自由摆的控制系统.doc

2011年全国电子设计大赛 基于自由摆的平板控制系统（B题） 2011年9月日 下面分别论证这几个模块的选择。2.2系统组成原理 本系统由摆杆摆动时，由单片机的AD采样角度传感器1后，再由单片机来控制电机驱动驱动电机，电机就使得摆板转一定的角度来满足题目的要求使得硬币不会掉落。电机后面再有角度传感器2来反馈信号由单片机的AD采样控制从而构成一个闭环控制系统，在摆杆摆动时就实时采样控制摆板。达到题目给出的要求。 2.3角位移传感器WDD35D4 角位移传感器实际上就是高精度滑动变阻器，它可以转动360度。通过基准电压芯片MC3403P1角位移传感器来对电压的分压后通过单片机的AD的采样后进行数据处理。 图2.3 2.4电机控制和驱动 由摆杆摆动时通过单片机采样角位移传感器进来的信号，单片机发出指令后控制电机驱动电路进而控制平摆使得平摆上的物体保持平衡，进而达到控制精度。如附图2.4 2.5显示模块，可以更好的进行人机交流。 图2.5 2.6 按键模块我们选择了独立按键模块，程序简单，易于控制系统，可为其他程序提供一些程序空间。 图2.6 2.7电源模块由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。电源有+12V、- 12V、+5V、-5V、可调电源0~+15V,可调电源-15V~0V.如附图2.7。 3.实际软件设计 3.1软件程序功能描述 由题目要求软件部分主要是实现键盘的设置和显示的功能，控制电机转动和内部AD采样。 键盘实现功能： 按键1：校验两个AD的数据，用来当为基准值。 按键2：控制基本部分一：摆杆摆动5周且平板转的角度误差小于45度，的电机启动。 按键3：控制电机：在平板上放硬币的电机启动按钮。 按键4：控制发挥部分的电机启动：在平板上安装一激光笔在单片机控制电机使得激光笔可以实时射统一条中心线上。 显示部分功能： 采样的角度值和运行准备显示。 3.2程序设计思路： 通过AD采样的信号，进行数字滤波单片机处理控制。 3.3程序流程图主程序图如图3.3。为实现了赛题基本的功能。 图3.3主程序 图3.4 3.5旋转程序流程图为实现基本部分1.流程图如图： 图3.5旋转程序流程图： 3.6硬币单摆程序流程图实现了基本部分2和3：如图3.6： 图数字万用表，双踪示波器，计算器，秒表，量角器。 4.2测试的结果 A．摆杆摆动5周时平板的偏差值。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 角度 偏差 28 30 25 26 18 29 23 25 22 24 B.摆杆至60度时摆动5个周期时硬币与平板的接触个数。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 个数 5 4 3 5 4 6 2 4 6 4 C.摆杆摆至（30度到60度）时摆动后激光射到靶子的中心线上所用的时间。 次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 T D.激光实时射到靶子的次数。 根据上述测试数据， 如图5 6.设计总结 经过为期四天的设计，感触颇深的是解决问题的方法、技巧。在这四天中，我们遇到过许许多多的问题，对待问题要多方法、多角度处理。通过这几天的设计竞赛，我们不但增强了实践能力和团队协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。当然，我们的设计还存在着一些缺陷，有待于在将来设计中进一步提高，在此恳请各位老师批评指正 6. 附录 附1：部分元器件清单 芯片：msp430f149 电机驱动TA8435H一片 角位移传感器WDD35D4*2 电机42BYG一个 基准源MC3403P1 7805 7812 若干电容电阻导线 一块12864 附2：原理图 图2.1 图2.4 图2.7 附3： unsigned int filter_jq_f(