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2011年全国大学生电子设计竞赛论文_自由摆平板控制系统DOC

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文本描述
2011年全国大学生电子设计竞赛 基于自由摆的平板控制系统(B题) 设 计 报 告 2011.9.3 基于自由摆的平板控制系统(B题) 摘要:本系统以由msp430F149单片机作为中心控制系统,由角度监测模块、电机驱动模块、液晶显示模块、声光提示模块、键盘模块和电源电路组成。角度监测模块采用三轴加速度传感器mma7361,实时测量平板与水平面的角度及摆杆与垂直方向的夹角;电机驱动部分使用L298芯片驱动步进电机精确地控制平板转动角度;人机交互界面采用动态扫描键盘切换平板工作方式及LCD液晶5110显示摆杆的摆角及当前工作模式,具有操作简单,控制界面直观、简洁,系统性能指标达到了设计要求,工作可靠,功耗低,具有良好的人机交互性能。 关键字:自由摆 三轴加速度传感器 mma7361 5110显示器 基于自由摆的平板控制系统(B题) 【本科组】 1系统方案 本系统主要由角度检测模块、电机驱动模块、控制模块、电源模块组成,考虑到添加一些电路作为系统扩展功能,平板工作在不同模式时可使用按键切换模式,系统完成激光照射中心线时有声光提示,摆杆摆角及系统工作模式有液晶显示,下面分别论证这几个模块的选择。 1.1角度检测模块的论证与选择 角度检测模块检测平板与水平方向的夹角以及检测摆杆与垂直方向的夹角。 方案一:采用mma7361检测。mma7361是一款低功耗、低成本、低姿态微型电容式三轴加速度传感器,具有信号调理,温度补偿,自我测试,MMA7361L包括一个休眠模式,可使用电池供电。 方案二:采用AS5040检测。AS5040是由AMSCO公司生产的一种非接触、高分辨力编码、在0o~360o范围内进行角度测量的传感器芯片。但为了测量角度,需要使用两极磁铁,在芯片的中心旋转。这样使得系统更加复杂,且加大了电机负载。 综合以上两种方案,选择方案一。 1.2控制电机的论证与选择 方案一:采用减速电机。减速电机结构紧凑,体积小,承受过载能力强,且能耗低,性能优越,效率高,振动小。但由于机械效率影响,减速电机输出扭矩的增加和电机功率的增加不成正比,易出现死区现象,不利于控制。 方案二:使用步进电机。步进电机的旋转角度正比于脉冲数,精度高且不累计误差,具有较好的位置精度和运动的重复性。另外步进电机的显著特点就是快速启