本文關(guān)鍵詞：基于Arduino的機(jī)電控制CAI系統(tǒng)開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文提出了一種新型的機(jī)電控制CAI系統(tǒng),通過對(duì)Arduino硬件系統(tǒng)和軟件開發(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)電專業(yè)課程教學(xué)使用的CAI系統(tǒng)。對(duì)于Arduino使用者來說,改變了傳統(tǒng)的更新軟件就得重復(fù)燒寫flash的模式,該系統(tǒng)能夠通過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)電專業(yè)課程教學(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。通過對(duì)Arduino硬件以及軟件開發(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)開發(fā),實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)字端口的高電平/低電平進(jìn)行讀取和寫入,對(duì)模擬端口進(jìn)行PWM波的寫入,對(duì)Arduino進(jìn)行既定脈沖數(shù)的寫入,滿足了機(jī)電專業(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)用層展開設(shè)計(jì),通過對(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,可以通過位置查詢命令查詢電機(jī)的位置,也可以通過位置歸零命令對(duì)脈沖計(jì)數(shù)器清零。該系統(tǒng)可以快速移植到智能移動(dòng)機(jī)器人、3D打印機(jī)等機(jī)電設(shè)備中,這對(duì)于將Arduino引入機(jī)電專業(yè)課程教學(xué)具有重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：Arduino CAI 功能庫(kù) 多任務(wù)
【學(xué)位授予單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH-39;TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 CAI的起源及發(fā)展12-14
• 1.2.2 Arduino的發(fā)展及應(yīng)用14-18
• 1.3 論文的主要研究?jī)?nèi)容18-20
• 第二章 機(jī)電系統(tǒng)CAI需求分析20-25
• 2.1 機(jī)電專業(yè)實(shí)踐教學(xué)存在的問題20-21
• 2.2 CAI系統(tǒng)硬件設(shè)備介紹21-22
• 2.3 用戶需求分析22-23
• 2.4 功能需求分析23-24
• 2.5 本章小結(jié)24-25
• 第三章 CAI系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)25-34
• 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)25-26
• 3.2 系統(tǒng)的工作機(jī)制26
• 3.3 命令解釋器的設(shè)計(jì)26-29
• 3.4 功能庫(kù)的設(shè)計(jì)29-30
• 3.5 Arduino開發(fā)平臺(tái)30-33
• 3.5.1 Arduino硬件開發(fā)平臺(tái)30-31
• 3.5.2 Arduino的軟件開發(fā)環(huán)境31
• 3.5.3 Arduino基本語(yǔ)言概述31-33
• 3.6 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于串口的應(yīng)用層通訊協(xié)議設(shè)計(jì)34-40
• 4.1 串口通信協(xié)議34
• 4.1.1 串行通信接口的基本任務(wù)34
• 4.1.2 通信協(xié)議34
• 4.2 應(yīng)用層協(xié)議的設(shè)計(jì)34-35
• 4.3 通信協(xié)議舉例35-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 CAI系統(tǒng)的多任務(wù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)40-55
• 5.1 CAI系統(tǒng)的多任務(wù)控制40
• 5.2 任務(wù)調(diào)度器40-42
• 5.2.1 合作式調(diào)度器和搶占式調(diào)度器40-41
• 5.2.2 混合式調(diào)度器41-42
• 5.3 任務(wù)調(diào)度的實(shí)現(xiàn)42-50
• 5.3.1 混合式調(diào)度器的組成42-43
• 5.3.2 調(diào)度器數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及任務(wù)隊(duì)列43
• 5.3.3 初始化函數(shù)43-45
• 5.3.4 刷新函數(shù)45-46
• 5.3.5 添加任務(wù)函數(shù)46-48
• 5.3.6 調(diào)度任務(wù)的函數(shù)48
• 5.3.7 調(diào)度器的其他功能48-50
• 5.4 多任務(wù)控制實(shí)驗(yàn)測(cè)試50-53
• 5.5 調(diào)度器的可靠性和安全性53-54
• 5.6 本章小結(jié)54-55
• 第六章 CAI系統(tǒng)應(yīng)用舉例55-66
• 6.1 步進(jìn)電機(jī)的控制55-62
• 6.1.1 步進(jìn)電機(jī)硬件系統(tǒng)55-58
• 6.1.2 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)58-62
• 6.2 舵機(jī)的控制62-65
• 6.2.1 舵機(jī)工作原理62-64
• 6.2.2 舵機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)64-65
• 6.3 本章小結(jié)65-66
• 第七章 總結(jié)與展望66-68
• 7.1 研究總結(jié)66-67
• 7.2 未來展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果72-73
• 致謝73

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  本文關(guān)鍵詞：基于Arduino的機(jī)電控制CAI系統(tǒng)開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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