基于自由擺的平板控制系統(tǒng)畢業(yè)設計(doc畢業(yè)設計論文)(編輯修改稿)
2025-07-24 20:50 本頁面
【文章內容簡介】 IC16F877A作為核心控制的單片機。通過PIC16F877A的A/D轉換模塊，采集電壓量，轉化為十位的數據量。單片機最小系統(tǒng)原理圖：電源部分顯示部分最小系統(tǒng)板 步進電機驅動電路的組成單片機采集到精確電位器兩端的電阻后，經過A/D轉換，通過I/O口輸出的具有時序的方波作為步進電機的控制信號，信號經過芯片TA8435驅動步進電機，驅動電路如下圖：程序功能描述本系統(tǒng)控制程序主要功能是：利用角度和電阻值的一一對應關系，通過單擺的擺動使角度變化，采集精確電位器兩端電壓的變化，通過AD轉換獲得所需要的電壓變化數字量，再由程序計算得到角度變化的數字量，然后根據步進電機的步進角度換算成步進電機所需要步數，單片機進行算法控制,再通過改變PWM的的脈沖數，達到精確控制電機同軸的平板轉過的角度。程序設計思路由于單片機采集到的是電壓的模擬量，而自由擺旋轉的角度和精確電位器兩端的電壓成線性關系。因此，必須通過單片機端口采樣電壓，經過A/D轉換，為數字量，再根據電壓量與角度的一一對應關系，計算出該給步進電機多少脈沖，實現對電機的控制。 4測試方案與測試結果基本要求部分： 測試基本要求 （1）控制電機使平板可以隨著擺桿的擺動而旋轉（3~5 周），擺桿擺一個周期，平板旋轉一周（360186。），偏差絕對值不大于45176。（2）在平板上粘貼一張畫有一組間距為1cm 平行線的打印紙。用手推動擺桿至一個角度θ（θ在30 186?！?5186。間），調整平板角度，在平板中心穩(wěn)定放置一枚1 元硬幣（人民幣）；啟動后放開擺桿讓其自由擺動。在擺桿擺動過程中，要求控制平板狀態(tài)，使硬幣在5 個擺動周期中不從平板上滑落，并盡量少滑離平板的中心位置。（3）用手推動擺桿至一個角度θ（θ在45186?！?0186。間），調整平板角度，在平板中心穩(wěn)定疊放8 枚1 元硬幣，見圖2；啟動后放開擺桿讓其自由擺動。在擺桿擺動過程中，要求控制平板狀態(tài)使硬幣在擺桿的5 個擺動周期中不從平板上滑落，并保持疊放狀態(tài)。根據平板上非保持疊放狀態(tài)及滑落的硬幣數計算成績。硬件測試按照系統(tǒng)的規(guī)定要求，必須測量自由擺的固有周期和電機脈沖頻率與其轉速的關系，兩者進行比對，從而確定該如何設置脈沖頻率。軟件仿真測試利用protues軟件，對電路進行仿真。仿真電路圖如下： 測試條件與儀器測試條件：檢查多次，仿真電路和硬件電路必須與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路保證無虛焊。測量周期必須取多次測量的平均值，將誤差減小。電機旋轉時，震動盡量小，旋轉角度比自由擺擺動角度略小（考慮慣性）。測試儀器：數字示波器，數字萬用表，秒表，直尺 測試結果及分析(數據)單擺自由擺動十個周期所需要的時間次數12345平均值時間（s）電機脈沖頻率（轉換為周期）與其旋轉十周所需要的時間電機脈沖周期（μs）75080085090095010001050時間（s）電機脈沖周期（μs）1100115012001250130013501400時間（s）
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