自校正斜坡实验台.doc

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1、自校正斜坡实验台组员张小清(组长)U200714442提高0701刘昌建U200713982提高0701曾先敏U200714742提高0702周泉U200714461提高0702刘云翔U200714688提高0702硬件课程设计2010上半学期指导老师：曾喻江2010.7.8摘要日常生活中许多地方都需要使桌面或者某工作平面保持某一角度以精确的完成某项工作，但是在有些简单应用中够买这种专业设备显然是不划算的，有些地方对调平的要求又不是太高。同时，测量一个斜坡的角度也是一个比较麻烦的事。基于这些我们有了设计一个任意角度调节实验台的想

2、法。本作品基于TI公司的MSP430F449单片机、ADI公司的ADXL322加速度传感器、SG5010舵机设计了一个任意角度调节实验台，实现水平自校正，任意角度调节和斜坡角度测量三个功能。由ADXL322加速度传感器测量数据，输出电压从ADC模块输入到MSP430F449单片机中，并在LCD显示模块显示出来。从键盘输入模块设置需要调节的角度，经过处理之后得到一个舵机控制号，使舵机偏转到需要的角度。角度偏转范围为-90°到+90°。目录1.作品简介41.1作品描述41.2子项目42.概要设计52.1设计原理52.2使用工具62.

3、3设计可行性验证63.详细设计73.1元件73.2硬件原理图73.3软件设计94.设计验证134.1测试134.2验证结果145.成本155.1材料成本155.2劳力成本156.设计结果及改进方案15附件16参考资料271.作品简介1.1作品描述该作品需要使用MSP430F449单片机、ADXL322加速度传感器、SG5010舵机三个核心元件以及若干其他元件设计一个任意角度调节实验台。实现水平自校正，任意角度调节，斜坡角度测量三个功能。实验台首先通过水平自校正过程调节实验台水平，由ADXL322加速度传感器测量几个特征数据，作为

4、调节及测量的参考电压。加速度传感器得到的平台在X和Y方向的输出电压从ADC模块输入到MSP430F449单片机中，并在LCD显示模块显示出来。从键盘输入模块设置需要调节的角度，经过处理之后得到一个舵机控制信号，使舵机偏转到需要的角度。角度偏转范围为-90°到+90°，并且x，y方向的偏转角度之和不应该大于90°。MSP430单片机和键盘模块，LCD和LED显示某快，ADC模块使用有杭州利尔达公司制造的MSP430单片机实验箱。实验台由自己搭建。ADXL322加速器电路要设计一个PCB版安装在实验平台中，由干电池供电。舵机由另一组

5、干电池单独供电。由两个发光二极管显示ADXL322是否被供电。1.2子项目该作品中MSP430F449单片机模块，ADC模块，键盘模块，显示模块使用利尔达公司实验实现，所以需要由我们自己完成的就是PCB板的制作，实验平台的搭建，程序的编写这四个子项目。PCB板的制作：使用学校提供的制作材料与仪器制作，电路原理图与PCB板图的绘制使用Protel99se软件。由于电路比较简单，制作单面板就可以满足需求，并且对线路的精密度要求也不高。实验平台的搭建：使用塑料和木头手工搭建，需要准备的就是材料和做模型用的各种工具。程序的编写：使用IA

6、R3.0软件进行编写和调试。需要对单片机的工作原理和舵机的工作原理十分了解。2.概要设计2.1设计原理该作品由MSP430F449单片机和ADXL322加速度传感器，SG5010舵机组成。MSP430单片机同时肩负着接受处理加速度传感器信号和控制舵机的功能。（1）MSP430F449单片机：MSP430f449单片机是TI公司生产的微控制器。可在电压降至2.5V情况下工作。系统内置模块有LCD驱动，A/D转换，I/O端口，UART，看门狗，定时器，EPROM，强大而方便的指令组加速软件的开发。软件可在RAM中运行。程序可经UAR

7、T或测试引脚装入RAM，并能在实时条件下运行。在64K字节公共空间中有可能实现任意的ROM/RAM混合分配。具有高级语言编程能力图1、MSP430单片机管脚图（1）ADXL322加速度传感器：ADXL322是一中小而薄，低功耗，双轴的加速度传感器，测试范围为-2g到+2g，g为重力加速度。由X、Y方向上重力加速度分量的大小决定其X和Y输出端口上的输出电压大小。3V工作电压下，由输出电压计算芯片偏转角度的理论公式如下：θ(degrees)=arcsin[(sensor_output–1.5V)×(1/0.420)]图二、ADXL3

8、22管脚图（3）SG5010舵机的工作原理：控制信号由接收机的通道进入信号调制芯片，获得直流偏置电压。它内部有一个基准电路，产生周期为20ms，宽度为1.5ms的基准信号，将获得的直流偏置电压与电位器的电压比较，获得电压差输出。最后，电压差的正负输出到电机驱动芯