基于自由摆的平板控制系统

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1、基于自由摆的平板控制系统（B题）摘要本系统采用STC12C5A60S2单片机作为核心处理芯片，用STC12C5A60S2对电机进行对平板正转，反转的控制。平板旋转的角度由角度传感器ADXL345完成。角度量通过IIC总线接口获得，然后再通过分析和判断，再对电机进行控制转动，使的平板保持平衡，从而使硬币不掉落平板。此外，还用到显示频NOKIA5510显示倾斜角度，和语音模块ISD1420。AbstractThesystemusesstc12c5a60s2monolithicintegratedci

2、rcuits,withacentraltreatmentofelectricalstc12c5a60s2theflatistoreversethecontrolofaflatspin.theanglefromtheanglesensoradxl345.theangleoftheinterfacebyIIC,andthenbyanalysisandassessment,themotorcontrolofaflat,tobalanceacoinfall,thereby,notflat.inaddit

3、ion,itisalsousedtoshowbusinesses,andshowsleannokia5510voicemoduleisd1420.关键词：单片机摆动平板角度传感器目录摘要1第一章系统设计及方案论证与比较31.1系统总体方案设计31.2方案的设计与论证31.2.1控制模块的选择31.2.2电机的选择31.2.3电机驱动的选择3第二章理论分析及计算42.1平板状态测量方法42.2建模与控制方法5第三章电路与程序设计53.1硬件电路设计53.1.1主控电路设计53.1.2步进电机驱动电

4、路设计63.1.3角度传感器电路设计63.2软件程序设计流程7第四章测试结果及分析74.1测试步骤84.2测试结果84.3结果分析8结束语9附件一完整的电路原理图10附件二测试结果12附录三重要的源程序13第一章系统设计及方案论证与比较1.1系统总体方案设计根据题目给定的条件，我们设计的方案总体上由单片机系统模块，电机控制模块，语音模块和传感器模块四部分组成。单片机系统由复位电路和电源电路组成。传感器模块由角度传感器组成，它将测量到的角度发送给单片机系统分析，从而使单片机系统控制电机转动。系统框

5、图如图B-1。图B-1系统框图1.2方案的设计与论证1.2.1控制模块的选择方案一：使用89C51单片机该单片机有5个中断口，1个串口，2个定时器，缺点是反应速度比较慢。方案二：使用STC12C5A60S2单片机该单片机由9个中断口，有2个串口，具有独立波特率发生器，内部扩展RAM，速度是传统单片机的12倍。分析两个方案，本系统采用第二种方案。1.2.2电机的选择方案一：使用直流电机直流电机具有良好的线性调速特性，简单的控制性能，较高的效率，优异的动态特性。但是直流电机位置控制难度大，难以达到较

6、高的控制精度。方案二：使用步进电机步进电机是纯粹的数字控制电动机，它将电脉冲信号转换成相应的角位移（或线位移）。步进电机的动态响应快，易于起停，正反转及变速。在非超载的情况下，它的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响。这一线性关系的存在，加上步进电机只有周期性的误差而无累计误差等特点，使得它可以达到很高的控制精度，且控制难度要比直流电机小得多。分析两个方案的优缺点，本系统采用第二种方案。1.2.3电机驱动的选择方案一：采用步进电机专用的驱动器此方案能为步进电机提供

7、稳定的工作电压和工作电流。但是其价格十分昂贵，重量较大，而对于本系统电机不需要带大负载，也对驱动器没有过高的要求。方案二：采用ULN2003A电机驱动芯片ULN2003A可方便驱动步进电机，且外围电路简单、原件少、重量轻，造价便宜且方便。但是它只能驱动四相步进电机。如果用于驱动直流电机的话只能按一个方向转动，换向要改变电机的接法。方案三：采用专用集成电路芯片L298用集成电路芯片L298驱动电机，它电子开关的速度快，稳定性强，且它的外围器件成本低，使整机可靠性提高。适合驱动二相或四相的步进电机。

8、该芯片有两个TTL/CMOS兼容电平的输入，配合PWM技术，具有良好的抗干扰性能。分析三个方案，我们选用第三方案。第二章理论分析及计算2.1平板状态测量方法该平板状态测量要求较高的分辨率，所以我们使用的是双轴倾斜测量。测量方法如图B-2。图B-2双轴倾斜测量的首要优势来是两轴的垂直关系。随着某个轴的增量灵敏度的降低，另一轴的增量灵敏度会增加。如图B-3。图B-3双轴倾斜测量第二优势是对重心面对齐度的依赖性降低，因为有效增量灵敏度与目标轴重力的和平方根值具有比例关系。双轴倾斜测量第三优势是全角度3