为实现美式十六球的自动摆放， 本文设计了一种基千X—Y二维定位平台的摆球装置， 并系统地论述了应用单片机开发步进电动机二维运动控制器的方法。该二维运动控制器既能实现两轴独立运动控制， 又能方便地进行联动控制。
本文完成的主要工作有： (1)摆球装置机械结构设计；(2)系统控制方案设
计；(3) 步进电机驱动电路的研究；(4) 系统硬件设计；(5) 系统软件设计。
二维运动控制器的重点在于步进电动机的驱动电路硬件与控制软件的设计，以及上下位机串口通信的实现。X、Y两个方向的控制环节由AT89C52单片机和环行分配器PMM8713构成，单片机通过模拟串口与上位机进行通信，利用PMM8713产生步进电动机运行和正反转的控制信号。驱动环节采用UC3842实现恒流驱动，给出特定的脉冲驱动信号， 驱动功率管进行开通和关断，使步进电动机按照规定的轨迹和速度运行。 软件部分由上位机软件和下位机软件组成。 上位机软件用Visual Basic编制， 具有可视化界面， 用千对X—Y运动平台进行调试。 下位机软件用单片机汇编语言编制。上位机输入的指令经编译生成相应的目标代码并通过计算机串口发送到下位机中。
在探讨基于单片机的二维运动控制系统的研究之前，我们需要先理解一些基本概念和组成部分。二维运动控制系统通常用于精确控制物体在平面上的定位和移动，广泛应用于自动化设备中，如工业自动化、机器人技术以及本文提到的美式十六球自动摆放装置。单片机作为一种集成了CPU、存储器和I/O接口的微型计算机，是实现该系统控制逻辑的核心部件。
本文所设计的二维运动控制系统涉及几个关键技术点：
1. 摆球装置机械结构设计：机械结构是运动控制系统的基础，它包括了步进电机、运动平台以及可能涉及的齿轮、导轨等精密机械部件。机械结构设计的合理性直接影响到系统运行的稳定性和精准度。
2. 系统控制方案设计：控制方案设计涉及到整个系统的布局，如何将硬件与软件结合在一起，以达成预期的运动控制效果。控制方案需要考虑机械、电气和软件三个方面，确保系统响应迅速且准确。
3. 步进电机驱动电路的研究：步进电机是二维运动控制系统的主要执行部件，通过精确控制步进电机的转动，实现对物体的精确定位。驱动电路则负责为步进电机提供稳定的电流和电压，保障电机正常工作。
4. 系统硬件设计：硬件设计包括单片机选型、驱动电路设计、信号处理电路设计、接口电路设计等。AT89C52单片机是本文使用的控制核心，而环行分配器PMM8713用于产生步进电机的控制信号。
5. 系统软件设计：软件设计包含上位机软件和下位机软件。上位机软件通常用于操作界面的设计、参数设置、运动轨迹规划等，而下位机软件则负责接收上位机的指令，并实现精确控制。上位机软件使用Visual Basic编制，具有可视化界面，便于操作者设定参数和调试系统；下位机软件则用单片机汇编语言编制，以确保指令执行的高效性和实时性。
6. 上下位机串口通信：在单片机控制系统中，上位机与下位机的通信通常依赖于串口通信。上位机软件通过模拟串口与下位机进行通信，将指令编码后发送到单片机。单片机接收到指令后，执行相应的控制逻辑，驱动步进电机按照预设轨迹和速度运行。
7. 步进电动机的恒流驱动：为了保证步进电动机的正常工作并延长其使用寿命，驱动电路需要实现恒流驱动。在本文中，使用了UC3842作为恒流驱动的控制芯片，通过提供特定的脉冲信号来控制功率管的开通和关断，从而驱动步进电动机。
在系统实现方面，X、Y两个方向的运动控制由AT89C52单片机和环行分配器PMM8713共同完成。单片机负责接收上位机指令，并利用PMM8713生成电机的运行、正反转等控制信号。上下位机的指令传输利用了单片机内置的模拟串口，这要求单片机具备串口通信功能，同时上位机软件需要有相应的通信协议进行数据的打包和解包。
在软件实现层面，上位机软件通常以图形化界面为主，方便操作者进行直观的设定和调试，同时能够实时监控运动平台状态。下位机软件则更加关注于逻辑的实现和指令的准确执行，通常采用资源占用更少、运行效率更高的汇编语言编写。
结合上述内容，本文的研究工作覆盖了从机械结构设计到软件编程的整个开发流程，为实现精确的二维运动控制提供了完整的设计和实现方案。同时，本文的研究成果不仅可以应用于美式十六球自动摆放装置，其核心技术和设计思想还可拓展应用到其他类似自动化控制系统中。
