2017全国大学生电子设计竞赛：滚球控制系统与PID算法

"2017年全国大学生电子设计竞赛是一个重要的比赛，旨在推动大学生的电子设计创新和技术实践。本文档是一份获奖论文，详细介绍了参赛团队设计的一个滚球控制系统，该系统利用K60单片机为核心，通过摄像头和MPU6050传感器对小球的位置和平台倾斜进行监测，并采用PWM调速和PID控制技术，使得小球能在平板上保持静止或按预设路径移动。文档包含了方案设计与论证、硬件设计和软件设计的详尽内容，为后来者提供了宝贵的参考材料。" 这篇文档的核心知识点包括： 1. **K60单片机**：K60是一款高性能的微控制器，广泛应用于各种控制系统。在这次设计中，它作为整个系统的主控芯片，负责接收传感器数据，执行控制算法，并驱动电机。 2. **摄像头**：作为系统的一部分，摄像头用于实时捕捉小球的位置，为控制算法提供输入信息，确保小球能准确地按照预期轨迹运动。 3. **MPU6050传感器**：这是一款集成的六轴陀螺仪和加速度计，用于测量平台的倾斜角度，为微控制器提供反馈，帮助调整平台姿态，保持小球稳定。 4. **PWM调速**：脉宽调制（PWM）是一种常用的技术，用于调节电机的速度和扭矩。在这里，它被用来控制电机转动的速度，以适应小球的不同运动需求。 5. **PID控制**：比例-积分-微分（PID）控制是一种经典的自动控制策略，通过结合当前误差、历史误差积分以及误差变化率的反馈，精确地调整舵机的输出，从而控制小球的运动状态。 6. **舵机**：舵机是控制系统中的执行元件，根据PID控制器的输出来调整其角度，以改变平板的倾斜，使得小球能够按照预定轨迹移动。 7. **方案设计与论证**：文档详细描述了方案的初步设计和选择，包括单片机和电机模块的选择，以及整体方案的合理性分析。 8. **硬件设计**：这部分涵盖了理论分析、硬件总体框架设计和各个单元电路的详细设计，如电源模块、传感器模块、驱动模块和电机模块。 9. **软件设计**：涉及到软件架构，包括小球检测和处理的算法，以及PID算法的具体实现，是实现系统控制逻辑的关键部分。 这份文档不仅展示了2017年全国大学生电子设计竞赛中一个优秀项目的实施细节，也体现了电子设计的创新思维和技术实践，对于学习和研究电子控制系统的读者来说，具有很高的参考价值。