【毕业论文】邵阳学院基于单片机的民间舞龙的设计龙腾设计.docVIP

PAGE PAGE 21 一、前 言 中国文化中，龙有着重要的地位和影响。从距今7000多年的新石器时代，先民们对原始龙的图腾崇拜，到今天人们仍然多以带有“龙”字的成语或典故来形容生活中的美好事物。 上下数千年，龙已渗透了中国社会的各个方面，成为一种文化的凝聚和积淀。龙成了中国的象征、中华民族的象征、中国文化的象征。对每一个炎黄子孙来说，龙的形象是一种符号、一种意绪、一种血肉相联的情感！“龙的子孙”、“龙的传人”这些称谓，常令我们激动、奋发、自豪。龙的文化除了在中华大地上传播承继外，还被远渡海外的华人带到了世界各地，在世界各国的华人居住区或中国城内，最多和最引人注目的饰物仍然是龙。因而，“龙的传人”、“龙的国度”也获得了世界的认同。 龙，集日月之精华，汇天地之灵气，具百兽之形，兼包容四海、吐纳百川之胸襟。在这新的时代，被赋予了新的生命。它将不仅是中华民族的象征，它还将代表中华民族的精神，成为新世纪的中华魂。 二、舞龙的运动路线 舞龙的运动路线如下面的四幅图所示： 三、 设计原理 当内外两侧线产生相对的松拉则产生出弯曲变形。 四、结构设计 中国传统的舞龙采用十人进行操作，其中有九人拿龙的九个支承节点，一个人拿龙珠。根据其特性，龙设计为１８节，每一节都能产生独立的弯曲，各节的相对弯曲效果就可以完成舞龙的各个要求动作。整条龙的设计不采用任何外部支点，以避免各个支点的相互干涉，影响龙的整体运动。 五、运动可行性分析 １．Ｓ形动路线 ２．盘旋上升路线 ３．８字形动路线 １．Ｓ形动路线 2．盘旋上升路线 当龙运动为此螺旋上升式时，在最小径处弯曲幅度最大。在大径处同步径幅度小。 每一龙节的弯曲为平面圆弧。分别与相邻的龙节圆弧平面有一定夹角，产生出龙节的上升位移。 3．8字形路线 当每一龙节的按顺序进８字形排列时，可以产生出翻腾效果 以上三种运动路线可以包括龙的各个运动要求，进行不同的弯曲组合可以做更多的动作造型。可以做出现有舞龙的达不到的多个运动例如：更高层的盘旋上升（现有舞龙采用叠罗汉式，达到高点进行盘旋，最高二层 六、龙节设计 １．弯曲部分－－采用高强度高韧性的玻璃纤维做为基本骨架进行弯曲，四侧用柔性线进行牵拉． 传动部分－－微型伺服型电机控制，通过两组线圈绕架进行柔性线的收放． 固定架－－采用中心轴作为固定架，以减少结构，减轻重量． 七、龙节整体结构图 玻璃纤维 玻璃纤维 伺服电机 进线保持架 控线板 控线架 绕线槽组 中心轴 零件图绕线槽组 零件图 进线保持架 零件图 控线板 零件图 控线架 零件图 中心轴 玻璃纤维安装孔 玻璃纤维安装孔 绕线槽组隔离轴肩 螺纹 绕线槽组安装区 注:中心轴既是绕线槽组的转动轴 又是整个龙节的保持架.起到双重 作用,减化装置,减轻重量. 八、控制系统 1．单元龙节采用双伺服电机控制其四方位的柔性线的拉伸. 2．由单片机输入运动程序通过遥控器对每单元龙节的两电机进行控制. 九、电机控制 1． 由于两电机控制一龙节四个弯曲方向。当单电机控制时，电机控制收放线的长度就可以控制玻璃纤维的单向弯曲。 由两电机控制时，两电机按一定周期进行往返收放时，玻璃纤维可以产生出旋转弯曲的效果，在往返周期内控制线收放长度，就可以控制在旋转弯曲时的弯曲幅度。 对电机电流进行程序化控制时，就可以按预先程序进行运动。 4．开环PWM直流电机调速系统的设计 根据需要，本系统所设计的调速系统如图（3）所示，由5部分组成：转速给定部分由人工通过输入设备根据系统的要求由P1口输入，也就是输入上面所提到的给定值N；脉冲宽度发生器由单片机根据给定值N产生满足占空比D要求的脉冲序列，控制直流电动机的电枢电压，经过引脚P3.4输出给驱动器；驱动器由运算放大器组成，有隔离作用，以防止电机或者高电压信号进入单片机而烧毁单片机；电子开关用来接通或断开电机电枢的供电电源VCC，使用三极管，也可使用晶闸管等功率器件；最后的执行机构为直流电机，又来带动被控对象，如数控机床的伺服电机等。图中的2732为4KB的程序存储器，地址空间为0000H~0FFFH，P0口为片外程序存储器的地址/数据口，P2为其高8位地址口。 5．民间舞龙的电机控制电路的原理图 图7为一个舞龙设计的部分电路图，通过2个I/O接口控制一台电机的正反转。 +5V+5V +5V +5V 74LS1254N25×4+27V 74LS125 4N25×4 +27V 7404 7404 P2.0IRF640×411＃ P2.0 IRF640×4 1 1＃ P2.15k P2.1 5k SW3 SW3 22＃ 2 2＃ 89AT51 89AT51 3 3 6A6×43＃ 6A6×4 3＃