摘要：以低功耗MSP430F449单片机系统平台为控制核心，由步进电机控制模块、红外传感和人机交互3个功能部分组成。由MSP430F449实现相应算法产生不同状态的PWM波，以控制电机的运动，从而实现对画笔的控制。系统可通过键盘任意设置坐标点参数;控制质量大于100g的物体在仰角不大于100°的80 cmx100 cm白板上做自行设定的运动，并在白板上画出运动轨迹;控制物体沿白板上按标出的任意黑色间断曲线运动。画笔坐标点及各运动状态实时显示在LCD上，人机界面友好。
在现代的车辆运动、医疗设备和工业控制等系统中，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，因而实际实现悬挂运动控制系统的精确控制具有极其重大的现实意义。本系统采用低功耗MSP430F449单片机系统平台设计了悬挂运动控制系统，采用高效的PWM电路，提高电源利用率;红外传感检测，提高纠错能力。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。
1 悬挂运动控制系统设计方案
1.1 电机选取
方案①：直流电机。直流电机的优点是输出功率大，带负载能力强;缺点是不能精确地控制直流电机的转动角度。
方案②：步进电机。步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。给电机加一个脉冲信号，电机就转过一个步距角，具有较强的快速启停能力。步进角方面，选用的三相六拍式步进电机，步进转角最小可以达到1.5°，可以满足系统控制精度要求。并且可以通过对其转动步数的控制实现对位移的精确控制。
方案③：使用伺服电机，伺服电机是一种内带编码盘，可以通过驱动器精确控制转动角度(0.001°级别)，而且过载能力强，常用于精密控制，但其驱动电压一般较高，体积较大，在本题目的实现上并不适用。
综上所述，选择方案②。采用步进电机。
1. 2 电机驱动器选择
方案①：使用分立元件搭建。利用大功率三极管放大功率给步进电机提供驱动电压和电流。但本实验对功率要求较大，精度有限。
方案②：集成步进电机驱动器。集成驱动块能力强，工作稳定，其内部加入了光耦隔离器将控制电路与驱动电路完全隔离，防止了电动机在启动和制动时对控制电路造成影响。并且其只需要两三根线便实现电机的精确控制，控制相当简单。
综上所述，由于本系统需尽量采用高性能的驱动电路以保证步进电机良好的运转性能，故选择方案②。
1.3 循迹传感器选择
方案①：发光二极管和光敏二极管组成发射-接收电路。发光二极管为可见光，故光敏二极管的工作受外界光照影响很大，很容易造成误判和漏判。
方案②：反射式红外发射-接收器。采用红外对管替代普通可见光管，能极大地降低环境光源的影响。并且，红外线波长大，近距离衰减小，故探测近距离黑线更加可靠。
综上，选择方案②，采用发射时红外传感器ST188。
1. 4 画线算法
方案①：DDA算法。根据直线起始坐标得出斜率。取合适的步进量，根据斜率得出直线上每点的坐标，直接计算出两侧电机步数，控制画笔画线。该算法简单易行。
方案②：Bresenham微元算法。该算法只做整数加/减运算和乘2运算，运算速度很快，适于用硬件实现。
本系统采用软件实现算法，故选择方案①。
1.5 画圆算法
方案①：图形扫描Bresenham算法。该算法采用直角坐标系，但画圆时采用该坐标系算法不够清晰。
方案②：用自行设计的极坐标法。极坐标法公式简单，算法清晰。运算速度较快，完全能达到要求。
故选择方案②。
