懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言     
      在現(xiàn)代的工業(yè)控制、車輛運(yùn)動(dòng)和醫(yī)療設(shè)備等系統(tǒng)中， 懸掛運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，在這些系統(tǒng)中懸掛運(yùn)動(dòng)部件通常是具體的執(zhí)行機(jī)構(gòu) ， 因而懸掛部件的運(yùn)動(dòng)精確性是整個(gè)系統(tǒng)工作效能的決定因素， 而在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)懸掛運(yùn)動(dòng)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(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)了懸掛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)， 由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)有精確步距的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)， 電機(jī)帶動(dòng)懸掛部件在平面上做特定的準(zhǔn)確運(yùn)動(dòng)。

系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    
      本系統(tǒng)硬件可分為控制部分、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)最小系統(tǒng)， 單片機(jī)采用 ATME L公司的 AT8 9 C5 1芯片， 因?yàn)樽鳛橄到y(tǒng)控制芯片， AT8 9系列算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng) ， 可以用不同的語(yǔ)言軟件編程（ 如 c語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言） ， 編程簡(jiǎn)單 ， 易于實(shí)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?jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。
2、驅(qū)動(dòng)部分為實(shí)現(xiàn)硬件上對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的精確驅(qū)動(dòng) ，我們采用 2個(gè)高性能細(xì)分 S M一 2 0 2 A驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)運(yùn)行精度高， 振動(dòng)小， 噪聲低， 運(yùn)行過(guò)程中比較平穩(wěn) ， 適合驅(qū)動(dòng)中小型的任何兩相或四相混合式步進(jìn)電機(jī)。而且在該驅(qū)動(dòng)器還標(biāo)明了各個(gè)按鍵開(kāi)合時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流、驅(qū)動(dòng)器的靜轉(zhuǎn)矩和步矩角 ， 這給電動(dòng)機(jī)在實(shí)際工作的過(guò)程中提供 r很大的方便。
3、數(shù)碼管顯示電路設(shè)計(jì)用單片機(jī)的P   E l 和P   口來(lái)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(diǎn)的坐標(biāo)從數(shù)碼管上顯示出來(lái)。通過(guò)數(shù)碼管顯示， 可以將輸入坐標(biāo)顯示 求 ，以防 止輸入數(shù)據(jù)出錯(cuò)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(hào)端端） ， 用 P 和P 作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行方向的控制端 ， 通過(guò)軟件設(shè)定一個(gè)位置 ， 在物體到達(dá)該化置的時(shí)候電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向改變。p.  和作為驅(qū)動(dòng)器使用， 可以控制電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)， 在物體到達(dá)一定的地點(diǎn)時(shí)使電動(dòng)機(jī) 白鎖。使用.。 和 P.  作為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的顯示標(biāo)志 ， 通過(guò)和P   與發(fā)光二極管相連 ， 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)卡 醍 管發(fā)光， 停止時(shí)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(lái)確定按下的鍵 ， 從而設(shè)定坐標(biāo)點(diǎn)的參數(shù)。
      系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用的步進(jìn) 電動(dòng) 機(jī)是永磁式步進(jìn) 電機(jī)， 這種電動(dòng)機(jī)是兩相混合 的 ， 當(dāng)定子控制繞組按照一定順序不斷地輪流通電時(shí)， 步進(jìn)電機(jī)就持續(xù)不斷地旋轉(zhuǎn) ， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速與輸入電壓  外界溫度和負(fù)載無(wú)關(guān)。當(dāng)相數(shù)步距角設(shè)定時(shí)， 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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速 ， 因此可以很容易的控制步進(jìn)電機(jī)在某一固定平面上的運(yùn)動(dòng)軌跡和路程。當(dāng)控制脈沖停止輸入，讓最后一個(gè)脈沖控制繞組繼續(xù)通人直流時(shí)， 電動(dòng)機(jī)可以固定在一個(gè)位置上， 這樣可以實(shí)現(xiàn)物體運(yùn)動(dòng)后在平面上相應(yīng)點(diǎn)的停止。   此簡(jiǎn)單介紹以電機(jī)帶動(dòng)物體在畫板平面上在任意兩點(diǎn)『 日 】 運(yùn)動(dòng)和畫圓（ 圓周） 運(yùn)動(dòng)的軟件設(shè)計(jì) 。

1任意兩點(diǎn)子程序?yàn)槭刮矬w能從板子上的任意一點(diǎn)到另外一點(diǎn)運(yùn)動(dòng)， 編寫了仟意兩點(diǎn)子程序 ， 流程如圖2。
　　2 畫圓子程序?yàn)槭刮矬w  板 I ： 以 r為  徑畫圓， 在沿任意兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的f程序基制 上 ，  圓周 取八個(gè)相對(duì)稱的點(diǎn)， 利片 ｛ 逐段追近法來(lái)繪制圓劇 ， 每一段都采用任意兩點(diǎn)子程序?qū)崿F(xiàn) 畫圓的過(guò)程如下 圖所示， 畫筆經(jīng)過(guò)手動(dòng)定位在 l點(diǎn)， 調(diào)用任意兩點(diǎn)子程序到達(dá)2點(diǎn)， 然后到達(dá) 3點(diǎn)， 依次順序類推 ， 最終 回到 l點(diǎn) 程序流程圖如圖3。
      結(jié)語(yǔ)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試后， 本控制系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)和醫(yī)療器械改造中得到 了檢驗(yàn)并應(yīng)用 ， 我們通過(guò)減小步進(jìn)電機(jī)步距角和設(shè)定更多的定位點(diǎn)， 使系統(tǒng)的精度得到 了進(jìn)一步提高。