全國大學生電子設計競賽作品

-.z.本系統(tǒng)電路連接及硬件資源分配見圖4.1所示。采用AT89S51單片機作為核心器件，多圈電位器為懸掛物體位置采集器件，通過ADC0832轉換位數(shù)字信號送入單片機處理，L298作為直流電機的驅動模塊，以MA*7219驅動的LED顯示和4×4鍵盤作為人機接口。4.2尋軌跡控制策略根據(jù)題目的要求，懸掛物沿曲線運動的軌跡分為兩段，連續(xù)段和連續(xù)段?？刹捎?個光電一體化傳感器TCRT5000作為檢測元件，其放置方式如圖4.2所示。尋找黑線策略，采用模糊尋找的方式，首先物體從坐標〔0，8〕運行到坐標〔80，8〕，檢測這之間有無黑線，如無，則從坐標〔80，16〕運行到坐標〔0，16〕，再檢測這之間有無黑線，如有，則從坐標〔0，12〕運行到〔80，12〕，檢測，如果沒有檢測到黑線，再進一步縮小范圍從〔80，14〕運行到〔80，14〕；如果檢測到黑線，再進一步縮小范圍從〔80，10〕運行到〔80，10〕，當檢測到黑線時就停下，此處將是黑線起點；如果沒有檢測到黑線則返回從〔80，12〕運行到〔0，12〕檢測到的黑線即為黑線起點。以同樣的運行檢測方式即可尋找出黑線的起點。在連續(xù)段尋跡時，通過判斷四個傳感器的16種組合狀態(tài)，使電機作出相應的伸縮動作。當軌跡為連續(xù)線時，電機拉動傳感器在大角度方向內位移，直到在*一方向檢測到新的黑線為止。然后再調用連續(xù)段的尋跡程序。4.3系統(tǒng)各模塊單元電路設計電源局部電路設計本系統(tǒng)中使用了直流12V電機，其額定工作電壓為12V，而單片機額定工作電壓為5V，所以電路中采用了7805和7812作為穩(wěn)壓模塊，其最大輸出電流為，滿足系統(tǒng)電機驅動電流的要求，其電路如圖所示。電機控制模塊設計物體運動的軌跡由電機的轉速和轉向決定，電機的轉速和轉向的控制是通過多圈電位器對滑輪所轉的圈速進展檢測，同時通過另一個計數(shù)器對時間進展測量，結合兩個計數(shù)器的值，由單片機計算出電機的速度，而物體運動的軌跡的里程由滑輪的周長和所轉的圈數(shù)來計算。本系統(tǒng)由單片機直接產(chǎn)生PWM信號，當單片機承受到相應的檢測信號時，單片機轉到中斷口處理信息，PWM信號處于停發(fā)狀態(tài)。將單片機產(chǎn)生的PWM信號經(jīng)光電隔離器耦合后，控制L298驅動芯片來控制電動機的正反轉、啟動、制動。原理圖如所示。單片機將P、P作為輸出控制使能端,,P、P作為電機一的控制端,P、P作為電機二的控制端。L298的兩個控制端〔C、D〕的工作情況由表列出〔Ven為使能端〕。表4.L輸入功能Ven=HC=H;D=L正轉C=L;D=H反轉C=D制動Ven=LC=×D=×停頓電機速度采集設計上面在方案論證中已經(jīng)提出電機速度的數(shù)據(jù)采集是通過檢測滑輪上的轉速來得到電機的速度。如圖所示，速度采集系統(tǒng)中使用多圈電位器即圖中W1、W2進展檢測，然后通過ADC0832進展轉換。ADC0832是一個8位雙通道A/D轉換器件。選用的多圈電位器為10圈、47KΩ，動滑輪直徑為5cm，則旋轉一圈的線長為：L=5π由ADC0832的分辨率得出，采集到最小線位移為：l=L/28當電機開場運行時，拖動滑輪轉動，多圈電位器和滑輪同步轉動，從而改變多圈電位器的輸出電壓，A/D轉換器將多圈電位器的輸出電壓轉換成數(shù)字信號送給單片機處理，從而實現(xiàn)對滑輪運轉情況準確采集。尋跡局部電路設計根據(jù)設計任務，懸掛物體要沿著黑線運行，采用反射式光電傳感器進展探測。光電傳感器的硬件設計如圖所示。電壓比擬器LM393的同相輸入Ⅴin拉低，輸出為低電平。當檢測到黑線時，接收管截止，同相輸入Ⅴin為高，比擬器輸出為高電平。本系統(tǒng)中四個傳感器的OUT分別連接P1.0～P1.3。顯示模塊設計顯示局部電路由MA*7219、數(shù)碼管組成。采用6個LED管進展*軸坐標顯示、Y軸坐標顯示。其電路圖如所示。鍵盤模塊電路設計圖4.3.64×4鍵盤電路原理圖根據(jù)設計需求，本系統(tǒng)中使用了標準的4×4鍵盤，其電路原理圖如圖所示。圖中C1～C4為4×4鍵盤的列信號，L1～L4為4×4鍵盤的行信號。在本系統(tǒng)中，用P0.0～P0.3連接鍵盤的列信號C4～C1；用P0.4～P0.7連接鍵盤的行信號L4～L1。在本系統(tǒng)中，S1～S3、S5～S7、S9～S11、S13為數(shù)字鍵，如圖2.8，S4、S8、S12、S14～S16為功能鍵，S2、S5、S7、S10為雙功能鍵。主要功能如圖所示。

12↑3方式4←56→*78↓9Y0設置啟動確認圖4.3.74×4鍵盤功能圖設置鍵：手動對位或任意設定坐標點參數(shù)鍵，按下后用上、下、左、右鍵可進展手動對位控制，然后按確認鍵確認，圖所示。圖設置鍵操作圖方式鍵：首先按下方式鍵，然后按數(shù)字鍵選擇方式再確認，方式有以下幾種：方式1：歸位，讓物體自行回到原點。方式2：作自行設定的運動。方式3：畫圓，首先利用數(shù)字鍵設置圓半徑進展確認后，再按啟動鍵運行。方式4：定點運動，首先利用數(shù)字鍵設置一個坐標點的*、Y值