懸掛運動控制系統(tǒng)設(shè)計

引言     
      在現(xiàn)代的工業(yè)控制、車輛運動和醫(yī)療設(shè)備等系統(tǒng)中， 懸掛運動系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，在這些系統(tǒng)中懸掛運動部件通常是具體的執(zhí)行機構(gòu) ， 因而懸掛部件的運動精確性是整個系統(tǒng)工作效能的決定因素， 而在實際中實現(xiàn)懸掛運動控制系統(tǒng)的精確控制是非常困難的。
      我們采用 AT8 9 5   l單片機和步進電動機設(shè)計了懸掛運動控制系統(tǒng)， 由單片機產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動有精確步距的步進電動機， 電機帶動懸掛部件在平面上做特定的準確運動。

系統(tǒng)的硬件設(shè)計與實現(xiàn)    
      本系統(tǒng)硬件可分為控制部分、電動機驅(qū)動部分、鍵盤輸入部分和顯示 部分 。
1、控制部分系統(tǒng)的控制部分為單片機最小系統(tǒng)， 單片機采用 ATME L公司的 AT8 9 C5 1芯片， 因為作為系統(tǒng)控制芯片， AT8 9系列算術(shù)運算功能強 ， 可以用不同的語言軟件編程（ 如 c語言、匯編語言） ， 編程簡單 ， 易于實現(xiàn)控制要求和控制算法 ， 并且AT8 9 C 5 1 芯片具有體積小 ， 功耗較低， 成本低 ， 程序?qū)懭牒唵畏奖愕葍?yōu)點。
2、驅(qū)動部分為實現(xiàn)硬件上對步進電動機的精確驅(qū)動 ，我們采用 2個高性能細分 S M一 2 0 2 A驅(qū)動控制器， 該控制器采用新型的雙極性橫流斬波技術(shù)， 輸入頻率寬， 所以電動機運行精度高， 振動小， 噪聲低， 運行過程中比較平穩(wěn) ， 適合驅(qū)動中小型的任何兩相或四相混合式步進電機。而且在該驅(qū)動器還標明了各個按鍵開合時所對應(yīng)的電流、驅(qū)動器的靜轉(zhuǎn)矩和步矩角 ， 這給電動機在實際工作的過程中提供 r很大的方便。
3、數(shù)碼管顯示電路設(shè)計用單片機的P   E l 和P   口來控制數(shù)碼管的顯示， P  口作為數(shù)碼管的選通端 ， P  口_ l 乍為輸出端， 將設(shè)定點的坐標從數(shù)碼管上顯示出來。通過數(shù)碼管顯示， 可以將輸入坐標顯示 求 ，以防 止輸入數(shù)據(jù)出錯產(chǎn)生不必要的麻煩。

硬件電路如圖 l 示意。用 P   和 P   作為脈沖波的輸 端 口， 接任 S M 一2 0 2的脈沖信號端端） ， 用 P 和P 作為電動機運行方向的控制端 ， 通過軟件設(shè)定一個位置 ， 在物體到達該化置的時候電動機的運行方向改變。p.  和作為驅(qū)動器使用， 可以控制電動機的狀態(tài)， 在物體到達一定的地點時使電動機 白鎖。使用.。 和 P.  作為電動機轉(zhuǎn)動的顯示標志 ， 通過和P   與發(fā)光二極管相連 ， 電動機轉(zhuǎn)動時卡 醍 管發(fā)光， 停止時二卡 眨 管熄滅。用 P ， 口作為鍵盤的輸入口， 其中低四位為行， 高四位為列，利用掃描鍵盤法來確定按下的鍵 ， 從而設(shè)定坐標點的參數(shù)。
      系統(tǒng)軟件設(shè)計采用的步進 電動 機是永磁式步進 電機， 這種電動機是兩相混合 的 ， 當定子控制繞組按照一定順序不斷地輪流通電時， 步進電機就持續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn) ， 電機的轉(zhuǎn)速與輸入電壓  外界溫度和負載無關(guān)。當相數(shù)步距角設(shè)定時， 其轉(zhuǎn)速僅于輸入脈沖的頻率成正比， 改變脈沖頻率就可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速 ， 因此可以很容易的控制步進電機在某一固定平面上的運動軌跡和路程。當控制脈沖停止輸入，讓最后一個脈沖控制繞組繼續(xù)通人直流時， 電動機可以固定在一個位置上， 這樣可以實現(xiàn)物體運動后在平面上相應(yīng)點的停止。   此簡單介紹以電機帶動物體在畫板平面上在任意兩點『 日 】 運動和畫圓（ 圓周） 運動的軟件設(shè)計 。

1任意兩點子程序為使物體能從板子上的任意一點到另外一點運動， 編寫了仟意兩點子程序 ， 流程如圖2。
　　2 畫圓子程序為使物體  板 I ： 以 r為  徑畫圓， 在沿任意兩點運動的f程序基制 上 ，  圓周 取八個相對稱的點， 利片 ｛ 逐段追近法來繪制圓劇 ， 每一段都采用任意兩點子程序?qū)崿F(xiàn) 畫圓的過程如下 圖所示， 畫筆經(jīng)過手動定位在 l點， 調(diào)用任意兩點子程序到達2點， 然后到達 3點， 依次順序類推 ， 最終 回到 l點 程序流程圖如圖3。
      結(jié)語

在系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試后， 本控制系統(tǒng)已經(jīng)在實驗和醫(yī)療器械改造中得到 了檢驗并應(yīng)用 ， 我們通過減小步進電機步距角和設(shè)定更多的定位點， 使系統(tǒng)的精度得到 了進一步提高。