悬挂运动控制系统

！　！　垒　堡笪　　．悬挂运动控制系统　◎梁改革徐亮亮王加加　（中国矿业大学信息与电气工程学院江苏省徐州２２１】１６）　摘要：该悬挂运动控制系统以Ａｔｍｅｇａｌ６单片机为控制核心，控制直流减速电机驱动电路、液晶显示电路和键盘扫描电路　的协调工作，实现基本绘图和显示功能。基本设计构想为：使用ＡＶＫ单片机通过输出ＰＷＭ方渡控制两个直流减速电机的　转速，利用两个阻值为２２ｋ可旋转１Ｏ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　（４５ｃｍ＊４１ｃｍ）上移动，从而绘制出相应的运动轨迹。绘图笔在绘图板上的位置坐标由吊绳的长度来确定，再由单片机驱动液　晶屏将它显示出来。　关键词：单片机；直流减速电机；电位器：悬挂　中图分类号：ＴＰ３１２　文献标识码：Ａ　１系统的设计与实现　较粗糙，所以成员对其进行简单的规则化处理。将其视为一块　１．１总体设计思想　长，宽的规则画板，并将其画入ＡｕｔｏＣＡＤ软件中进行仿真。对后　我们经过仔细分析。充分考虑各种因素，制定出了整体的设　续的坐标系变化打下了良好的基础。　计方案：以单片机Ａｔｍｅｇａｌ６为核心，使用Ｌ２９８Ｎ专用电机驱动　１．２．５单片机控制电路　芯片完成三个方面的功能：处理键盘数据；控制液晶显示：控制　使用Ａｔｍｅｇａｌ６单片机，充分利用其端口，各引脚的功能运用如　电机的运行状态。充分运用了Ａｔｍｅｇａｌ６的各个接Ｅ１，减少了模块　下：　调用。也使系统更为可靠。系统组成及原理框图如图１示。总体　ＰＢ和ＰＡ０到ＰＡ２用于控制液晶屏的显示并不断对其扫描；　仿真电路如图２所示．　ＰＤ　７１用于控制电机；　Ｐｃ口作为键盘的输入口，实现菜单式的功能选择　２理论分析与计算：　２．１电机及其附属装置的参数　直流减速电机由单片机产生的ＰＷＭ方波控制，并由电位器　返回角度，达到实时监测的效果。在电机轴上加装转盘，实测得　周长约为２．１ｃｍ【忽略吊线旋绕引起的误差）。由此可知，电机每　电位器（精度为１Ｏ）单位所引起的吊线长度变化约为（２．１／１０２．４）　ｃｍ，即本装置的定位精度为２ｍｍ。　２．２直角坐标系转化　由于本装置内由电位器返回的值不便于直接进行数学处　理。故我们对此数据作直角坐标系的转化。转化如下：　设悬挂物运动区域的最左下角为坐标原点，则可得左电机　的坐标为（一９８，５８０），右电机坐标为（５１３，５８０　ｏ运用勾股定理，可　知运动区域任意一点满足：　（ｒ—ｓｌ３）　十（Ｊ，一５８０）　＝ＲＹ　（　＋９８）　＋（ｙ一５８０）　＝　其中，ＲＹ表示区域内任意一点到右电机的距离。ＲＺ表示区　域内任意一点到左电机的距离。　则可解得　＝（　一ＲＹ　＋２５２９２８）／１２２２　Ｙ＝（１１６０一ｆｌ１３４５６００—４‘一（ＲＹ　一（．　一５１３）　一３３６４００）／２　１．２单元模块设计　则此即为运动区域内任意点所对应的直角坐标系中的点（ｘ，　１．２．１电动机传动系统　Ｙ　ｏ　本系统采用带有减速箱的直流电动机，电机额定工作电压　３、结束语　９Ｖ，减速箱的减速比为１／１６００，输出力矩大于２４０ｆ　・ｃｍ），带轮的　本设计以一片Ａｔｍｅｇａ１６为核心部件，利用ＰＷＭ电机驱动　平均直径为２４ｒａｍ，故悬线牵弓ｌ力Ｆ　ｊ立　大于１００ｇ。因此足以满　足系统要求，并能使系统具有很大的加速度，增强了灵活性。　技术、ＡＤ／ＤＡ转化技术和１６０２液晶显示屏控制技术。并配合一　套别出心裁的软件算法实现了悬挂运动控制系统的点到点定向　１．２．２稳压模块　运动、圆周运动等功能，最终使控制系统完成项目设计的各项任　为获得足够大的电流，采用两片７８０９将电压稳压至９Ｖ后　务。在系统设计过程中，力求硬件线路简单。充分发挥软件编程　给直流减速电机供电，然后采用一片７８０５将电压稳至５Ｖ，给单　片机系统和其他芯片供电。　方便灵活的特点，来满足系统设计的要求。　系统控制精度达到毫米级，响应时间也符合设计要求。采用　１．２．３电动机驱动　反馈闭环控制方式，系统稳定可靠。　为求硬件电路简化，电机驱动没有自行设计经典的Ｈ型桥　式电路，而是采用专用电机驱动芯片Ｌ２９８Ｎ的两路四个功率输　参考文献：　出实现。电路工作过程：ＰＷＭ输出接Ｃ，当从ＭＣＵ输出低电平到　Ｉ１】刘和平，王维俊，江渝等，ＴＭｓ３２ＯＬＦ２４ＯｘＤｓＰ　ｃ语言开发应　Ｄ，电动机正转；当从ＭＣＵ输出高电平到Ｄ，电动机反转；其他情　用【Ｍ］．北京：北京航天航空大学出版社　况，电动机停转。　【２】江思敏．ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０ＸＤＳＰ硬件开发教程【Ｍｊ．北京：机械工　业出版社　１．２．４画板的材料选取与整体加工　【３】周艳荣，张茂青．基于ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ控制器ＳＤＥＤ１３３５液　受材料与经费限制，成员只能找到一块厚度为８ｍｍ厚的有　晶显示方案明．电子工程师　机塑料板作为画板。利用电钻、锯子等工具通过手工加工的方式　【４】孙兵，陆晓峰．一种为ＬＣＤ提供偏压的正负电压转换电路　将直流减速电机、电位器等器件固定到画板上。由于该板的边缘　Ⅱｊ．通信电源技术