摘要：本作品实现用 PC 鼠标控制触杆在半球型空间内高精度运动，及记忆运
行路径，回放路径功能。动力采用两个四相步进电机，由电机驱动芯片 L298 搭
建驱动电路板。控制器没有单独做，采用学习板的 P3 口输出驱动信号。上位机
界面用 MicroSoft Visual Basic 6.0 编写，通过串口通信协议与单片机实现数据和
命令的传输。
1、 方案论证
最初设想实现远程的电机控制器，能够将电机参数实时传送给控制端，控制
端能够高精度地控制电机运动。
方案一：采用红外控制原理，用遥控器控制两台电机运转。红外技术可以
实现“无线化”，具有较高的数据传输速率。动力源采用直流减速电机，驱动电
路采用大功率晶体管构成的桥式驱动电路，采用 PWM 调节电机转速。
方案二：STC 单片机具有异步全双工串行通信能力，串行口所需传输线少、
通信距离长、通信速率高的特点，特别适用于控制系统以及远程通信。利用 PC
对数据的高速处理能力可以实现比用按键更高的命令传输率，适合高精度实时
控制。采用步进电机以实现对运动体角度和位移的精确控制。
综合考虑以上两种方案，红外遥控器只能通过按键控制，操作者不可能每
秒按超过 5 下，故其控制信号是离散的，无法实现“实时”、“高精度”的要求。自
编的上位机程序将控制界面设定的区域内鼠标器的运动信息通过算法转换成命
令代码，传送给单片机，经单片机就译码输出相应的驱动相序即可控制两台步
进电机的运动情况。考虑到步进电机经每相励磁后需要 5ms 至 10ms 的缓冲时间
重新建立，单片机每 10ms 接收以一次上位机发送的方向信号，故 1S 内控制器
最多可接收 100 个命令，大大高于红外按键式遥控器。单片机将控制器运转情
况发送给上位机。步进电机更适合用单片机控制，并且消除了脉宽调制带来的
高功耗和误差大。没有驱动信号时电机四个线圈不同电，线圈只在驱动信号到
来的一瞬间通电，即使电机以全速运转，线圈的大部分时间是不同电的，这样
就减小了电源负载。
综上分析，采用方案二。
2、 总体方案组成与设计：
