基于Arduino的機(jī)電控制CAI系統(tǒng)開(kāi)發(fā).pdf

1、本文提出了一種新型的機(jī)電控制CAI系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)Arduino硬件系統(tǒng)和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的分析研究，把基于Arduino的機(jī)電控制引入到CAI系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種可供機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)使用的CAI系統(tǒng)。對(duì)于Arduino使用者來(lái)說(shuō)，改變了傳統(tǒng)的更新軟件就得重復(fù)燒寫(xiě)flash的模式，該系統(tǒng)能夠通過(guò)Arduino自帶的串口監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，操作簡(jiǎn)便，運(yùn)行穩(wěn)定。該系統(tǒng)讓初學(xué)者能夠更快更容易的學(xué)習(xí)，大大激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將Arduino引入機(jī)電專(zhuān)業(yè)課

2、程教學(xué)提高了教育、教學(xué)的質(zhì)量，增進(jìn)了教育的效率，并且取得了良好的課堂教學(xué)的效果。本文的主要研究?jī)?nèi)容可以概括為以下幾個(gè)方面：
　　通過(guò)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)CAI進(jìn)行需求分析，提出了CAI系統(tǒng)的整體架構(gòu)，闡述了Arduino終端解釋程序的總體設(shè)計(jì)方案。通過(guò)對(duì)Arduino硬件以及軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的介紹以及Arduino內(nèi)核程序的解讀，根據(jù)有限狀態(tài)機(jī)的原理設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了命令解釋器。對(duì)Arduino串口通訊協(xié)議和功能庫(kù)的調(diào)用接口進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字

3、端口的高電平/低電平進(jìn)行讀取和寫(xiě)入，對(duì)模擬端口進(jìn)行PWM波的寫(xiě)入，對(duì)Arduino進(jìn)行既定脈沖數(shù)的寫(xiě)入，滿足了機(jī)電專(zhuān)業(yè)課程教學(xué)要求的大部分功能。
　　對(duì)于更加復(fù)雜的使用環(huán)境，本文提出了基于Arduino的多任務(wù)控制并設(shè)計(jì)了一種可靠的安全的混合式調(diào)度器使其得以實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)合作式調(diào)度器和搶占式調(diào)度器特性的分析，提出了一種兼具以上兩種調(diào)度器優(yōu)勢(shì)的混合式調(diào)度器。對(duì)混合式調(diào)度器的各組成部分包括調(diào)度器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、初始化函數(shù)、中斷服務(wù)程序、添加任

4、務(wù)函數(shù)、調(diào)度任務(wù)函數(shù)以及刪除任務(wù)函數(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。完成了添加任務(wù)和刪除任務(wù)的串口通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)的人機(jī)交互，使CAI系統(tǒng)能夠應(yīng)用到更加廣泛的領(lǐng)域。
　　針對(duì)CAI系統(tǒng)機(jī)電控制應(yīng)用層展開(kāi)設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)對(duì)步進(jìn)電機(jī)和舵機(jī)的硬件系統(tǒng)組成和原理的分析，對(duì)步進(jìn)電機(jī)和舵機(jī)串口通信協(xié)議進(jìn)行了設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)方向、位置和速度的控制以及對(duì)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的控制。在步進(jìn)電機(jī)的位置控制中設(shè)計(jì)了脈沖計(jì)數(shù)器，可以通過(guò)位置查詢(xún)命令查詢(xún)電機(jī)的位