懸掛運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計

引言
在現(xiàn)代的工業(yè)控制、車輛運(yùn)動和醫(yī)療設(shè)備等系統(tǒng)中， 懸掛運(yùn)動系統(tǒng)的應(yīng)用越來越多，在這些系統(tǒng)中懸掛運(yùn)動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(yùn)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(jī)和步進(jìn)電動機(jī)設(shè)計了懸掛運(yùn)動控制系統(tǒng)， 由單片機(jī)產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動有精確步距的步進(jìn)電動機(jī)， 電機(jī)帶動懸掛部件在平面上做特定的準(zhǔn)確運(yùn)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(jī)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(jī)最小系統(tǒng)， 單片機(jī)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(yùn)算功能強(qiáng) ， 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(jìn)電動機(jī)的精確驅(qū)動 ，我們采用 2個高性能細(xì)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(jī)運(yùn)行精度高， 振動小， 噪聲低， 運(yùn)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(jìn)電機(jī)。而且在該驅(qū)動器還標(biāo)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(jī)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(jī)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(biāo)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(biāo)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(jī)運(yùn)行方向的控制端 ， 通過軟件設(shè)定一個位置 ， 在物體到達(dá)該化置的時候電動機(jī)的運(yùn)行方向改變。p. 和作為驅(qū)動器使用， 可以控制電動機(jī)的狀態(tài)， 在物體到達(dá)一定的地點時使電動機(jī) 白鎖。使用.。 和 P. 作為電動機(jī)轉(zhuǎn)動的顯示標(biāo)志 ， 通過和P 與發(fā)光二極管相連 ， 電動機(jī)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(biāo)點的參數(shù)。
系統(tǒng)軟件設(shè)計采用的步進(jìn) 電動 機(jī)是永磁式步進(jìn) 電機(jī)， 這種電動機(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， 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)載無關(guān)。當(dāng)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(jìn)電機(jī)在某一固定平面上的運(yùn)動軌跡和路程。當(dāng)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(jī)可以固定在一個位置上， 這樣可以實現(xiàn)物體運(yùn)動后在平面上相應(yīng)點的停止。 此簡單介紹以電機(jī)帶動物體在畫板平面上在任意兩點『 日 】 運(yùn)動和畫圓（ 圓周） 運(yùn)動的軟件設(shè)計 。