本文提出了一种新型的机电控制CAI系统,通过对Arduino硬件系统和软件开发环境的分析研究,把基于Arduino的机电控制引入到CAI系统,设计了一种可供机电专业课程教学使用的CAI系统。对于Arduino使用者来说,改变了传统的更新软件就得重复烧写flash的模式,该系统能够通过Arduino自带的串口监视器实现人机交互,操作简便,运行稳定。该系统让初学者能够更快更容易的学习,大大激发了学生的学习兴趣,将Arduino引入机电专业课程教学提高了教育、教学的质量,增进了教育的效率,并且取得了良好的课堂教学的效果。本文的主要研究内容可以概括为以下几个方面:通过对机电系统CAI进行需求分析,提出了CAI系统的整体架构,阐述了Arduino终端解释程序的总体设计方案。通过对Arduino硬件以及软件开发环境的介绍以及Arduino内核程序的解读,根据有限状态机的原理设计并实现了命令解释器。对Arduino串口通讯协议和功能库的调用接口进行设计开发,实现了对数字端口的高电平/低电平进行读取和写入,对模拟端口进行PWM波的写入,对Arduino进行既定脉冲数的写入,满足了机电专业课程教学要求的大部分功能。对于更加复杂的使用环境,本文提出了基于Arduino的多任务控制并设计了一种可靠的安全的混合式调度器使其得以实现。通过对合作式调度器和抢占式调度器特性的分析,提出了一种兼具以上两种调度器优势的混合式调度器。对混合式调度器的各组成部分包括调度器数据结构、初始化函数、中断服务程序、添加任务函数、调度任务函数以及删除任务函数进行了详细的阐述。完成了添加任务和删除任务的串口通信协议的设计,实现了多任务的人机交互,使CAI系统能够应用到更加广泛的领域。针对CAI系统机电控制应用层展开设计,通过对对步进电机和舵机的硬件系统组成和原理的分析,对步进电机和舵机串口通信协议进行了设计,可以实现对步进电机方向、位置和速度的控制以及对舵机旋转角度的控制。在步进电机的位置控制中设计了脉冲计数器,可以通过位置查询命令查询电机的位置,也可以通过位置归零命令对脉冲计数器清零。该系统可以快速移植到智能移动机器人、3D打印机等机电设备中,这对于将Arduino引入机电专业课程教学具有重要的意义。