基于自由擺的平板控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)(doc畢業(yè)設(shè)計(jì)論文)(編輯修改稿)
2025-07-24 20:50 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 IC16F877A作為核心控制的單片機(jī)。通過(guò)PIC16F877A的A/D轉(zhuǎn)換模塊，采集電壓量，轉(zhuǎn)化為十位的數(shù)據(jù)量。單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖：電源部分顯示部分最小系統(tǒng)板 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的組成單片機(jī)采集到精確電位器兩端的電阻后，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，通過(guò)I/O口輸出的具有時(shí)序的方波作為步進(jìn)電機(jī)的控制信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)芯片TA8435驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)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(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)單擺的擺動(dòng)使角度變化，采集精確電位器兩端電壓的變化，通過(guò)AD轉(zhuǎn)換獲得所需要的電壓變化數(shù)字量，再由程序計(jì)算得到角度變化的數(shù)字量，然后根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度換算成步進(jìn)電機(jī)所需要步數(shù)，單片機(jī)進(jìn)行算法控制,再通過(guò)改變PWM的的脈沖數(shù)，達(dá)到精確控制電機(jī)同軸的平板轉(zhuǎn)過(guò)的角度。程序設(shè)計(jì)思路由于單片機(jī)采集到的是電壓的模擬量，而自由擺旋轉(zhuǎn)的角度和精確電位器兩端的電壓成線性關(guān)系。因此，必須通過(guò)單片機(jī)端口采樣電壓，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，為數(shù)字量，再根據(jù)電壓量與角度的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算出該給步進(jìn)電機(jī)多少脈沖，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的控制。 4測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果基本要求部分： 測(cè)試基本要求 （1）控制電機(jī)使平板可以隨著擺桿的擺動(dòng)而旋轉(zhuǎn)（3~5 周），擺桿擺一個(gè)周期，平板旋轉(zhuǎn)一周（360186。），偏差絕對(duì)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(dòng)擺桿至一個(gè)角度θ（θ在30 186?！?5186。間），調(diào)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(dòng)后放開擺桿讓其自由擺動(dòng)。在擺桿擺動(dòng)過(guò)程中，要求控制平板狀態(tài)，使硬幣在5 個(gè)擺動(dòng)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(dòng)擺桿至一個(gè)角度θ（θ在45186。～60186。間），調(diào)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(dòng)后放開擺桿讓其自由擺動(dòng)。在擺桿擺動(dòng)過(guò)程中，要求控制平板狀態(tài)使硬幣在擺桿的5 個(gè)擺動(dòng)周期中不從平板上滑落，并保持疊放狀態(tài)。根據(jù)平板上非保持疊放狀態(tài)及滑落的硬幣數(shù)計(jì)算成績(jī)。硬件測(cè)試按照系統(tǒng)的規(guī)定要求，必須測(cè)量自由擺的固有周期和電機(jī)脈沖頻率與其轉(zhuǎn)速的關(guān)系，兩者進(jìn)行比對(duì)，從而確定該如何設(shè)置脈沖頻率。軟件仿真測(cè)試?yán)胮rotues軟件，對(duì)電路進(jìn)行仿真。仿真電路圖如下： 測(cè)試條件與儀器測(cè)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(wú)誤，硬件電路保證無(wú)虛焊。測(cè)量周期必須取多次測(cè)量的平均值，將誤差減小。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，震動(dòng)盡量小，旋轉(zhuǎn)角度比自由擺擺動(dòng)角度略?。紤]慣性）。測(cè)試儀器：數(shù)字示波器，數(shù)字萬(wàn)用表，秒表，直尺 測(cè)試結(jié)果及分析(數(shù)據(jù))單擺自由擺動(dòng)十個(gè)周期所需要的時(shí)間次數(shù)12345平均值時(shí)間（s）電機(jī)脈沖頻率（轉(zhuǎn)換為周期）與其旋轉(zhuǎn)十周所需要的時(shí)間電機(jī)脈沖周期（μs）75080085090095010001050時(shí)間（s）電機(jī)脈沖周期（μs）1100115012001250130013501400時(shí)間（s）
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