风力摆控制系统论文最终版.docx

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风力摆控制系统论文最终版

风力摆控制系统-论文最终版

2015年全国大学生电子设计竞赛（瑞萨杯）

风力摆控制系统（B题）

2015年8月15日

本文论述了风力摆系统的工作原理和设计思路。

系统采用STM32F103单片机为主要控制系统，用角位移传感器mpu-6050采集到风力摆的摆头的角度及位置，通过I2C总线传输发送到主控系统中，采用lcd12864显示采集到的信息，通过PID进行数据处理，产生相应的PWM信号，发送到相应的直流风机，控制直流风机实现自由摆动，从而画出直线、圆等轨迹。

关键词：

STM32F103单片机；角位移传感器mpu-6050；PID算法

摘要..................................................................................................................................................I目录.................................................................................................................................................II

一、方案设计与论证.......................................................................................................................1

1.1方案比较与选择................................................................................................................1

1.1.1控制器模块比较与选择........................................................................................1

1.1.2角度传感器模块比较与选择................................................................................1

1.1.3驱动模块的比较与选择........................................................................................1

1.2系统最终方案选择............................................................................................................1

二、测控方法分析与论证...............................................................................................................2

2.1风力摆状态测量分析........................................................................................................2

2.2运动控制............................................................................................................................2

2.2.1电机的比较与选择...............................................................................................2

2.2.2控制原理和计算公式............................................................................................2

三、系统设计与分析.......................................................................................................................3

3.1主要电路设计....................................................................................................................3

3.1.1STM32F103单片机最小系统电路........................................................................3

3.1.2电源模块：

............................................................................................................4

3.1.3驱动模块：

............................................................................................................4

3.1.4陀螺仪模块............................................................................................................4

3.1.5系统整体电路原理图............................................................................................4

3.2软件程序设计...................................................................................................................4

3.2.1程序功能描述与设计思路....................................................................................4

3.2.2程序流程图............................................................................................................4

3.2.3程序设计................................................................................................................5

四、测试方案与测试结果...............................................................................................................5

4.1测试方案............................................................................................................................5

4.2测试仪器............................................................................................................................5

4.3测试结果及分析...............................................................................................................5

4.3.1测试结果（数据）....................................................................................................5

4.3.2测试分析与结论....................................................................................................6

五、总结...........................................................................................................................................6

参考文献...........................................................................................................................................7

附录一电路原理图.........................................................................................................................8

附录二程序流程图.........................................................................................................................9

附录三部分程序...........................................................................................................................10

附录四元器件清单.......................................................................................................................11

一、方案设计与论证

1.1方案比较与选择

1.1.1控制器模块比较与选择

方案一：

采用STC89C51单片机作为控制器。

STC89C51价格低廉,结构简单,且资料丰富；但是51单片机系统资源有限，8位控制器，运算能力有限,无法达到较高的精度，需要外接大量外围电路，增加了系统复杂度，达不到系统要求。

方案二：

采用MSP430G255