悬挂运动控制系统设计

引言     
      在现代的工业控制、车辆运动和医疗设备等系统中， 悬挂运动系统的应用越来越多，在这些系统中悬挂运动部件通常是具体的执行机构 ， 因而悬挂部件的运动精确性是整个系统工作效能的决定因素， 而在实际中实现悬挂运动控制系统的精确控制是非常困难的。
      我们采用 AT8 9 5   l单片机和步进电动机设计了悬挂运动控制系统， 由单片机产生脉冲信号驱动有精确步距的步进电动机， 电机带动悬挂部件在平面上做特定的准确运动。

系统的硬件设计与实现    
      本系统硬件可分为控制部分、电动机驱动部分、键盘输入部分和显示 部分 。
1、控制部分系统的控制部分为单片机最小系统， 单片机采用 ATME L公司的 AT8 9 C5 1芯片， 因为作为系统控制芯片， AT8 9系列算术运算功能强 ， 可以用不同的语言软件编程（ 如 c语言、汇编语言） ， 编程简单 ， 易于实现控制要求和控制算法 ， 并且AT8 9 C 5 1 芯片具有体积小 ， 功耗较低， 成本低 ， 程序写入简单方便等优点。
2、驱动部分为实现硬件上对步进电动机的精确驱动 ，我们采用 2个高性能细分 S M一 2 0 2 A驱动控制器， 该控制器采用新型的双极性横流斩波技术， 输入频率宽， 所以电动机运行精度高， 振动小， 噪声低， 运行过程中比较平稳 ， 适合驱动中小型的任何两相或四相混合式步进电机。而且在该驱动器还标明了各个按键开合时所对应的电流、驱动器的静转矩和步矩角 ， 这给电动机在实际工作的过程中提供 r很大的方便。
3、数码管显示电路设计用单片机的P   E l 和P   口来控制数码管的显示， P  口作为数码管的选通端 ， P  口_ l 乍为输出端， 将设定点的坐标从数码管上显示出来。通过数码管显示， 可以将输入坐标显示 求 ，以防 止输入数据出错产生不必要的麻烦。

硬件电路如图 l 示意。用 P   和 P   作为脉冲波的输 端 口， 接任 S M 一2 0 2的脉冲信号端端） ， 用 P 和P 作为电动机运行方向的控制端 ， 通过软件设定一个位置 ， 在物体到达该化置的时候电动机的运行方向改变。p.  和作为驱动器使用， 可以控制电动机的状态， 在物体到达一定的地点时使电动机 白锁。使用.。 和 P.  作为电动机转动的显示标志 ， 通过和P   与发光二极管相连 ， 电动机转动时卡 醍 管发光， 停止时二卡 眨 管熄灭。用 P ， 口作为键盘的输入口， 其中低四位为行， 高四位为列，利用扫描键盘法来确定按下的键 ， 从而设定坐标点的参数。
      系统软件设计采用的步进 电动 机是永磁式步进 电机， 这种电动机是两相混合 的 ， 当定子控制绕组按照一定顺序不断地轮流通电时， 步进电机就持续不断地旋转 ， 电机的转速与输入电压  外界温度和负载无关。当相数步距角设定时， 其转速仅于输入脉冲的频率成正比， 改变脉冲频率就可以实现转速 ， 因此可以很容易的控制步进电机在某一固定平面上的运动轨迹和路程。当控制脉冲停止输入，让最后一个脉冲控制绕组继续通人直流时， 电动机可以固定在一个位置上， 这样可以实现物体运动后在平面上相应点的停止。   此简单介绍以电机带动物体在画板平面上在任意两点『 日 】 运动和画圆（ 圆周） 运动的软件设计 。

1任意两点子程序为使物体能从板子上的任意一点到另外一点运动， 编写了仟意两点子程序 ， 流程如图2。
　　2 画圆子程序为使物体  板 I ： 以 r为  径画圆， 在沿任意两点运动的f程序基制 上 ，  圆周 取八个相对称的点， 利片 ｛ 逐段追近法来绘制圆剧 ， 每一段都采用任意两点子程序实现 画圆的过程如下 图所示， 画笔经过手动定位在 l点， 调用任意两点子程序到达2点， 然后到达 3点， 依次顺序类推 ， 最终 回到 l点 程序流程图如图3。
      结语

在系统设计调试后， 本控制系统已经在实验和医疗器械改造中得到 了检验并应用 ， 我们通过减小步进电机步距角和设定更多的定位点， 使系统的精度得到 了进一步提高。