2015全国大学生电子设计竞赛设计报告材料B题风力摆控制系统

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1、实用文案2015年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统（B题）参赛学校：长安大学 队伍编号：XZ 015 参赛队员：崔曜东、马若斯、李宝才 指导教师：2015年8月15日文案大全实用文案摘要 本系统为由STM32单片机控制模块、姿态采集模块、风力摆模块、人及交互系统以及风力摆机械结构组成的闭环控制系统。MPU-6050陀螺仪传感器实时采集风力摆的姿态角及角速度，STM32f103单片机通过PID算法调节轴流电机转速以控制风力摆。风力摆能够实现快速起摆、画线、恢复静止的功能，并能准确画圆。同时系统可以通过键盘设定运行模式和相关角度值，风

2、力摆的角度和运行时间由液晶显示，具有较好人机界面。系统设计结构简单，制作成本低，控制精度高。关键词：STM32f103、MPU-6050模块、PWM调速AbstractThissystemiscomposedofSTM32controlmodule,attitudeacquisitionmodule,windforcemodel,humanandinteractivesystem,andtheclosed-loopcontrolsystemcomposedofwindforce.Theattitudeandangularvelocit

3、yoftheMPU-6050gyroscopesensorareacquiredinrealtime,andthespeedofthemotoriscontrolledbythePIDalgorithm,andthespeedofthemotoriscontrolledbytheSTM32f103algorithm.Windpowercanbeachievedquickly,drawlines,restorethefunctionofstatic,andcanaccuratelydrawcircle.Atthesametime,the

4、systemcansetuptheoperatingmodeandtherelevantanglevalue,andtheangleofthewindforceandtherunningtimeofthesystemaredisplayedbytheLCD.Thesystemhastheadvantagesofsimplestructure,lowcostandhighcontrolprecision.Keywords:MPU-6050,STM32f103module,PWMspeedcontrol文案大全实用文案目录一、系统方案11

5、、主控制器件的论证与选择11.1控制器选用12、角度测量模块的论证与选择23、风扇驱动模块的论证与选择24、电源方案的论证与选择2二、系统理论分析与计算31、风力摆状态的测量与计算的分析3（1）姿态采集分析3（2）控制算法分析32、角速度的计算4三、电路与程序设计41、电路的设计4（1）系统总体框图4（2）MPU-6050子系统框图与电路原理图4（3）电机驱动模块子系统框图与电路原理图6（4）电源62、程序的设计7（1）程序功能描述与设计思路7（2）程序流程图8四、测试方案与测试结果91、测试方案92、测试条件与仪器93、测试结果及分

6、析9（1）测试结果(数据)9（2）测试分析与结论9五、结论与心得10六、参考文献10附录1：电路原理图12附录2：源程序14文案大全实用文案风力摆控制系统（B题）【本科组】一、系统方案本风力摆控制系统主要包括控制模块、电源模块、姿态采集模块、轴流风机及驱动模块、LCD显示模块、人机交互系统以及风力摆机械结构组成。风力摆由万向节连接碳杆再连接风机组成。位于碳素杆下方的姿态采集模块不断采集风力摆当前姿态角，并返回单片机。单片机控制LCD显示姿态角数据并处理数据后通过控制PWM波占空比控制风机转速，实现对风力摆的控制。本系统结构框图如图1所

7、示。电机驱动模块单片机系统姿态采集模块人机交互系统图1.1系统方案框图1、主控制器件的论证与选择1.1控制器选用单片机比较方案一：采用传统的51系列单片机传统的51单片机为8位机，价格便宜，控制简单，但是运算速度慢，片内资源少，存储容量小，难以存储大体积的程序和实现快速精准的反应控制。并且受时钟限制，计时精度不高，外围电路也增加了系统的不可靠性。方案二：采用32位的ARM微控制器意法半导体（ST）公司出品的STM32f103RCT6，其内核是Cortex-M3，其片内集成了256K程序存储器，2个12位模数转换器（多达16个输入通道）

8、、多达8个定时器等资源。通过比较，我们选择方案二，采用32位的STM32f103RCT6作为控制器。1.1.2控制系统方案选择方案一：采用在面包板上搭建简易单片机系统文案大全实用文案在面包板上搭建单片机系统可以方便的对硬