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      2. 2011電子設計B題設計報告修改版 - 圖文 - 下載本文

        全國大學生電子設計競賽

        2011年全國大學生電子設計競賽

        (B題) 【0507組】

        2011年9月3日

        全國大學生電子設計競賽

        摘 要

        本設計采用C8051F020單片機最小系統板,控制基于自由擺的平板控制系統,可完成基本要求和發揮部分的所有功能。該設計傳感方式采用加速度傳感器(MMA7260)感應擺動及旋轉過程中的加速度變化,采用J38S06G-1000DM旋轉編碼器監測擺桿擺動角度變化。使用單片機通用I/O端口產生脈沖,控制控制步進電機專用驅動器DM320C,驅動步進電機(42HS03),實現對在自由擺擺動和停止時對平板的旋轉驅動。

        關鍵字:角度傳感器,自由擺,C8051單片機,步進電機驅動

        全國大學生電子設計競賽

        Abstract

        This design applys single-chip microcomputer C8051F020 to control system, realizing some control function, including panel revolution with the motion of the pendulum, the stabilization control of coins on the surface panel, location of the target center line outside the pendulum. The induction of the acceleration change in swing and revolution is from acceleration transducer MMA7260, while the swing degree change is monitored by the Rotary encoder of J38S series. The drive circuit applys the dedicated stepping motor driver DM320C to drive the motor (42HS03). The motor works in the pulse control mode, carrying out the drive of panel revolution. Universal I/O ports are employed to transmit control signal, the control system is isolated from the main circuit in consideration of interference avoidance. TSM technology is used to optimize the control process.

        Key words:panel control, angle detection, free pendulum,MCS-51.

        全國大學生電子設計競賽

        目 錄

        第一章 系統方案 ............................................................ 1

        §1.1 測量系統的論證與選擇 .............................................................................................. 1 §1.3 驅動系統的論證與選擇 .............................................................................................. 2 第二章 系統理論分析與計算................................................... 3

        §2.1 平板狀態測量方法 ...................................................................................................... 3 §2.2 模型建立與控制 .......................................................................................................... 3 第三章 電路設計 ............................................................ 6

        §3.1 總體電路的設計 .......................................................................................................... 6 §3.2 單片機子系統設計 ...................................................................................................... 6 §3.3 電源子系統設計 .......................................................................................................... 7 §3.4 鍵盤及顯示子系統設計 ............................................................................................. 7 §3.5 傳感器子系統設計 ...................................................................................................... 8 §3.6 電機及驅動子系統設計 .............................................................................................. 8 第四章 程序的設計 .......................................................... 9

        §4.1 程序功能描述與設計思路 .......................................................................................... 9 §4.2 程序流程圖 .................................................................................................................. 9 第五章 測試方案與測試結果.................................................. 12 參考文獻:................................................................... 13 附件: ..................................................................... 14

        全國大學生電子設計競賽

        空軍工程大學(B題)

        【0507組】

        第一章 系統方案

        該設計系統主要由測量模塊、控制模塊、驅動模塊、電源模塊,鍵盤顯示模塊等組成,模塊框圖如圖1.1所示。

        電源 測量模塊控制模塊 驅動模塊 鍵盤 顯示 圖 1.1

        平板 為實現各模塊的功能,分別作了三種不同的設計方案并進行了論證。

        §1.1 測量系統的論證與選擇

        方案一:采用在擺桿和平板上加載超聲波傳感器,測量擺桿與地面之間的距離變化,從而得到擺桿和平板的實時位置信息。該方案距離測量會隨著實驗場所不同而變化,且傳感器對地面的照射難以保持始終保持垂直,發生斜向照射傳感器會有較大誤差。

        方案二:用精密電位器與轉軸相連接,當轉軸轉動時帶動電位器的調節轉軸,使電位器電阻值改變,控制系統通過監測電位器兩端電壓值得到擺桿的角度信息。該方案電位器在滑動中容易影響到擺桿的運動,且測量所得結果誤差大。

        方案三:采用角度編碼器實時監測擺桿角度信息得到角度位置,再在平板上用加速度傳感器監測平板所處的狀態,從而得到控制所需的信息。該方案能實時精確的測量出所需的角度和平板狀態,而且成本較低,易于實現。

        綜合以上三種方案,選擇方案三。

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