文档介绍：2012 山东省大学生电子设计竞赛论文
题目:基于自由摆的平板控制系统
论文编号:
参赛学校:
青岛工学院
参赛学生:
联系方式
指导教师:
二〇一二年九月
基于自由摆的平板控制系统
摘要:根据题目要求,本设计采用EasyARM1138单片机进行控制;主要以EasyARM1138为控制核心,双中英文液晶显示作为显示模块。并采用高精度WDS35D4导电塑料角位移传感器实时监测摆杆和平板角度,A/D采样将信息反馈给单片机。单片机通过THB6128单轴细分驱动器驱动步进电机控制平板转动。摆动摆杆,单片机控制平板转向和转角,使硬币在摆杆摆动过程中与平板保持相对静止,并使激光笔按照题目要求打到极光接收靶。通过硬件设计和软件编写,实现自由摆平板控制系统的基本要求和题目发挥部分的要求。
关键词:LM3S1138单片机 WDS35D4导电塑料角位移传感器自由摆 42BYGHW609步进电机
方案论证与设计
方案论证与选择
控制器的论证与选择
方案一:采用AT89C51单片机,可编程实现各种基础控制算法和逻辑,价格低廉;但其处理速度较慢,存储空间小,功能简单,精度低。
方案二:采用EasyARM1138单片机,先进的32位ARM CorterTM—M3 CPU处理器,50Hz高速运行频率,极高的运算能力和中断响应能力。具有性能高、速度快、功率小、性价比高等特点,降低32位ARM的入门门槛,调试简单。
综上所述,本设计方案选择方案二,采用EasyARM1138单片机。
电机驱动电路论证与选择
方案一:采用L298N电机驱动电路,内含4通道逻辑驱动电路。但当电机相序转换造成冲击和惯性,电机转子在平衡位置反复震荡,影响运行精度,并产生比较大的噪声。
方案二:采用THB6128单轴细分驱动电路,将电机的固有步距角细分成若干小步的驱动,通过驱动器精度控制步进电机的相电流。多种高细分,满足不同的转速需要,电机运行的平稳,控制灵活。最终实现电机运行稳定,无噪声,节能低功耗,不失步。
综上所述,本设计方案选择方案二,采用THB6128单轴细分驱动电路。
系统设计方案
系统结构设计
摆杆的一端通过转轴固定在支架上,另一端固定安装一个步进电机,平板固定在步进电机转轴上,驱动步进电机控制平板转动,在平板下方固定一激光笔。摆杆两端分别装置一个角度传感器,测量摆杆摆角和平板转角。在距摆杆150cm处放置以一激光接收板。系统结构图如图1所示。
图1系统结构图
系统控制设计
单片机通过角位移传感器1采集摆杆摆角进行A/D转换,驱动步进电机控制平板旋转合适角度,角位移传感器2采集平板角度经A/D转换后反馈给单片机,单片机根据反馈值对平板角度进行相应调整。总体设计方案如图2所示。
图2 系统来控制总体设计方案
原理分析与硬件电路图
系统控制原理分析
测量平板状态和摆杆摆角
测量当前平板倾角值与角位移传感器两侧电压的A/D采样值对应关系:
表2-1平板角度与电压的关系
角度
-60
-50
-40
-30
-20
0
20
30
40
50
60
电压
404
490
591
673
747
952
1142
1250
1333
1429
1517
图6 平板角度与电压关系折线图
如图