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1、SouthChinaUniversityofTechnology第十二届智能控制设计大赛高级组之基于stm32的风力摆控制系统队名：三个戴表队队长：邓远志队员：王文耀队员：黄盛钊专业及班级：14自动化2班目录【摘要】3一、设计要求4（一）基本要求：4（二）拓展要求:4二.系统的硬件设计与实现2.1系统硬件概述2.2主要单元电路的设计5三、系统的软件设计113.1系统上位机设计11设计目的：11设计思路：12四、作品展示17五、设计总结19六、附录20附录一参考文献20附录二代码21【摘要】一节长约60cm^70cm的细管上端用万向节固定在支架上，下方悬挂一组（2~4只）风
2、机，构成风力摆。风力摆上安装一个向下的激光笔,静止时，激光笔的下端距地面不超过20cm。设计一个测控系统，控制各风机使风力摆按照一定规律运动，激光笔在地面画出要求的轨迹。关键词：stm32,空心杯风机，MPU6050,风力摆一、设计要求（一）基本要求：设计一个风力摆的测控硬件系统，具备风机驱动控制、摆杆角度检测等功能；从静止开始，控制风力摆20秒内做类似自由摆运动，使激光笔在地面画出不短于40厘米，线性偏差小于3cm的直线段；设计良好的人机界面，对系统的实时数据进行输出并绘制动态曲线,信息包括：摆杆运动角速度、实际角度等；（二）拓展要求：①1•从静止开始，15秒内完成幅度
3、可控的摆动，画出长度在30〜60厘米间可设置，长度偏差不大于±2.5厘米的直线段，并且具有较好的重复性；②风力摆在一定角度放开后快速静止，风力摆拉开一定角度,10秒内达到静止；③做可控半径的圆周运动，评委指定半径，40秒内重复三圈，轨迹应落在指定半径±2.5厘米的圆环内；④其他拓展功能；二、系统的硬件设计与实现2.1系统硬件概述本电路是由STM32单片机为控制核心，具有操作简单的优点。MPU6050的灵敏度高，操作简单，利用上位机输出显示结果，显示控制的角度和波形；空心杯电机的重量低，推重比较强，机动性较高，可以很好实现摆杆的推动效果。2.2主要单元电路的设计2.2.1单
4、片机主控制模块的设计STM32F103C8T6单片机STM32F103xx增强型系列使用高性能的ARMCortex-M332位的RISC内核，工作频率为72MHz,内置高速存储器（高达128K字节的闪存和20K字节的SRAM）,丰富的增强I/O端口和联接到两条APB总线的外设。所有型号的器件都包含2个12位的ADC、3个通用16位定时器和一个PWM定时器，还包含标准和先进的通信接口：多达2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN。STM32F103xx增强型系列工作于-40。C至+105。C的温度范围，供电电压2.0V至3.6V,一系列的省电模式保证低功耗
5、应用的要求。完整的STM32F103xx增强型系列产品包括从36脚至100脚的五种不同封装形式；根据不同的封装形式，器件中的外设配置不尽相同。釧1一=====3■—f1•・as衿■ir■■>rar--1*2.2.2传感器模块的设计在本系统中，利用MPU6050传感器获得数据。MPU-6050是全球首例9轴运动处理传感器。它集成了3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP(DigitalMotionProcessor),可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输岀一个9轴的信号(SPI接
6、口仅在MPU-6000可用)oMPU-60X0也可以通过其I2C接口连接非惯性的数字传感器，比如压力传感器。MPU-6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC,将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。为了精确跟踪快速和慢速的运动，传感器的测量范围都是用户可控的，陀螺仪可测范围为±250,+500,±1000,±2000°/秒（dps）,加速度计可测范围为±2,±4,±8,±16go一个片上1024字节的FIFO,有助于降低系统功耗。和所有设备寄存器之间的通信采用400kIIz的I2C接口或lMIIz的SPI接口（SPI仅MPU-6000可用）。对于需要高速传输的应
7、用，对寄存器的读取和中断可用20MHz的SPI。另外，片上还内嵌了一个温度传感器和在工作环境下仅有±1%变动的振荡器。芯片尺寸4X4X0.9mm,采用QFN封装（无引线方形封装），可承受最大10000g的冲击，并有可编程的低通滤波器。关于电源，MPU-6050可支持VDD范围2.5V±5%,3.0V±5%,或2.3V±5%O另外MPU-6050还有一个VLOGIC引脚，用来为I2C输出提供逻辑电平。VLOGIC电压可取1.8±5%或者VDD。S-心?『P8-TC§5PBS0QTMOMOMCMCMCMCVDOMPU6050引脚和
