全国大学生电子竞赛设计与总结报告-基于自由摆的平板控制系统.doc

2011年全国大学生电子竞赛 设计与总结报告 编 号： B甲03105 题 目：_ 基于自由摆的平板控制系统 _ 学 校： 枣庄学院_ _ 学生姓名： ___ 2011年9月3日 目录 摘要 - 3 - 一、方案论证与比较 - 4 - 1.1 系统设计与结构框图 - 4 - 1.2 方案论证 - 4 - 1.2.1 电源方案论证与比较 - 4 - 1.2.2 控制系统 - 4 - 1.2.3 电机驱动的方案论证与比较 - 5 - 1.2.4 倾角传感器的选取 - 5 - 二、理论分析与参数计算 - 5 - 2.1 增量式PID控制步进电机 - 5 - 三、系统硬件设计 - 6 - 3.1 电源电路 - 6 - 3.2 步进电机驱动电路 - 6 - 3.3 倾角传感器电路 - 6 - 3.4 单片机系统电路 - 6 - 3.5 LED模组电路 - 7 - 3.6 液晶显示电路 - 7 - 3.7 1*4键盘模组电路 - 7 - 四、程序流程图 - 7 - 模式一 - 7 - 模式二 - 7 - 模式三 - 7 - 五、单元测试数据与结果分析 - 8 - 5.1 测试方法 - 8 - 5.2 测试数据以及数据图 - 8 - 5.3 测试结果分析 - 9 - 六、系统功能测试 - 7 - 6.1 基本功能测试 - 7 - 6.2 发挥部分测试 - 8 - 七、 总结与结论 - 9 - 参考文献 - 9 - 附录 - 9 - 附1：原器件清单 - 9 - 附2：系统使用说明 - 10 - 附3：部分源程序 - 10 - 附4: 电路原理图 - 12 - 摘要 本设计以SPCE061A单片机作为主控制器，结合数据采集、倾角传感器、电机驱动、LED灯、液晶显示以及键盘等模块共同实现了自由摆的平板控制功能。 软件部分使用C语言编写，实现了对平板的转动角度的控制。自由摆的运动为连续的过程，所以控制采用了积分分离增量式PID控制算法。整个系统模块化程度好、集成度高，充分发挥了单片机灵活、实用、控制准确的特点，并且具有有友好的人机交互界面。系统不仅完全实现了题目的基本要求，而且部分完成了题目发挥部分的要求。 ；灵活；准确 Abstract The design SPCE061A microcontroller as the master controller, combined with the data acquisition , tilt sensor , the motor drive , LED , LCD display and keyboard module is put together to achieve a free flat-panel control. Software components written in C using the single-chip, to achieve the rotation angle of the control panel .Because the free movement of swing control of a continuous process, so the integral control law with a separate incremental PID control algorithm .The whole system is a good degree of modularity, high integration, give full play to the microcontroller flexible, practical, precise control features, and has a friendly interactive interface .System not only required to complete all basic part of the subject, but also completed the requirements to play a part. Keywords: SPCE061A; flat control system; C language; flexible; accurate 一、方案论证与比较 1.1 系统设计与结构框图 根据题目要求本系统设计的模块主要分为数据采集模块、控制模块以及电机驱动模块。系统的总体结构框图如下图1.1.1：