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时间:2018-11-05
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1、谈计算机网络技术课程论文格式模板要求标准谈计算机X络技术课程论文格式模板要求标准_导读:l;thefloentsshodesignbasedonthesingle-chipmicroputerofSTC89C51RCLIsi-yuanAbstract:T,onlybyadjustingitsspeedandmovementdirectionoftheticbalance.ethodologiesofmeasuringcarmodel'srealangleandincrementalPIDcontrol;thefloents
2、showsthatthetwo-wheelself-balancedvehiclecanbasic谈计算机X络技术课程论文格式模板要求标准_(2)导读:V、5V、3.3V。电机驱achieveodelangle;anglefusion;controlalgorithms近年来两轮自平衡小车以其行走灵活、便利、节能等特点得到了很大的发展。两轮自平衡小车系统具有本质不稳定、多变量、非线性、强耦合等特点,并且涉及到复杂的运动学、动力学系统和很多控制算法[1],同时由于其结构结构简单、容易设计和制作,这为人们掌握控制理论,提高动手设计能力
3、和实践研究提供了很好的平台。本文在对控制理论分析说明的基础上对两轮自平衡小车进行了系统设计。1控制原理1.1两轮自平衡原理由于车模是单轴两轮,所以在车模车体与竖直方向有倾角的时候,小车就会在车体重力沿水平方向的分力作用下运动而不能保持静止,但是我们可以通过电机控制两个轮子的转速和转向,从而使其抵消其倾斜的趋势,这样便可以使两轮小车保持自平衡。1.2系统总体控制原理框图两轮自平衡小车的总体控制原理如图1所示。整个系统的核心是STC12C5410AD单片机,系统主要由陀螺仪和加速度仪、速度检测模块、电机驱动模块、速度显示模块、串口通信
4、模块和电源模块组成。角速度测量模块选常用的EN-03系列加速度传感器,它可以测量出车体相对于地面的角速度。加速度传感器采用MMA7206,它能测量出车体的重力加速度的大小,最后将得到的角速度和重力加速度进行数据融合,就可得到车体的正确倾角。速度检测是将电机的转速通过光电编码算出一定时间内的脉冲数来判断车速的大小和方向。电机驱动采用L298N集成模块来控制两个直流电机的速度大小和方向。速度显示设计中用普通的1602液晶作为显示器。串口通信主要是进行程序的烧写和传感器零偏值的读取等。电源模块的主要作用是为整个系统提供可靠稳定的电源。2
5、系统硬件设计2.1单片机主控制芯片采用STC89C51RC/RD+系列单片机具有成本低、性能高的特点,支持ISP(在系统编程)及IAP(在应用编程)技术。使用ISP技术可不需要编程器,而直接在用户系统板上烧录用户程序,修改调试非常方便。利用IAP技术能将内部部分专用Flash当作EEPROM使用,实现停电后保存数据的功能,擦写次数为100000次以上,可省去外接EEPROM(如93C46、24C02等)。而且与传统8051单片机程序兼容,硬件无需改动[2]。图1两轮自平衡小车总体控制原理框图图2STC89C51RC接口图[2]2.
6、2电源设计此系统的电源涉及到3个电压值,分别是9V、5V、3.3V。电机驱谈计算机X络技术课程论文格式模板要求标准_(3)导读:动电压为9V,逻辑电压为5V,单片机、重力加速度仪的电压5V,陀螺仪的电压3.3V。我们在设计过程中使用了9V的直流电源,在通过L7805稳压转换芯片将其转为5V供给单片机系统、陀螺仪和重力加速度仪使用。陀螺仪的3.3V电压是通过使用ASM1117-3.3稳压转换芯片将5V的电压转换成3.3V供陀螺仪使用。2.3电机控制电机控制采用电机控制专用芯片L298N,它有4个输入4个输出,能控制2个直流电机,它的
7、动力电压要求大于它的逻辑电压,我们使用9V电压作为它的动力电压,5V作为它的逻辑电压。2.4测速设计测速采用的是对射式光电计数测速模块,它的测速原理是根据光电开关的原理,当发射管的信号无遮挡时,接收管便可以接收到发射管发射的信号,而当发射管发射的信号被遮挡时,接收管就接收不到信号,此时便可产生一个脉冲输出,根据单位时间内输出脉冲的个数变可进行速度的判断。3车模倾角的获取3.1加速度传感器加速度传感器MMA7260可以同时输出3个方向上的加速度模拟信号,在实验中我们用Z轴方向上输出的加速度信号。车模直立时在Z轴水平方向输出的信号为零
8、偏电压信号,在实际的角度计算中必须把它减去,当车模发生倾斜时,重力加速度g会在Z轴方向形成加速度分量,从而引起该轴输出电压变化。变化的规律为Δu=kgsinθ,式中g为重力加速度;θ为车模倾角;k为比例系数[3]。当倾角比较小的时候,输出电压的变化
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