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1、赛题赏析义务设计一一电机控制系机控制系统，控制物体在，控制物体在倾斜仰角斜仰角100100度的板上运度的板上运动。在一白色底板上固定两个滑在一白色底板上固定两个滑轮，两只，两只电机固定在板上机固定在板上经过穿穿过滑滑轮的的吊吊绳控制一物体在板上运控制一物体在板上运动，运，运动范范围为80cm100cm80cm100cm。物体的外形不限，。物体的外形不限，质量大于量大于100100克。物体上固定有淡色克。物体上固定有淡色画笔，以便运画笔，以便运动时能在板上画出运能在板上画出运动轨迹。板上迹。板上标有有间距距为1cm1cm的淡色坐的淡色坐标线不同于画笔不同于画笔颜色，左下角色，左下角为直角坐直角坐
2、标原点原点, , 表示表示图如右。如右。悬挂运动控制系统悬挂运动控制系统20052005年年E E题题根本要求根本要求1 1控制系控制系统可以可以经过键盘或其他方式恣意或其他方式恣意设定坐定坐标点参数；点参数；2 2控制物体在控制物体在80cm100cm80cm100cm的范的范围内作自行内作自行设定的运定的运动，运，运动轨迹迹长度不小于度不小于100cm100cm，物体在运，物体在运动时可以在可以在板上画出运板上画出运动轨迹，限迹，限300300秒内完成；秒内完成；3 3控制物体作控制物体作圆心可恣意心可恣意设定、直径定、直径为50cm50cm的的圆周周运运动，限，限300300秒内完成；秒
3、内完成；4 4物体从左下角坐物体从左下角坐标原点出原点出发，在，在150150秒内到达秒内到达设定定的一个坐的一个坐标点点( (两点两点间直直线间隔不小于隔不小于40cm)40cm)。赛题赏析发扬部分要求发扬部分要求1 1可以显示物体中画笔所在位置的坐标；可以显示物体中画笔所在位置的坐标；2 2控制物体沿板上标出的恣意曲线运动控制物体沿板上标出的恣意曲线运动( (见表示图见表示图) )，曲线在测试时现场标出，线宽，曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm1.5cm1.8cm1.8cm，总长度，总长度约约50cm50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是延续的，长约，颜色为黑色；曲线的前一部分是延续的，
4、长约30cm30cm；后一部分是两段总长约；后一部分是两段总长约20cm20cm的延续线段，延续间的延续线段，延续间隔不大于隔不大于1cm1cm；沿延续曲线运动限定在；沿延续曲线运动限定在200200秒内完成，沿秒内完成，沿延续曲线运动限定在延续曲线运动限定在300300秒内完成；秒内完成；3 3其他。其他。赛题赏析悬挂系统简介悬挂系统简介-电自院 聂苏 许灵燕 赵国海系统义务在如下图的坐标纸上控制笔尖在如下图的坐标纸上控制笔尖运动，分别完成运动，分别完成1：从坐标原点运动到任一指定点：从坐标原点运动到任一指定点2：在坐标纸上任指定一点，以该点为：在坐标纸上任指定一点，以该点为 圆心，圆心，2
5、5CM为半径画一圆为半径画一圆3：画出另一种图形自定义我们：画出另一种图形自定义我们 选择的是正弦波选择的是正弦波4：坐标纸上贴有黑线，控制笔尖沿：坐标纸上贴有黑线，控制笔尖沿黑线运动黑线运动悬挂运动控制系统悬挂运动控制系统该系统以单片机该系统以单片机89C51为控制系统的中心，为控制系统的中心，采用了步进电机控制安装、光电耦合传感采用了步进电机控制安装、光电耦合传感器安装和准确的控制算法来实现一个悬挂器安装和准确的控制算法来实现一个悬挂运动控制系统。友好的操作界面和灵敏的运动控制系统。友好的操作界面和灵敏的监控方式是本设计的两大特征，经过监控方式是本设计的两大特征，经过LCD显示和键盘设定加
6、强了系统的适用性，此显示和键盘设定加强了系统的适用性，此外，除能恣意寻点外还能绘制圆，正弦波。外，除能恣意寻点外还能绘制圆，正弦波。 该系统组成该系统组成主控单片机主控单片机键盘显示键盘显示步进电机步进电机 寻迹用光电耦合管寻迹用光电耦合管 组成框图组成框图 系统控制的根本原理和算法如下如下图，根据，根据题意，以意，以80cm100cm图纸的左下角的左下角为坐坐标圆点，程度向右点，程度向右为x轴正方向，垂直向上正方向，垂直向上为y轴正方向。并正方向。并设两滑两滑轮的中心分的中心分别为A，B，笔尖的位置，笔尖的位置为Cx1,y1,要运要运动到到Dx1,y2点，只需点，只需将将绳子子L1拉伸到拉伸
7、到L3，L2缩到到L4。 根据勾股定理根据勾股定理 算出算出L1到到L3，L2到到L4绳子子缩放放长度，再度，再转换成左右成左右电机机分分别需求需求转动的角度即可。的角度即可。当然在由一点运当然在由一点运动到另一点到另一点时，不是，不是一下子就到目的点。拿从一下子就到目的点。拿从0，0运运动到到5，5来来说并不是直接算好左右并不是直接算好左右电机要机要运运转的的间隔就隔就让它运它运转下去而是把它分割下去而是把它分割成很多段。先成很多段。先0，0到到0.1，0.1再再0.2，0.2不断到不断到5，5。详细的运的运算就交算就交给单片机了。片机了。单片机算好再把它片机算好再把它转化成控制量控制化成控
8、制量控制电机就可以机就可以 了。走定点，了。走定点，画画圆，画正弦都是，画正弦都是这个原理。个原理。寻迹那么需求迹那么需求借助借助传感器了。感器了。详细在后面引在后面引见系统功能及其原理系统功能及其原理 走到定点画 圆画 正 弦循迹运动走到定点走到定点指定一点坐标,悬挂物从原点沿直线运动到指定点坐标.根本原理如前所述，只是在运动时点取增量是按斜率取的，如从0，0 到4，6，那第一点取的是0.1,0.15,而不是0.1,0.1,这样确保整个过程是沿直线运动。画画 圆圆指定圆心坐标,悬挂物先从原点运转到圆心坐标,再以半径25cm画一个圆根据圆心坐标和半径，把圆等分为800个点，再取这800个点的坐
9、标，换算成 对应的控制量。走完这800个点的轨迹就是所要的圆。画画 正正 弦弦指定正弦曲线的起始点，以振幅25cm,周期50cm(换算成横轴坐标)画一正弦把正弦的起始坐标x轴按0.1cm的步长递增，并算出相应的y轴坐标。50cm对应500个点，走完这500个点的轨迹就是所要的正弦。循迹运动循迹运动悬挂物先直线运动到黑色轨迹的起始点，再沿着悬挂物先直线运动到黑色轨迹的起始点，再沿着黑色轨迹运动，到达终点后停顿运动。黑色轨迹运动，到达终点后停顿运动。寻轨迹中，我们在悬挂物体的左上和右上布置了寻轨迹中，我们在悬挂物体的左上和右上布置了两个光电耦合器。如下图，传感器没有检测到轨两个光电耦合器。如下图，
10、传感器没有检测到轨迹时为低电平，当有一个传感器中有一个检测到迹时为低电平，当有一个传感器中有一个检测到轨迹时，就变为高电平。当左上角的传感器检测轨迹时，就变为高电平。当左上角的传感器检测到黑线，悬挂物向下走并向右走一小步。当右下到黑线，悬挂物向下走并向右走一小步。当右下角的传感器检测到黑线，悬挂物向上走并向右走角的传感器检测到黑线，悬挂物向上走并向右走一小步。当两个都没检测到时向右走一小步。由一小步。当两个都没检测到时向右走一小步。由于两传感器间间隔大于黑线宽度，所以不会出现于两传感器间间隔大于黑线宽度，所以不会出现俩个都检测到俩个都检测到 的情况。程序中为防万一，出现这的情况。程序中为防万一
11、，出现这种情况时往右走一小步。种情况时往右走一小步。单元电路的设计单元电路的设计 1、键盘电路的设计、键盘电路的设计 2、显示电路的设计、显示电路的设计3、传感器电路的设计、传感器电路的设计在在键盘电路的路的设计中，我中，我们采用了采用了键盘采用采用44矩矩阵式式键盘，处置方式采用行置方式采用行扫描法来描法来识别键能否按下，再能否按下，再经过ZLG7290为主的主的电路将数据路将数据传给单片机，如片机，如图十三所示。，十三所示。，在显示电路的设计中，我们采用了在显示电路的设计中，我们采用了LCD显示电路，如图十四所示，显示电路，如图十四所示，经过串行方式传输数据，可以显示所需的文字，数字及图案
12、，接线经过串行方式传输数据，可以显示所需的文字，数字及图案，接线简单，引脚和单片机相连，不用其他驱动模块。简单，引脚和单片机相连，不用其他驱动模块。光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。它由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的由发光源和受光器两部分组成。把发光源和受光器组装在同一密闭的壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。在光电耦合器输入端加电信号使壳体内，彼此间用透明绝缘体隔离。在光电耦合器输入端加电信号使发光源发光，光的强度取决于鼓励电流的大小，此光照射到封装在一发光源发光，光的强度取决于鼓励电
13、流的大小，此光照射到封装在一同的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，同的受光器上后，因光电效应而产生了光电流，由受光器输出端引出，这样就实现了电一光一电的转换发光源的引脚为输入端，受光器的引这样就实现了电一光一电的转换发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光脚为输出端，常见的发光源为发光二极管，受光器为光敏二极管、光敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电敏三极管等等。光电耦合器的种类较多，常见有光电二极管型、光电三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型三极管型、光敏电阻型、光控晶闸管型、光电达林顿型、集成电路型等。在本设计中我们采用的是等。在本设计中我们采用的是PC817，详细接线见图十五，信号经过，详细接线见图十五，信号经过PC817采集后，再经过采集后，再经过LM358进展信号的整形，再传给单片机进展处进展信号的整形，再传给单片机进展处置，硬件电路简单，效果甚好。置，硬件电路简单，效果甚好。 程序流程图 wenku.baidu/view/9c573d225901020207409c91.html 数字模型分析 寻 迹 CNY70电机驱动 知识点归纳1.2.3. 4.5.
