
重点在于电机的精确控制与位移的精确计算。
下面分别论证这几个模块的选择。
1.1主控制系统的论证与选择方案一：选用STC89C52等51系列芯片价格便宜，应用范围广，运转速度慢，抗静电抗干扰弱；方案二：选用MSP430芯片运转速度块，抗静电抗干扰强。
方案比较：STC89C52等51系列内部寄存器等资源较少，处理速度慢。
MSP430内部资源丰富，处理速度快,稳定性高。
本系统对控制芯片要求较高，需要大量数据处理。
考虑到电路的简便性及快速性，我们采用方案二。
1.2电机论证与选择方案一：步进电机。
在非超载的情况下，电机的转速、停止位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。
每给一次脉冲信号，电机能够转过一个步距角。
而采用专用驱动块，通过细分器的将输入控制脉冲细分，可以更加的精确。
步进电机定位准确，精度高，可控制性强。
这样我们就可以根据驱动脉冲总数来计算绳子所走过的路程，从而得出坐标和时间。
方案二：直流减速电机。
此电机在正常通电状态下，转速平稳，角度的变化也近乎连续，控制简单方便。
方案三：舵机。
舵机是一种位置伺服的驱动器，适用于那些需要角度不断变化并可以保持的控制系统。
具有良好的速度控制特性，在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡，减速效率可达90%以上，可完成较高精确位置控制。
方案比较：直流减速电机角度变化连续，无法做到精确地起停控制。
悬挂运动控制系统
悬挂运动控制系统
悬挂运动控制系统是指针对车辆悬挂系统的运动控制，通过使用传感器、电子控制单元和执行器等设备，控制车辆的悬挂系统，以提高车辆操控性、平顺性和舒适性。
该系统能够根据车辆的行驶状态及路面情况，智能调整悬挂系统硬度、高度和阻尼等参数，以达到最佳的行驶效果。
同时，悬挂运动控制系统还能够通过提高车辆在高速行驶时的稳定性和降低车身倾斜来提高车辆的安全性。
当前，许多高端汽车品牌已经将悬挂运动控制系统加入到其商用车型中，使得车辆性能和驾驶体验得到了极大提升。
悬挂运动控制系统
悬挂运动控制系统摘要:本系统以实现对悬挂物体精确控制为目的，采用总线结构，各功能模块独立设计，由主控芯片统筹调度，高效而快捷地实现了系统各项功能。
系统以协定好的总线数据包为通信纽带，多块高性价比的A VR MCU 构成主从控制网络，各模块分散控制，自主设计的H型恒流电路完成电机驱动，独特的双液晶显示实现友好的人机交互界面以及对系统状态的直观而实时的监控，巧妙的电机-双探测器寻迹方式保证了轨迹跟踪具有极宽的探测范围和很高的跟踪精度，全浮点的算法使得字长效应对控制精度的影响减到最小。
基于可靠的硬件设计，高效的软件算法，整个系统具有相当高的性能。
关键词：总线电机-双探测器寻迹实时界面Abstract：This system is designed with the purpose of controlling the suspended object precisely, adopting Bus architecture. Each function module is designed dividedly, commended by Master Chip, performing each system function effectually and quickly.System communicate through message packets meeting with protocol which is the tache connecting system modules as a whole, constructing the master-slave control net made up by several A VR MCU of high perform-price ratio, realizing dispersed control .Self-designed H-type constant-current circuits complete the task of driving the motors excellently. Special Double-LCD achieve a friendly human-machine interactive interface, and monitor the system state directly and Real-time. Skillful motor-double detector seeking-trace mode guarantees very large detect area and tracing precision. All floating-point arithmetic reduce the finite-byte-width effect to smallest.Base on reliable hardware and effectual software design, this system is qualified with quite high performs.Keyword:Bus motor-double detectors tracing Real-time interface目录摘要 (1)Abstract (1)目录 (2)第一章总论 (4)1.1 作品介绍 (4)1.2 设计概述 (5)1.3方案论证及比较 (7)1.3.1 总体方案选择 (7)1.3.2 微控制器的选择 (7)1.3.3 电机驱动模块的论证与选择 (8)1.3.4 寻迹方式的论证与选择 (9)1.3.5 供电方式的选择 (10)第二章基于总线结构的电路原理分析和设计 (11)2.1 硬件电路总体设计思路 (11)2.2 主机模块设计 (12)2.2.1 串行通信概述 (12)2.2.2 主机模块电路设计 (12)2.3 人机交互界面设计 (13)2.3.1 人机交互模块电路设计 (13)2.3.2 LCD1显示界面设计 (15)2.3.3 LCD2仿真液晶显示设计 (16)2.4 电机驱动模块设计 (17)2.4.1 步进电机简述 (17)2.4.2 模块电路总图 (18)2.4.3 恒流电路 (18)2.4.4 H型驱动电路 (18)2.5 跟踪寻迹模块设计 (19)第三章系统软件设计 (21)3.1系统软件概述 (21)3.1.1 串行通信程序设计 (21)3.1.2 总线数据块格式 (22)3.2 主机模块程序设计 (23)3.3 人机交互界面模块程序设计 (25)3.3.1 LCD工作简述 (25)3.3.2 LCD1及键盘程序流程图., (25)3.3.3 LED及无线发射模块程序设计计 (26)3.3.3 LCD2程序设计 (26)3.4 电机驱动模块程序设计 (27)3.5 电机寻迹模块程序设计 (27)第四章系统测试 (28)4.1测试仪器及方法 (28)4.2测试结果 (28)4.2.1人机界面测试 (28)4.2.2自设运动测试 (29)4.2.3圆周运动测试 (29)4.2.4设定点运动测试 (29)4.2.5轨迹跟踪测试 (29)4.3 分析总结 (30)第一章总论1.1作品介绍本系统电路主要包括四大部分，主机模块，人机交互模块，电机驱动模块，跟踪寻迹模块，其中每个模块内部又由一些更具体的功能单元或微控制部分组成。
全国电子设计大赛——悬挂控制系统
悬挂运动控制系统摘要：本系统采用STC89C54作为控制中心，由步进电机、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：控制核心；寻迹；步进电机；算法；定位1系统模块的方案比较与论证1.1 控制器模块根据题目要求，控制器模块主要用于各个传感器信号接收、控制物体运动、控制显示坐标及运动时间等。
对于控制器有以下二种方案。
方案一：采用FPGA为系统的控制器，FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能，模块大，密度高，它将所有器件集成在一块芯片上，减少了体积，提高了稳定性，并且可应用EDA软件仿真、调试，易于进行功能控制。
FPGA采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模实时系统的控制核心。
通过输入模块将参数输入给FPGA，FPGA通过程序设计控制步进电机运动，但是由于本设计对数据处理的时间要求不高，FPGA的高速处理的优势得不到充分体现，并且由于其集成度高，使其成本偏高，同时由于芯片的引脚较多，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。
方案二：采用A T89S52单片机作为系统控制器。
单片机算术运算功能强，软件编程灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制。
由于其功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点，各个领域应用广泛。
并且，由于芯片引脚少，在硬件很容易实现。
因此，在本设计中采用A T89S52处理输入的数据并控制电机运动。
综合上述两种方案，方案二较为简单，可以满足设计要求。
1.2电机的选择方案一：采用直流电机。
直流电机具有最优越的调速性能，主要表现在调速方便（可无级调速）、调速范围宽、低速性能好（起动转矩大、起动电流小）、运行平稳、噪音低、效率高等方面，但是控制复杂，定位精度差，积累误差大等缺点。
方案二：采用步进电机。
步进电机具有控制简单、定位精确、无积累误差等优点。
悬挂运动控制系统创新设计
《机械创新设计》课程设计2机械创新设计说明书悬挂运动控制系统创新设计院（系）机械工程学院专业机械电子工程班级 11机电2班学生李楠任课老师严天宏2014 年12 月15 日1目录1摘要 (3)2系统设计要求 (4)3方案设计 (5)3.1控制方案选择 (6)3.2电机选择 (7)3.3电源部分方案选择 (7)3.4寻线机构设计以及TRIZ理论应用 (8)3.5其它部件的机构选择 (9)3.5.1顶部滑轮 (9)3.5.2传输线 (10)3.5.3电机轴套 (10)3.5.4重物 (10)4软件设计 (11)4.1点到点移动的设计 (11)4.2画圆方案设计 (12)4.3自定义轨迹设计方案 (12)4.4实时显示点坐标设计方案 (12)4.5寻迹程序设计 (13)5部分程序附录 (13)6参考资料 (15)7致谢 (16)21摘要在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中，悬挂运动控制系统的应用越来越多，在这些系统中悬挂运动部件通常是具体的执行机构，因而悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素，而在实际中实现悬挂运动控制系统的精确控制是非常困难的。
靠改变悬挂被控对象的绳索长短来控制被控对象运动轨迹的悬挂运动控制系统，在生产控制等领域有很广的应用范围，但受技术上的制约，使用也有一定限制。
悬挂轨迹控制系统是一电机控制系统，控制物体在80cm*100cm的范围内作直线、圆、寻迹等运动，并且在运动时能显示运动物体的坐标。
设计采用STM8单片机作为核心器件实现对物体运动轨迹的自动控制，通过多圈电位器实现对悬挂物位置的精确测量，并引入局部闭环反馈控制环节对误差进行修正。
以达到对物体的控制和对坐标点的准确定位。
采用脉冲宽度调制技术控制直流电机驱动芯片L298，以实现对电机的转速、转向、启停等多种工作状态进行快速而准确的控制。
采用红外光电传感器实现检测电机速度和画板上黑色曲线轨迹。
32系统设计要求设计一个电机控制系统，控制物体在倾斜的板上运动（仰角=100度）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2015年全国大学生电子设计竞赛论文X题：悬挂运动控制系统2015年8月15日悬挂运动控制系统（E题）摘要本设计使用AT89S52单片机作为悬挂运动控制系统的核心，硬件电路包含液晶显示和键盘处理模块，步进电机驱动模块，黑线循迹检测模块，数据传输模块等几部分。
液晶显示屏负责显示系统状态和控制命令，调试时还可以方便的显示每个红外传感器的状态；键盘接收输入的控制指令；电机驱动采用脉宽调制技术，可灵活方便地控制两个步进电机；反射式红外传感器模块在循迹时检测引导黑线；数据传输模块上的AT89C2051单片机将红外传感器状态信息通过串行口传送至AT89S52控制核心，使之能根据程序算法驱动两个步进电机带动悬挂物按要求运动并同时显示各种状态数据。
关键词：步进电机，脉宽调制，红外传感器，循迹，算法AbstractIn this design,the control kernel of this hanging movement system is based on a MCU chip AT89S52.The hole hardware circuit is composed of the following modules:LCD display and keyboard module,step motors drive module,track detecting module and data transfer module.The LCD displays system status,command and also the status of infrared sensors when debugging.The keyboard receives user’s command.The motors drive module adopts PWM technology to control motors’ status flexibly and conveniently.The reflecting infrared sensors detect black lines when tracking.The AT89C2051 on the data transfer module transfers data to AT89S52 through UART so as to make motors work properly according to program algorithm and display status data needed.Keywords: step motor，PWM，infrared sensor，tracking，algorithm一、方案论证及比较1、电机的选择和论证方案一：采用普通直流电机。
普通直流电机在合理范围内加不同的直流工作电压就有不同的转速，易于实现无级调速，功耗较低，转速变化平滑，但制动和正反转控制不够灵活且响应慢，转换精度不高。
方案二：采用矢量控制的交流电机。
基于坐标交换的交流电机矢量控制使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能；直接转矩控制（DTC）的交流电机调速控制具有DTC与脉宽调制PWM技术并用以及转矩响应快等优点。
但电机本身难于购置，其驱动对本设计而言也过于复杂。
方案三：采用步进电机。
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累积误差，而且步进电机有转换精度高，并能快速启停和正反转的特点，使得步进电机非常适合在各控制领域使用。
方案四：采用直流齿轮电机。
直流齿轮电机转速平缓、负载能力强、正反转灵活。
但是转换精度很难满足要求。
因此，根据需要，我们选择了方案三，采用步进电机。
2、电机驱动方案的选择和论证步进电机是数字控制电机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电机就转动一个角度。
步进电机区别于其他控制电机的最大特点是，它是通过输入脉冲信号来进行控制的，即电机的总转动角度由输入脉冲数决定，而电机的转速由脉冲信号频率决定，因此非常适合于单片机驱动，驱动基本原理为：(1) 控制换相顺序通电换相这一过程称为脉冲分配。
例如：三相步进电机的三拍工作方式，其各相通电顺序为A-B-C-D,通电控制脉冲必须严格按照这一顺序分别控制A,B,C,D相的通断。
(2) 控制步进电机的转向如果给定工作方式正序换相通电，步进电机正转，如果按反序通电换相，则电机就反转。
(3) 控制步进电机的速度如果给步进电机发一个控制脉冲，它就转一步，再发一个脉冲，它会再转一步。
两个脉冲的间隔越短，步进电机就转得越快。
调整单片机发出的脉冲频率，就可以对步进电机进行调速。
步进电机驱动方案设计的重点在于对电机的控制和驱动，本设计中受控电机为四相六线制步进电机，具有功率大，步进角小的优点。
方案一：使用多个功率放大器驱动电机。
通过不同的放大电路和不同参数的器件，达到不同的放大要求，放大后能够得到较大的功率。
但是由于使用的是四相的步进电机，就需要对四路信号分别进行放大，放大电路参数很难做到完全一致，当电机的功率较大时运行不稳定，而且电路的制作也比较复杂。
方案二：使用L298N芯片驱动电机。
L298N可以驱动两个二相电机，或驱动一个四相电机，输出电压最高可达50V，可以直接用单片机的I/O口提供信号；而且电路简单，使用比较方便。
但是我们在本地没有买到此芯片。
方案三：使用数字电位器和三极管驱动步进电机。
但数字电位器的价格昂贵，外界干扰大，整体驱动能力弱。
方案四：采用继电器进行电机调速，单片机通过调整继电器开关的速度从而实现对电机的速度的调整。
这种电路虽然简单，但是继电器是机械触点，反应速度慢，工作电流大，可靠性差。
方案五：使用分立元件H型PWM电路。
该电路每个电机由四个大功率达林顿晶体管TIP122驱动，分为两组，交替导通或截止。
用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，轮流给四路驱动脉冲，通过调整输入脉冲的占空比来调整电机转速，这种电路工作稳定，效率高，反应速度快，是广泛采用的PWM调速技术。
通过比较，我们选用了方案五，并且将控制电路和驱动功率管用光耦进行隔离，进一步提高了电路的稳定性。
3、物体运动距离检测的选择和论证方案一：采用霍耳元件芯片。
这种芯片内部由三片霍耳元件组成，在滑轮的边缘处安装磁片，当磁铁正对金属板时，由于霍耳效应，可以产生电流的变化，对此脉冲加以判断，通过对脉冲的计数进行距离检测。
但是此种方法由于本设计的滑轮很小，安装十分困难，并且监测的精度不够高。
图1-1 用电阻丝和A/D转换进行距离监测方案图方案二：采用电阻丝和A/D转换进行距离监测。
原理如图1-1，把直径均匀，电阻率较大的电阻丝接在电源上，则电阻丝的一端到另一端的电压是逐级变化的，把滑动接触探头P固定在细线上使之随细线上下滑动并把采集到的电压传送给A/D转换器，A/D转换器再把采集到的模拟电压信号转换成数字信号并传给单片机进行数据处理。
此方案虽然可以实时监测细线运动的长度，但程序烦琐，硬件安装十分困难，测量精度不够并且很容易受各种外界环境的影响。
方案三：采用光电码盘进行检测。
把光电码盘固定在滑轮的轴上，滑轮的转动带动光码盘转动，码盘上有许多狭缝，码盘转动时发射光透过狭缝被接收光敏器件接收。
用计数器对光敏器件输出的脉冲进行计数并换算成距离。
这种方案同样安装困难，效果差强人意。
方案四：检测步进电机转动的圈数再根据电机直径换算成运动距离。
此方法实现方便，经过多次实际测量证明此方案可以很好的达到题目的要求，误差也可以控制在要求之内，效果很好。
基于以上分析，我们选定方案四。
4、循迹黑线检测方案的选择和论证循迹黑线检测的基本原理是：光线照射到板面并反射，黑线和白纸对光的反射系数不同，所以可以根据接收到的反射光的强弱来判断黑线。
可实现的方案有以下几种：方案一：采用光敏三极管和发光二极管组成的发射接收方案，如图1-2。
该方案在实际使用时，受外界光线的影响大，一旦外界光强改变就很容易漏判和误判。
虽然可加大发光二极管的亮度减弱外界光的干扰，但是效果仍然不佳并增加了系统的功耗。
图1-2 发光二极管和光敏三极管检测黑线电路图方案二：使用反射式红外线收发器。
采用红外线收发器可大幅度减少外界光线干扰。
在试验中，我们发现它对黑白、深浅色物体检测效果很好，反应速度很快并且灵敏度可调。
此方案具有受外界光线干扰小，外围电路简单，反应速度快等诸多优点。
方案三：采用CCD摄像头把黑线的信息收集起来再用单片机对其分析处理，此种方法对路面信息处理准确，但是成本高，对硬件和软件的要求很高，短时间内很难完成制作。
比较以上方案，方案二更适合本系统，其电路简单、功耗小、软件也易于实现，因此选择方案二。
在具体实施过程中考虑到此检测电路必须安装在移动的悬挂物体上，为进一步增加检测的抗干扰能力，我们还加入了施密特触发器74HC14进行整形。
5、电源方案的选择和论证方案一：采用电池组供电。
但本设计的步进电机功耗较大，随着系统运行时间的增加，电池的电量会很快减少，很快将影响整个系统的正常工作。
方案二：采用单组稳压电源供电。
用一组稳压电源作为整个系统的电源，电机驱动和控制模块共用一个电源。
这样虽然电源的接口简单但是由于电机功耗较大，启停、正反转的瞬间电流更大，必将影响系统的正常工作。
方案三：采用两组稳压电源供电。
用两组独立电源分别给电机驱动和单片机单独供电。
这样可以将电机转动所造成的干扰彻底消除，提高了系统的稳定性。
综上所述我们采用方案三。
6、显示模块的选择和论证方案一：采用八位LED数码管显示。
此方案软件简单，但是LED数码管耗电量大，驱动它们所需的单片机I/0口太多，并且只能显示有限的数字和字符，不能满足题目的要求。
方案二：采用VFD荧光显示。
此种显示响应速度快，字符明亮美观，无需背光，但需要负高压偏压，电路驱动复杂，同样显示的字符数有限。
方案三：采用点阵LCD液晶显示。
此方案耗电量小，能节省单片机很多资源，同时又可以显示各种文字或数字，能提供良好的人机交互界面。
考虑到尽量节省能源，显示内容尽量丰富，以及单片机的资源有限等问题，选择方案三。
7、数据传输模块的选择和论证循迹时需要将和悬挂物固定在一起的红外线探头检测到的循迹数据及时传回控制中心AT89S52，以便能及时控制步进电机带动悬挂物准确循迹。
传送此数据有以下几个方案：方案一：采用无线数据传输。
将发射电路置于悬挂物上，接收电路置于主控板上。
它们之间无线传输数据。