基于自由摆的平板控制系统(最终)20xx年全国大学生电子设计竞赛

基于自由摆的平板控制系统(最终)20xx年全国大学生电子设计竞赛内容摘要：

杆角度检测子程序 电机驱动 子程序流程图 开 始入 口 参 数 ： 电 机 方向 、 电 机 步 数 、 每步 延 时判 断 方 向调 用 步 进 电机 编 码 1调 用 步 进 电机 编 码 2方 向 1方向2根 据 电 机 步 数 参数 送 I O 口 编 码延 时结 束 图八 电机驱动子程序流程图 9 4 测试方案与测试结果 方案 软件仿真测试 硬件设计测试 设计要求测试 测试 方式 与仪器 软件仿真：用 PROTEUS 软件画出系统要求的电路，测试程序是否编写正确。 这一测试主要是对模式选择子系统的测试； 硬件电路检测：使用万用表测量电路是否连接正确，米尺和三角板测量摆杆的长度和水平是否符合要求。 设计要求测试 （ 1）基本要求 1：调整平板至水平位置，启动程序后松手，平板旋转结束用量角器测量平板偏离初始位置角度。 （ 2）基本要求 2：按要求操作后用三角板测量硬币偏离平板距离 （ 3）基本要求 3：按要 求操作后计算硬币非保持叠放状态数量和滑落硬币数。 （ 4）发挥部分 1：按要求操作后计算光斑离开中心线的距离。 （ 5）发挥部分 2：按要求操作后计算光斑偏离中心线最远距离。 测试结果及分析 测试结果 (数据 ) 表一： ADC 值与实际测量的摆杆角度 (中心线为为 90176。 )： ADC 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 角度 (176。 ) 463 496 519 560 575 615 639 671 704 739 表二：基本要求 1平板旋转角度误差： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 误差（176。 ） 0 0 2 0 0 0 3 0 表三：基本要求 2硬币偏离平板中心线距离： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 偏移（ cm） 0 1 0 0 0 2 0 0 10 表四：基本要求 3硬币非保持叠放状态数量和滑落硬币数 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 非保持叠放状态数量 0 2 0 8 0 0 0 0 滑落硬币数 0 0 0 8 0 0 0 0 表五：发挥部分 1光斑离开中心线的距离： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 距离（ cm） 1 3 2 5 1 2 0 1 表六：发挥部分 2斑离开中心线的距离： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 距离（ cm） N N N N N N N N 测试分析与结论 根据上述测试数据，由此可以得出以下结论： 电路焊接正确。 基本要求 1符合设计需要 基本要求 2符合设计需要 基本要求 3，如果操作时手颤抖和操作不及时能使得误差较大，但大部分时候符合设计要求。 发挥部分 1基本能符合设计要求，误差在允许范围内 发挥部分 2因步进电机的转速以及电位器稳定性等问题，编写程序后光斑 并不能落到靶子上。 参考文献： [1] 闫爱军 范海明 .基于 AVR 单片机的四相步进电机驱动设计 [J].舰船防化 2020 年 2期 [2] 陆广平 张美琪 .基于 AVR单片机的步进电机运动控制系统设计 [J].微电机 2020 年3期 11 附录 1：电路原理图 PB0 (XCK/T0)1PB1 (T1)2PB2 (AIN0/INT2)3PB3 (AIN1/OC0)4PB4 (SS)5PB5 (MOSI)6PB6 (MISO)7PB7 (SCK)8RESET9PD0 (RXD)14PD1 (TXD)15PD2 (INT0)16PD3 (INT1)17PD4 (OC1B)18PD5 (OC1A)19PD6 (ICP)20PD7 (OC2)21XTAL212XTAL113GND11PC0 (SCL)22PC1 (SDA)23PC2 (TCK)24PC3 (TMS)25PC4 (TDO)26PC5 (TDI)27PC6 (TOSC1)28PC7 (TOSC2)29AREF32AVCC30GND31PA7 (ADC7)33PA6 (ADC6)34PA5 (ADC5)35PA4 (ADC4)36PA3 (ADC3)37PA2 (ADC2)38PA1 (ADC1)39PA0 (ADC0)40VCC10U2ATmega1616PCPA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7PC0PC1PC2PC3PC4PC5PC6PC7PB0PB1PB2PB3PB4PB5PB6PB7PD0PD1PD2PD3PD4PD5PD6PD7VCCGNDGND1243S2复位按键GNDRSTRSTPB5PB6PB7GNDVCCMOSI1VCC2NC3GND4RST5GND6SCK7GND8MISO9GND10P2ISP100pFC1CapIn11In22In33In44In55In66In77GND8COM9OUT110OUT211OUT312OUT413OUT514OUT615OUT716U1ULN202012345P1Header 5VCCGNDD1 D2 D3 D4 D5 D6 D7S3S4S5GNDGND1 2 3 4 5 6 7 8P312345678P4VCCGNDPD0PD1PD2PD3PD5PD6PD7S1SWDPST1KR11KR21KR31KR41KR51KR61KR7 12 附录 2：完整测试数据 表一： ADC 值与实际测量的摆杆角度 (中心线为为 90176。 )： ADC 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 角度 (176。 ) 463 496 519 560 575 615 639 671 704 739 表二：基本要求 1平板旋转角度误差： 测量次数 1 2 3 4 5 6 7 8 误差（176。 ） 0 0 2 0 0 0 3 0。