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2011年全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽的B題是“基于自由擺的平板控制系統(tǒng)”；題目要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)自由擺上的平板控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。擺桿的一端通過轉(zhuǎn)軸固定在一支架上，另一端固定安裝一臺(tái)電機(jī)，平板固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上；當(dāng)擺桿如圖 2 擺動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以控制平板轉(zhuǎn)動(dòng)。
本系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，采用增量旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)采集自由擺旋轉(zhuǎn)角度及方向，通過步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制平板旋轉(zhuǎn)角度，以實(shí)現(xiàn)控制要求。此外，為方便實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，專門設(shè)計(jì)了獨(dú)立的單片機(jī)角度顯示電路。本設(shè)計(jì)以旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖觸發(fā)單片機(jī)的中斷來控制平板角度的調(diào)整，這種外部事件驅(qū)動(dòng)的程序設(shè)計(jì)方法能夠及時(shí)響應(yīng)擺桿角度的變化，避免了復(fù)雜的定時(shí)采樣程序設(shè)計(jì)，總體程序設(shè)計(jì)簡潔，響應(yīng)時(shí)間快，控制精度高。在激光筆瞄準(zhǔn)時(shí)采用了查表法，避免了單片機(jī)進(jìn)行復(fù)雜三角函數(shù)運(yùn)算造成的舍入誤差對(duì)實(shí)驗(yàn)精度的影響，從而達(dá)到了在一個(gè)周期里電機(jī)精確旋轉(zhuǎn)一周；平板角度調(diào)整速度快，8枚硬幣滑動(dòng)小無跌落；實(shí)時(shí)控制激光筆保持靜態(tài)水平誤差在1cm以內(nèi)；動(dòng)態(tài)控制誤差在2cm以內(nèi)的實(shí)驗(yàn)效果。
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