2011全国大学生电子设计竞赛b题报告

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1、B题基于自由摆的平板控制系统摘要本文采用stc12c5a60s2作为自由摆平板控制系统的控制和检测核心。采用集成驱动芯片L298和步进电机来控制平板。通过电阻式角度传感器测量摆杆的倾角。利用硬币与平板的向心力保持硬币在平板上不滑动，不掉落。第一节系统方案1.1实现方法通过对长铝条的适当机械加工制得题目要求的摆杆(结构如图1所示)和适当的改装，采用自我设计的电路及软件编写，依次完成题目的设计要求。1.2方案论证基于题目的要求，采用stc12c5a60s2作为处理器。采用电阻式的角度测量能快速测得摆杆与

2、垂直方向上的角度。电机采用步进电机，其控制电路简单，控制角度精确，且该题目要求对电机速度要求不高。电机驱动采用H桥的lm298，其结构简单，驱动电流大。用lcd显示屏来显示系统的实时状态。1.3系统设计基于上述论证分析基于上述方案论证分析，本系统主要由单片机STC12C5A60S2作为控制与检测核心处理器，外加电机驱动电路、角度传感器信号检测电路、液晶显示、电源组成。本系统的结构框图如图2所示。第二节理论分析与计算2.1摆杆角度测量将电阻式角度传感器固定在摆杆顶端轴承处，即摆杆转过几度，传感器就转过

3、几度，从而改变两端的电压值。将摆杆转过多少度，两端所对应的电压值制成表。用单片机上的AD去采样传感器两端的电压，就能知道摆杆所转过的角度。2.2摆杆摆动一个周期，平板旋转一周的解决方案将该系统近似看作是单摆，由于单排的周期计算公式为T=2π√(L/g)，有此可知该系统的摆动周期大约为1.99s，由此可知电机的转速为2.3摆杆自由摆动时一枚硬币和八枚硬币在平台上保持原来状态在起始状态，使平台保持水平，即但放手的那一刻，较快的使平台垂直于摆杆，利用硬币自身的向心力保持硬币的平衡。经实验，该方法合理。满足

4、要求。2.4发挥部分第一项要求:有题意可知系统可等效为，如图所示有图可知使电机在启动时保持与摆杆垂直，当摆杆转过θ后，电机因转过的角度为α=θ+β第三节电路与程序设计单片机端口设计LM298驱动电路设计电源设计摆杆晃动角度测量θ反馈电路设计软件设计与工作流程图4.测试结果分析完成情况：完成情况对照表：题目要求实际制作基本要求部分控制电机使平板随摆杆摆动旋转，摆动一个周期，平板旋转360'。完全满足要求，误差在45'内。用手摆动摆杆至一个角度，调整平板角度，在平板中心放置一枚硬币，硬币在平板上不移动完

5、全满足要求，成功率在98%在平板上中心放置八枚硬币，要求硬币滑落尽可能少较好的完成要求，硬币掉落数量较少发挥部分在平板上放一激光笔，当摆杆处于静止垂直和平板水平时，激光指向靶纸上一条线，给定摆杆一定的角度，激光始终指向纸上那一点。未完成让摆杆摆动，激光始终指向靶纸中心线。未完成附录：