基于自由摆的平板控制系统.ppt

基于自由摆的平板控制系统
参赛队员:杜康乐武佩陈艳丽
指导老师:张志科张白莉
参赛学校:忻州师范学院
设计目标及要求
设计目标
设计并制作一个自由摆上的平板控制系统
设计要求

(1)控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转(3~5 周),摆杆摆一个周期,平板旋转一周(360º),偏差绝对值不大于45°。
(2)在平板上粘贴一张画有一组间距为1cm 平行线的打印纸。用手推动摆杆至一个角度θ(θ在30º~45º间),调整平板角度,在平板中心稳定放置一枚1 元硬币(人民币);启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中,要求控制平板状态,使硬币在5 个摆动周期中不从平板上滑落,并尽量少滑离平板的中心位置。
(3)用手推动摆杆至一个角度θ(θ在45º~60º间),调整平板角度,在平板中心稳定叠放8 枚1 元硬币,见图2;启动后放开摆杆让其自由摆动。在摆杆摆动过程中,要求控制平板状态使硬币在摆杆的5 个摆动周期中不从平板上滑落,并保持叠放状态。

(1) 在平板上固定一激光笔,光斑照射在距摆杆150cm 距离,处垂直放置的靶子上。摆杆垂直静止且平板处于水平时,调节靶子高度,使光斑照射在靶纸的某一条线上,标识此线为中心线。用手推动摆杆至一个角度θ(θ在30º~60º间),启动后,系统应在15 秒钟内控制平板尽量使激光笔照射在中心线上(偏差绝对值<1cm),完成时以LCD 指示。
(2) 调整平板,使激光笔照射到中心线上(可人工协助)。启动后放开让摆杆自由摆动;摆动过程中尽量使激光笔光斑始终瞄准照射在靶纸的中心线上。
设计思路
本次设计以单片机STC12C5A60S2为控制核心,由步进电机57BYG及其驱动(THB7128芯片)、电源电路、按键电路、加速度探测采集电路、LCD液晶显示电路等模块组成。将软、硬件有机的结合起来,基本上实现了各项设计指标并有适当扩展。为提高系统性能,硬件电路采用低功耗器件设计。
对单摆运动及设计要求进行分析,抽象为数学模型,得到几何关系:
通过控制电机的转动
来控制平板的状态
硬件设计
硬件框图
电源电路
本次设计采用锂电池供电,电源效率较高。
锂电池输出12V电压带动电机正常工作,12V电压经780