2023全国大学生电子设计竞赛设计报告B题-风力摆控制系统.docx
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1、2023年全国高校生电子设计竞赛风力摆限制系统(B题)参赛学校:长安高校队伍编号:XZ 015参赛队员:崔曜东、马若斯、李宝才指导老师:2023年8月15日2、程序的设计(1)程序功能描述与设计思路1、程序功能描述依据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。1)键盘实现功能:2)显示部分:2、程序设计思路MPU-6050STM32fl 03轴流风机风力摆机械平台LCD显示模块(2)程序流程图1、主程序流程图各模块初始化按键扫描进入直线起振进入直线起振风力摆制动四、测试方案与测试结果1、测试方案(1)电路功能测试 每块电路板分开进行功能测试,进行逐项功能的测试。(2)机械结构测试搭建好机械结构
2、后,利用等重负载进行负载承重和摇摆振动测试。(3)硬件软件联调驱动风力摆工作,使激光稳定地在地面画出一条长度不短于50cm的直线段,来回 五次,记录其由静止至起先自由摆时间及最大偏差距离。测试结果如表1所示。2、测试条件与仪器测试条件:检查多次,仿真电路和硬件电路必需与系统原理图完全相同,并且检查 无误,硬件电路保证无虚焊。机械结构通过负载测试和电机振动测试。测试仪器:数字示波器,数字万用表,卷尺,量角器,方向角度图纸3、测试结果及分析(1)测试结果(数据)(2)测试分析与结论依据上述测试数据,由此可以得出以下结论:综上所述,本设计达到设计要求。五、结论与心得本次电子设计竞赛,通过对此系统前期
3、的方案设计、方案的选择、方案论证,中期 的机械结构的的搭建,硬件的设计和详细程序的实现和后期系统的测试,最终基本能达 到要求,通过这次课程设计小组成员之间的分工和合作,沟通协作,各项工作有序的进 行,完成这次的设计,我没每个人都有许多的收获,但最大的收获不是这个结果,而是 在这个过程中,每个人都学到了许多的新学问,提升了解决问题的实力和如何与他人很 好的合作。无论最终测评的结果如何,我们都该为此次竞赛感到兴奋和满意。六、参考文献1童诗白,华程英.模拟电子技术基础(第四版)M.北京:高等教化出版社,2023.2阎石.数字电子技术基础(第五版)M.北京:高等教化出版社,2023.3黄智伟,王彦,陈
4、文光等.全国高校生电子设计竞赛训练教程M.北京:电子工业出版 社,2023.4高祥瑞,唐朝京.全国高校生电子设计竞赛培训系列教程(电子仪器仪表设计)M. 北京:电子工业出版社,2023.5张友德、赵志英、涂时亮.单片微型机原理、应用与实践(第五版)M.上海:复 旦高校出版社,2023.6郭天祥.新概念51单片机C语言教程.入门、提高、开发M.北京:电子工业出版 社,2023.7梁明理.电子线路(第五版)M.北京:高等教化出版社,2023.8谭浩强.C语言程序设计M.北京:清华高校出版社,2023附录1:电路原理图Ta. iIBUzm AO3:nMi (Mima m、,iMQ)MZr imTe
5、rMVnm K4AXJC14A!0WTUT KikAvrt KRKMCT1 FCI5WO2 FDOO* roioarovT xwrr KOAZCIi P3口 R7 wri: io wnJM . 9 e p/ 1” _ 匕诵轻掌 a 小 x :vu 2加,nwcm h PWTtMl oG?exo DAx 0 HWWD.tat3.CK nrnw E5 fxcd ck(t foM TXWIOCK K1IV5sir ADomc.oa.m -mr .an TFe_nwiW4.Tx wtoji:f*i AxriTXT.ar Tr nr P4S TXADCilbL tTDKS OD MMJ11LXADO4M
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7、 obw nru wottoriMi.cicK E,g CXTJ.CX7B m ci a ka eKi! “ Wx 国ojc s iUSThicp LCT_2Ltt 111TTITTm HB&Y附图LI MCU部分原理图F L FTUH,kTHeader 6vccIIC SCLU2 cn&F11PU INTRc20 2420 12120GND|LriLfcMPU AtX9GNDSCLRESVSDARESVNTRESVAUX CLNC NCAUX_DANCCLKINNC NCFSYNCNCADONCNCVLCX3IC VDD REGOUTGNDCPOUTXTPU6O5O附图L2 MPU-6050
8、模块原理图19H16lZL-OT1附图L3驱动模块原理图附录2:源程序#include nsys.hn#include nusart.hH#include ndelay.hH#include nled.hn#include Hlcd.hH#include nkey.hH#include nmpu6050.hH#include nusmart.hH#include ninv_mpu.hn#include inv_mpu_dmp_motion_driver.h#include / Error/ Error-1/ Error-2static float Error=0;static float La
9、stError=0;static float PrevError=0;static float d_Error=0,dd_Error=0;#define pi 3.141592653f;int Kp = 10;int Ki = 0;int Kd = 0;u8 t=09report=l;/A-.Eiia2EoEI-u8 key;doublestand_len=1.055,ll=0.75;/|iiiAx/A-A-Q/OEUEDO-EWWfloat pitch,roll,yaw;short aacx,aacy,aacz;short gyrox,gyroy,gyrozj/ZIOAYOCO-EEyY s
10、hort temp;float first_yaw=0;float current_yaw=0;float x=0.15;/zUl-0EIl5dxOu/c:Oa*0EI|LiAxO*uvoid usartl_send_char(u8 c)while(USARTl-SR&0X40)=0);/|iiEzyEid t-0EHeiUSARTl-DR=c;)/uEiI)(V2.6o2e%)/funlAUxd. 0XA0-0XAF/data:Ey%Yx2eC0,xi(|a28xOU!/len:dataC0ODDEy%Y5dEyvoid usartl_niming_report(u8 fun,u8*data
11、,u8 len)u8 send_buf32;u8 i;if(len28)return; /x?|a28xOViUEy%Y send_buflen+3=0; /DfNeEyOAAa send_buf0=0X88; /O;I- send_bufl=fun; /AUxO send_buf2=len; /Ey%YE for(i=0;ilen;i+)send_buf3+i=datai;for(i=0;ilen+3;i+)send_buflen+3+=send_bufi; /2EEaDNeI for(i=0;i 18000 66 -180.00 - ISO.OOE/pitch:,NoQ.|liI 0.01
12、(氏&9000 - 9000 OOj -90.00 - 90.00/yaw:IdC.|LiIia0.1(|fE 0 - 3600 (|fO6| 0 - 360.0(|Evoid usartl_report_imu(short aacx,short aacy,short aacz,short gyrox,short gyroy,short gyroz9short roll,short pitch,short yaw)(u8 tbuf28;u8 i;for(i=0;iAPB1ENR|=1O; /TIM2?RCC-APB2ENR|=12;/?PORTA?RCC-APB2ENR|=13;/?PORTB
13、?/ GPIOB-CRL&=OXFFOFFFFF;/PB5?GPIOB-CRL&=0XFFFF0FFF; /PB3?GPIOB-CRH&=0XFFFF00FF; /PB10/PB11?GPIOA-CRH&=OXOFFFFFFF; /PA15?/ GPIOB-CRL|=0X00B00000; /PB5?GPIOB-CRL|=OXOOOOBOOO; /PB3?GPIOB-CRH|=OXOOOOBBOO; /PB10/PB11?GPIOA-CRH|=OXBOOOOOOO;/PA15?RCC-APB2ENR|=l0; /?/ AFIO-MAPR&=OXFFFFF3FF; /?MAPR?ll:10AFI
14、O-MAPR&=OXFFFFFCFF;/?MAPR?9:8/ AFIO-MAPR|=111;/?,TIM3_CH2-PB5AFIO-MAPR|=0X02000300;/?JTAG-DP?SW-DP?TIM2-ARR=arr; /?TIM2-PSC=psc; /?/CH2 PWM2?/CH2 PWM2?/CH2?/ TIM2-CCMR11=712;TIM2-CCMR1 |=0X7070;/ TIM2-CCMR11=111;/CH2?/*?,PB1O/PB11?PWM*/OC2 ?/OC2 ?/ARPE?/9999?3TIM2-CCMR1 |=0X0808; TIM2-CCMR2|=0X7878;
15、 / TIM2-CCER|=14; TIM2-CCER|=OX1111;TIM2-CRl=0x0080;TIM2-CR1 |=0x01;J/CH1 PA15/CH2 PB3/CH3 PB10/CH4 9B11/short get_gyrox( float first_yaw, double point, short current_gyrox,short current_gyroy)(double p;畔double pd;生。double plUIuCEUEcurrent_gyrox=current_gyrox/(16.384);/|iiA|LiV21EU(|Epd=atan(point/s
16、tand_len);/2UIii1Q(Ep=asin(sqrt(sin(current_gyrox)sin(current_gyrox)+sin(current_gyroy)H:sin(curr ent_gyroy); 畔 。%01立pl=sqrt(19.6/ll*(cos(p)-cos(pd);摘 要本系统为由STM32单片机限制模块、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限制系统。MPU-6050陀螺仪传感器实 时采集风力摆的姿态角及角速度,STM32H03单片机通过PID算法调整轴流电 机转速以限制风力摆。风力摆能够实现快速起摆、画线、复原静止的功能,并能
17、精确画圆。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。系统设计结构简洁,制作成本低,限 制精度高。关键词:STM32fl03、MPU-6050 模块、PWM 调速AbstractThis system is composed of STM32 control module, attitude acquisition module, wind force model, human and interactive system, and the closed-loop control system composed of wind force
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