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兰州交通大学毕业设计（论文）I基于单片机的悬挂运动控制系统设计摘要悬挂运动控制系统是运动控制中的一个独特而重要的分支。对这种系统的设计与研究可以解决实际生活中的很多问题。本系统是一电机控制系统，该课题要求被控对象通过步进电机的旋转来调节其两端的绳索长度，从而不断改变物体的位置，在80cm×100cm的范围内做直线、画圆、点位等运动，此外，系统还要具备键盘输入与实时显示的功能。在对该课题做了功能需求分析之后，进行了具体的方案论证，详细地阐述了各个模块的工作原理。设计的主要内容包括：以逐点比较插补算法和等分圆法的计算原理为基础，采用AT89C51单片机作为运算、控制单元；为了实现对物体的位置、方向以及运动时间的精确控制，采用两相混合式步进电机SC86HB65-04作为运动的执行机构，并由L297/L298驱动器进行驱动；选用4×4键盘来设定任意点的坐标参数以及运行模式；同时，使用LCD显示器来直观地显示被控对象的位置坐标。结果表明，本课题采用的控制原理与设计思路可以满足任务要求。关键词：单片机，步进电机，悬挂运动，插补算法，等分圆法兰州交通大学毕业设计（论文）IIDESIGNOFTHESUSPENDEDMOTIONCONTROLSYSTEMBASEDONTHESINGLE-CHIPMICROCOMPUTERABSTRACTSuspendedmotioncontrolsystemisauniqueandimportantbranchofthemotioncontrolsystem.Manyproblemsinreallifecanbesolvedbydesignandstudyofthissystem.Thissystemisamotorcontrolsystem.Theobjectisrequiredtochangepositiontomakelinear,circleandpointmotionintherangeofthe80cm×100cmthroughtherotationofthesteppermotortoadjustthelengthoftworopesinthissubject.Inaddition,thesystemhasthefunctionofkeyboardinputandreal-timedisplay.Aftertheanalysisoffunctionalrequirementsonthissubject,aspecificdemonstrationoftheprogramisdone,theworkingprincipleofeachmoduleisclarifieddentallyalso.Thecontentsofthedesigninclude:Thedesignisbasedoninterpolationalgorithmandsub-circlealgorithm,AT89C51single-chipmicrocomputerisusedastheoperatorandcontrolunit;SteppermotorSC86HB65-04isusedastheexecutingunittoachievetheprecisecontroloftheposition,direction,andmovementtime,whichderivedbythedriverofL297/L298;Theselectionoftheparametersofpoint’scoordinatesandthemodelofrunningisdoneby4×4keyboard;Besides,LCDdisplayisusedtoshowthelocationoftheobjectcoordinates.Theresultsshowedthatthecontroltheoryanddesignideasusedinthissubjectmeetthemissionrequirements.Keywords:single-chipmicrocomputer，steppermotor，suspendedmotion，interpolationalgorithm，sub-circlealgorithm兰州交通大学毕业设计（论文）III目录1绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------1-1.1课题背景-----------------------------------------------------------------------------------1-1.2课题目的-----------------------------------------------------------------------------------2-1.3课题意义-----------------------------------------------------------------------------------3-1.4应解决的主要问题-----------------------------------------------------------------------3-2方案论证与比较----------------------------------------------------------------------------------4-2.1总体控制方案选择-----------------------------------------------------------------------4-2.2控制器模块--------------------------------------------------------------------------------5-2.3电动机选择--------------------------------------------------------------------------------5-2.4电动机驱动模块--------------------------------------------------------------------------6-2.5显示模块-----------------------------------------------------------------------------------7-2.6算法选择-----------------------------------------------------------------------------------7-3系统功能及基本原理----------------------------------------------------------------------------9-3.1设计任务-----------------------------------------------------------------------------------9-3.2系统各模块基本原理-------------------------------------------------------------------10-3.2.1单片机基本原理-----------------------------------------------------------------10-3.2.2步进电机的基本原理-----------------------------------------------------------11-3.2.3步进电机驱动器工作原理-----------------------------------------------------13-3.2.4键盘接口技术--------------------------------------------------------------------14-3.2.5显示技术--------------------------------------------------------------------------15-3.3逐点比较插补法的原理----------------------------------------------------------------16-3.3.1逐点比较法直线插补的基本原理-------------------------------------------18-3.3.2逐点比较法圆弧插补的基本原理-------------------------------------------20-4硬件设计-----------------------------------------------------------------------------------------23-4.1系统整体设计----------------------------------------------------------------------------23-4.2系统各功能模块单元电路设计-------------------------------------------------------23-4.2.1步进电机驱动模块设计--------------------------------------------------------24-4.2.2键盘模块设计--------------------------------------------------------------------25-兰州交通大学毕业设计（论文）IV4.2.3显示模块设计--------------------------------------------------------------------26-4.2.4系统PCB板图------------------------------------------------------------------26-5软件设计-----------------------------------------------------------------------------------------28-5.1理论分析与计算-------------------------------------------------------------------------28-5.1.1物体由原点出发的点位运动控制-------------------------------------------29-5.1.2物体的直线运动控制-----------------------------------------------------------30-5.1.3物体的画圆运动控制-----------------------------------------------------------30-5.2WAVE软件介绍--------------------------------------------------------------------------31-5.2.1系统特点--------------------------------------------------------------------------31-5.2.2主要技术性能------------------------------------------------------------