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2005年全国大学生电子设计大赛技术报告-1-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------试题编号：E题目：悬挂运动控制系统学校：哈尔滨工程大学姓名：尹延辉姓名：于航姓名：王船宝2005年全国大学生电子设计大赛技术报告-2---摘要和关键词【摘要】：本系统主要由AT89S52作为主控芯片,来实现全部的数学计算和程序储存,并且通过并口来控制电机运动达到在图板上画图的目的,步进电机采用L297作为控制芯片,L298作为功率驱动电路。执行机构采用步进电机做动力,采用步进电机可以省去闭环控制中的位置传感器,而且运动精度有大大的提高,我们采用的步进电机的步进角只有1.8°对于本系统精度已足够用了,另外我们的设计还有许多特点,都可以将误差控制在一定的范围内,最后再进行修正即可。【关键词】：AT89S52L297L298步距角闭环控制步进电机AbstractandKeyWords【Abstract】：ThissystemmainlymakestheAT89S52asthelordtocontrolthechip,carryoutallmathematicscalculationsandtheprocedurestorage,andpasstocombinetocontroltheelectricalengineeringsporttoattainthepurposethatdrawsonthedrawingboard,treadingintotheelectricalengineeringtoadopttheL297conductandactionscontrolchip,theL298isthepowertodrivetheelectriccircuit.Carryouttheorganizationadoptiontreadsintotheelectricalengineeringtodothemotive,adopttotreadintotheelectricalengineeringandcanshutthewreathcontroliswiththeprovinceofpositionspreadsthefeelingmachine,andexercisetheaccuracycontainhugeexaltation,whatweadopttreadintotheelectricalengineeringtotreadintotheCapetoonlyhave1.8°stohavealreadyusedenoughtothissystemaccuracy,anotherourdesignstillhavemanycharacteristicses,cancontrolerrormarginwithinthescopeofcertain,theendcarryonagaintorevise.【KeyWords】：AT89S52L297L298StepAngleClosedloopcontrolStepMotor2005年全国大学生电子设计大赛技术报告-3---目录第一章设计任务与技术指标----------------------------------------------------------------61.1设计任务--------------------------------------------------------------------------------61.2技术指标--------------------------------------------------------------------------------71.3题目简评--------------------------------------------------------------------------------7第二章方案论证与比较----------------------------------------------------------------------82.1闭环控制系统-------------------------------------------------------------------------82.2开环控制系统-------------------------------------------------------------------------9第三章系统硬件设计------------------------------------------------------------------------103.1系统的总体组成---------------------------------------------------------------------103.2步进电机的驱动电路---------------------------------------------------------------103.3步进电机控制------------------------------------------------------------------------103.4相位顺序的产生---------------------------------------------------------------------133.5负载电流的调节---------------------------------------------------------------------143.6相位斩波和禁止斩波---------------------------------------------------------------153.7步进电机驱动芯片L398-----------------------------------------------------------15-3.8步进电机的基本原理---------------------------------------------------------------163.9步进电机的基本参数--------------------------------------------------------------17第四章系统软件设计------------------------------------------------------------------------204.1程序流程图---------------------------------------------------------------------------204.2程序清单------------------------------------------------------------------------------20第五章系统的组装---------------------------------------------------------------------------215.1整机结构图及工艺说明------------------------------------------------------------21第六章系统调试------------------------------------------------------------------------------226.1电路的调试方案---------------------------------------------------------------------226.2测试结果------------------------------------------------------------------------------226.3测试结论------------------------------------------------------------------------------23参考文献----------------------------------------------------------------------------------------24致谢----------------------------------------------------------------------------------------------25附录一-------------------------------------------------------------------------------------------26附录二-------------------------------------------------------------------------------------------29附录三-------------------------------------------------------------------------------------------302005年全国大学生电子设计大赛技术报告-4---第一章设计任务与技术指标1.1设计任务：设计一电机控制系统，控制物体在倾斜（仰角≤100度）的板上运动。在一白色底板上固定两个滑轮，两只电机（固定在板上）通过穿过滑轮的吊绳控制一物体在板上运动，运动范围为80cm×100cm。物体的形状不限，质量大于100克。物体上固定有浅色画笔，以便运动时能在板上画出运动轨迹。板上标有间距为1cm的浅色坐标线（不同于画笔颜色），左下角为直角坐标原点,示意图如图1所示。100°图1电机控制原理示意图1.2技术指标：1.2.1基本要求：控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数；控制物体在80cm×100cm的范围内作自行设定的运动，运动轨迹长度不小80cm100cm15cm15cm15cm原点15cm2005年全国大学生电子设计大赛技术报告-5---于100cm，物体在运动时能够在板上画出运动轨迹，限300秒内完成；控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm的圆周运动，限300秒内完成；物体从左下角坐标原点出发，在150秒内到达设定的一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm)。1.2.2发挥部分：能够显示物体中画笔所在位置的坐标；控制物体沿板上标出的任意曲线运动(见示意图)，曲线在测试时现场标出，线宽1.5cm～1.8cm，总长度约50cm，颜色为黑色；曲线的前一部分是连续的，长约30cm；后一部分是两段总长约20cm的间断线段，间断距离不大于1cm；沿连续曲线运动限定在200秒内完成，沿间断曲线运动限定在300秒内完成；其他。1.3题目简评：在各种机械车床中尤其是数控车床中，常常会见到一些坐标类的车床,它可以完成在规定平面内任意一点的精确定位,还可以在指定轨迹上精确的运动。甚至在某些机械上已经发展成为三维立体坐标系,这样就可以在三维空间内任意一点定位了,但是上述这些大部份都是以直角坐标系为主。而本题中巧妙的应用绳索将平面直角坐标转换成为了有两根长度决定的新的坐标系,在机械结构上有了新的突破,首先用绳连接的柔性要远远好于用丝杠而且便于架设,其次就是用绳连接的要比丝杠连接的所受到的摩擦力小机械磨损也会随之减小,最后就是结构简单这点也是最重要的,往往一个机械结构好与坏与其自身的复杂程度是密切相关的。整个系统由两个步进电机做驱动机构,