乒乓球升降高度自动控制装置报告

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1、2012年吉林省大学生电子设计竞赛试题乒乓球升降高度自动控制装置（G题）技术报告摘要乒乓球升降高度自动控制装置是通过控制电机的转速来实现调整乒乓球高度的变化，在实际的控制中发现：乒乓球在重量不变的情况下在任一点稳定长时间悬停电机的转速不变；当上升时电机的转速大于稳定点长时间悬停电机的转速，转速越快上升越快；当下降时电机的转速小于稳定点长时间悬停电机的转速，转速越慢下降越快。通过上诉分析进行了下面的硬件设计的选择和软件的设计。关键词：乒乓球高度控制61.系统总体框架整个系统分为系统模块、无线传输模块、测距模块、声光报警模块、液晶显示模块。乒乓球升降高度自动

2、控制装置是通过控制电机的转速来实现调整乒乓球高度的变化，在实际的控制中发现：乒乓球在重量不变的情况下在任一点稳定长时间悬停电机的转速不变；当上升时电机的转速大于稳定点长时间悬停电机的转速，转速越快上升越快；当下降时电机的转速小于稳定点长时间悬停电机的转速，转速越慢下降越快。通过上诉分析进行了下面的硬件设计的选择和软件的设计。2.硬件设计及其方案的选择2.1主芯片选用方案一：采用AT89s52单片机。AT89s52单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，低价AT89s52单片机可为您提供许多高性价比的应用场合，可灵活应用于各种控制领域。方案二：采用

3、飞思卡尔MC9S12XS128MAA单片机。MC9S12XS128MAA是16位低功耗微控制器，内涵pwm调速接口，AD转换接口，方便程序编写。方案三：at89s52和MC9S12XS128MAA联合使用。可以结合两种单片机的优点进行程序编写。通过通过比较选择方案三。2.2高度检测装置的设计方案一：用超声波来检测。超声波测距的优点是比较耐脏污，即使传感器上有尘土，只要没有堵死就可以测量，可以在较差的环境中使用；方案二：用激光来检测。激光测距的优点是精确，缺点是需要注意人体安全，且制做的难度较大，成本较高，而且光学系统需要保持干净，否则将影响测量；方案三：

4、用红外来检测。红外测距的优点是便宜，易制，安全，缺点是精度低，距离近，方向性差。通过比较选择方案一，用超声波来检测。2.3电机驱动装置方案一：采用L298N进行驱动。L298N可以接至12v，L298N有过电流保护功能，当出现电机卡死时，可以保护电路和电机等。方案二：采用uln2003进行驱动。ULN2003接5V电压，可控性低。通过比较选择方案一，采用L298N进行驱动。2.4显示系统方案方案一：采用LED数码管显示器。LED数码管亮度高，醒目，但是其电路复杂，占用资源较多，显示信息量较小。方案二：液晶显示器，液晶显示器6有明显的优点：微功耗、显示信息

5、量大、字迹清晰、美观、视觉舒适，使整个控制系统更加人性化。通过比较选择方案二。2.5无线传输模块方案一：采用ptr8000来进行数据通信。Ptr8000可以实现半双工通信，传输信号稳定，信息误码率低。方案二：采用红外来进行数据通信。红外数据传输误码率比较高。通过比较选择方案一。硬件电路图详见附表1，附表2。3.软件设计系统软件采用C语言开发，在kile环境下调试并实现功能。主程序流程如下所示，进入主程序并初始化后，判断拨码开关键值后执行相应的程序。软件程序设计采用模块化的结构，便于分析和实现功能。开始开始YN.PTR8000发送数据设定程序键值判定程序初

6、始化超声波测距PWM调速程序初始化PTR8000接收数据图1A机流程图图2B机流程图4.系统实测在系统各部分硬件搭建完毕，软件调试结束后，我们对系统进行了实际测试。数据表格分别如表1——表2所示。6表1.小球行进20cm的高度（单位：厘米）第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次第八次均值甲球202020201920202120乙球202019202019212120表2.小球行进30cm的高度（单位：厘米）第一次第二次第三次第四次第五次第六次第七次第八次均值甲球303030302930303130乙球3030293031293130305.结论本设计

7、由我们三名同学，在四天紧张的时间完成，由于时间有限，本设计还存在很多不足，程序的算法还有待优化。赛后我们会继续完善，希望评委专家给出合理化意见，方便我们完善设计。在此感谢评委专家，你们辛苦了！6附表1图3L298N原理图图4at89s52和ptr8000原理图6附表2图5飞思卡尔MC9S12XS128MAA最小系统6附件3序号名称个数备注1MC9S12XS128MAA12At89s5223Ptr800024超声波模块1550cm有机玻璃管16普通直流电机17其他附件6