基于AT89S52的自由摆平板控制系统设计与应用

需积分: 32 35 浏览量更新于2024-07-24 6 收藏 429KB DOC 举报

"基于自由摆的平板控制系统是一份针对2011年电子设计大赛的参赛作品，由来自山东大学威海分校机电与信息工程学院的通信工程专业的学生团队设计。该系统的创新之处在于其核心设计采用单片机AT89S52作为控制器，结合了四线五相步进电机35BYJ46作为主要控制系统。驱动部分采用了L298N和L297组合电机模块，确保了电机的稳定运行。系统的关键组件是角度传感器SCA60C，它负责实时监测平板表面的倾斜角度变化。角度传感器将模拟信号通过AD0804模拟数字转换器转化为数字信号，这样单片机就能够理解和处理这些数据。通过数字PID（比例积分微分）控制算法，系统精确地调节步进电机的转向和速度，以保持平板的平衡，防止硬币滑落，从而实现对平板状态的精准控制。整个设计过程包括系统分析、电路设计以及源代码编写，充分体现了参赛团队对硬件与软件集成的理解和应用能力。该系统的成功不仅展示了AT89S52单片机在控制领域的灵活性，还突显了传感器技术、模拟数字转换和PID控制算法在实际应用中的关键作用。这不仅是一项技术创新，也是电子工程实践中的一个实用解决方案，具有很高的学习和研究价值。"

二、理论分析与计算

2.1 平板状态测量方法

本系统是利用步进电机控制平板状态，使其保持一定的平稳度，这样放在

上面的硬币就不会滑落。设计采用倾角式角度传感器对平板状态进行测量和控

制，将角度传感器分别安装在平板和自由摆上。

自由摆在摆动的过程中，会通过角度传感器反馈回平板偏离水平面的角度，

偏转角度的通过 SCA60C 转换为模拟信号，再结合模数转换器即可将角偏信号转

换为单片机可识别的数字信号。角度传感器把角度信号输给单片机，经过单片

机的内部运算将数据送于 LCD 电路，显示平板的偏移角度。

2.3 建模与控制方法

图 2.1 中自由摆可以左右自由摆动，下端固定有步进电机，平板固定在电

机的转子上，θ 为初始角度。在自由摆摆动的过程中，打破平板的平衡，此时

开始进行平衡调节。控制算法采用了数字 PID 控制算法，控制示意图为：

图 2.1 系统数字 PID 增量型控制示意图

系统控制算法采用了凑试法 PID 来调整 PID 参数，在调整中增大比例系数

将加快系统响应，减小静差但过大则较大的超调，产生振荡，使稳定性变坏；

增大积分时间参数 T

有利于消除静差，减小振荡，使系统稳定；增大微分时间

参数 T

有利于加快系统响应，超调量减小，稳定性增加。参考系统的动态变化

情况采用凑试法，根据凑试法数字 PID 控制算法建立此闭环控制系统的对应模

型如图 2.2：

图 2.2 系统简化模型

由图可知，角度传感器将角度值反馈给控制系统，控制步进电机正转与反

剩余16页未读，继续阅读

tyzyumi

粉丝: 50

基于AT89S52的自由摆平板控制系统设计与应用

PID仿真计算绘图VC6源代码

（电赛B题）风力摆控制系统设计（原理图+源代码+设计报告等）.zip电子设计项目毕业设计及产品设计资料论文,源代码及PCB资料

2015电赛 风力摆控制系统赛题解析及源代码开源

基于自由摆的平板控制系统

基于自由摆的平板控制系统11

基于自由摆的平板控制系统.zip

基于自由摆的平板控制系统 arduino 源码

基于自由摆的平板控制系统.doc

基于自由摆的平板控制系统.pdf

基于自由摆的平板控制系统方案.doc

最新资源

2015电赛风力摆控制系统赛题解析及源代码开源