基于Arduino的機電控制CAI系統(tǒng)開發(fā).pdf

1、本文提出了一種新型的機電控制CAI系統(tǒng)，通過對Arduino硬件系統(tǒng)和軟件開發(fā)環(huán)境的分析研究，把基于Arduino的機電控制引入到CAI系統(tǒng)，設計了一種可供機電專業(yè)課程教學使用的CAI系統(tǒng)。對于Arduino使用者來說，改變了傳統(tǒng)的更新軟件就得重復燒寫flash的模式，該系統(tǒng)能夠通過Arduino自帶的串口監(jiān)視器實現(xiàn)人機交互，操作簡便，運行穩(wěn)定。該系統(tǒng)讓初學者能夠更快更容易的學習，大大激發(fā)了學生的學習興趣，將Arduino引入機電專業(yè)課

2、程教學提高了教育、教學的質(zhì)量，增進了教育的效率，并且取得了良好的課堂教學的效果。本文的主要研究內(nèi)容可以概括為以下幾個方面：
　　通過對機電系統(tǒng)CAI進行需求分析，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計方案。通過對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)機的原理設計并實現(xiàn)了命令解釋器。對Arduino串口通訊協(xié)議和功能庫的調(diào)用接口進行設計開發(fā)，實現(xiàn)了對數(shù)字

3、端口的高電平/低電平進行讀取和寫入，對模擬端口進行PWM波的寫入，對Arduino進行既定脈沖數(shù)的寫入，滿足了機電專業(yè)課程教學要求的大部分功能。
　　對于更加復雜的使用環(huán)境，本文提出了基于Arduino的多任務控制并設計了一種可靠的安全的混合式調(diào)度器使其得以實現(xiàn)。通過對合作式調(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)勢的混合式調(diào)度器。對混合式調(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)、中斷服務程序、添加任

4、務函數(shù)、調(diào)度任務函數(shù)以及刪除任務函數(shù)進行了詳細的闡述。完成了添加任務和刪除任務的串口通信協(xié)議的設計，實現(xiàn)了多任務的人機交互，使CAI系統(tǒng)能夠應用到更加廣泛的領域。
　　針對CAI系統(tǒng)機電控制應用層展開設計，通過對對步進電機和舵機的硬件系統(tǒng)組成和原理的分析，對步進電機和舵機串口通信協(xié)議進行了設計，可以實現(xiàn)對步進電機方向、位置和速度的控制以及對舵機旋轉(zhuǎn)角度的控制。在步進電機的位置控制中設計了脈沖計數(shù)器，可以通過位置查詢命令查詢電機的位