基于計算機控制的光碟智能存取裝置研制論文

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1、目錄一、項目簡介1二、主要創(chuàng)新點1三、研究背景、目的和意義2四、探究過程21.研究方案探究22.技術(shù)路線圖43.結(jié)構(gòu)設(shè)計54.計算機管理功能的實現(xiàn)85.精確定位的實現(xiàn)176.路徑算法的優(yōu)化與創(chuàng)新應用257.設(shè)備連接與調(diào)試338.智能應用379.改進37五、展望和應用41六、感謝43七、附件4349全國青少年科技創(chuàng)新大賽基于計算機控制的光碟智能存取裝置----隨機存儲、自動搜索與控制、路徑優(yōu)化算法的創(chuàng)新與應用一、項目簡介本項目的最終目標是實現(xiàn)一種基于計算機控制的光碟智能存取裝置，是一個集計算機管理及軟件開發(fā)、算法設(shè)計與控制為一體的計算機應用系統(tǒng)。完善后可以廣泛應用于圖書

2、館、檔案館、電視臺、廣播電臺、博物館、資料室等需要管理大宗信息和資料的單位。主要研究內(nèi)容包括：取多盤執(zhí)行機構(gòu)路徑優(yōu)化算法的研究與探討；執(zhí)行機構(gòu)精度控制算法的研究與軟件設(shè)計；光盤管理信息系統(tǒng)設(shè)計與程序開發(fā)；單片機控制及驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計；光盤位置檢測的實現(xiàn)；存儲機構(gòu)設(shè)計與加工；整機系統(tǒng)的試驗研究與改進等。系統(tǒng)裝置實現(xiàn)如下功能：光碟隨機存儲功能，光碟存放時不需要按分類和編號進行對號入座和固定存放，即：哪里有空位就哪里存放；光碟自動搜索與控制功能：按存放位置自動更新、分層分類，并按照關(guān)鍵字進行自動搜索的數(shù)據(jù)庫設(shè)計，實現(xiàn)對光碟基本信息的瀏覽、自動搜索和查找功能。同時，光碟取出執(zhí)行機

3、構(gòu)會按照搜索到的光碟位置信息，自動彈出要查找的光碟；取多盤路徑優(yōu)化功能，執(zhí)行取多盤功能時，應用與計算機進行通信的單片機控制電路、驅(qū)動電路和執(zhí)行結(jié)構(gòu)，以路徑最短方式進行路徑優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)多盤自動彈出功能。稍做簡化可直接進入家庭。系統(tǒng)裝置具有廣泛的應用前景和市場推廣價值。二、主要創(chuàng)新點1)取多盤路徑尋優(yōu)算法及創(chuàng)新應用。本系統(tǒng)具有一次取多盤路徑優(yōu)化49功能，采用了改進的回溯尋優(yōu)法尋找最佳路徑，利用截枝分界法來提高搜索效率，并對分界比較值進一步優(yōu)化，使系統(tǒng)的取盤效率大大提高。2)在取盤機構(gòu)位置控制精度方面，本系統(tǒng)在普通分段線性化的基礎(chǔ)上進行了改進，對取盤機構(gòu)上的控制上采用了斜

4、率分段線性化優(yōu)化算法，使取盤的位置精度得到保證。3）本系統(tǒng)裝置功能人性化，充分考慮實用性與應用型，是集光、機、電、控制與信息為一體的綜合智能化計算機實際應用系統(tǒng)。三、研究背景、目的和意義隨著科學技術(shù)和文化事業(yè)的發(fā)展，光碟的數(shù)量是越來越多，而從林林總總的光碟中找到自己需要的光盤是一件費時費力的事情。有一天，我為了找老鷹樂隊的珍藏碟，我花了一個上午的時間，將所有的碟翻了出來才找到。這不僅浪費了我的時間，也破壞了我那天的好心情。當時我就在想，是否可以有那么一個裝置，存儲物品的時候可以隨意放置，取出的時候裝置可以自動找到物品并把物品自動取出來。這樣一個想法激發(fā)了我對這方面的探

5、究興趣。這樣的裝置研究出來，將對許多需要物品存儲管理的場合和單位非常有用。光碟是目前用途最廣、也是最可靠的信息載體，經(jīng)過調(diào)研，我發(fā)現(xiàn)圖書館，檔案館，電視臺，廣播電臺，博物館，資料室等這樣的一些單位，保存、管理和使用數(shù)量巨大的光碟，以此作為切入口，我選擇了以光碟自動存取作為研究對象開始我的探究之路。四、探究過程1.研究方案探究首先，這是一個自動裝置，結(jié)構(gòu)方面應該緊湊，要爭取在有限的空間內(nèi)存放盡可能多的光盤。根據(jù)觀察，發(fā)現(xiàn)檔案館里存放檔案的檔案柜的設(shè)計和放置十分合理，49一排排緊湊放置，每排僅留一個機動的操作位，由于每個柜底下有導軌和滑輪，柜子可以依次移動，當取檔案時，把

6、操作位調(diào)整到合適位置就可以進行操作。同時，市面上有一種柵格一樣的結(jié)構(gòu)，可以裝幾十張去掉封套、僅保存光碟本身的光碟盒也是一種好的結(jié)構(gòu)。將這兩種結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，就是我設(shè)想中的智能光碟存取裝置結(jié)構(gòu)（如圖1.1）。其中，柵格為多層層疊式，每層兩組，自動取盤機構(gòu)設(shè)在中間，可以把選擇的光碟從兩邊彈出。圖1.1初步設(shè)想中的智能光碟存取裝置結(jié)構(gòu)其次，既然要實現(xiàn)智能功能，每個柜子應設(shè)計計算機控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)考慮用設(shè)有觸摸屏的計算機控制系統(tǒng)實現(xiàn)其智能功能。光碟隨機存儲功能--光碟存放時不需按分類和編號進行對號入座和固定存放，哪里有空位就哪里存放。光碟自動搜索與控制功能—方便光碟基本信息方

7、便的瀏覽、搜索和查找。光碟自動彈出功能--應用控制電路驅(qū)動執(zhí)行結(jié)構(gòu)，將選擇的光碟自動彈出?？紤]到每個柜中可以儲存的光碟容量很大（估計5000-8000個），單個光碟設(shè)計一個彈出機構(gòu)是不現(xiàn)實的，可以考慮用計算機控制的X-Y滑塊方式來實現(xiàn)，我想這種方式用計算機來控制是應該可以做到的。目前市面上那些光碟管理柜（裝置）多半是先人工分類編號，存放的時候一一對號入座，而且也少有自動彈出機構(gòu)。我設(shè)計的這個智能光碟存取裝置不僅設(shè)有自動彈出機構(gòu)，而且光碟實現(xiàn)可以隨意存放在任意的空閑位置上，裝置自動識別出位置，并記錄起來以便以后自動尋找，這一點，對圖書館，檔案館，電視臺