基于自由摆的平板控制系统.doc

摘要:自动控制技术是20世纪发展最快、影响最大的技术之一，也是21世纪最重要的高技术之一。本设计是利用现代检测与控制技术来实现的。采用L298N作为电机驱动模块，MSP430f149单片机通过L298N芯片驱动步进电机，使步进电机上的平板随着摆杆的摆动而旋转。硬件部分主要包括MSP430f149单片机最小系统，L298N电机驱动电路，ADXL435倾角传感器，电源模块等。本设计主要运用MSP430f149单片机，由单片机产生脉冲信号精确控制步进电机的转速和角度，使步进电机上的平板能够随着摆杆摆动而保持水平平衡。人机交互界面采用动态扫描键盘切换平板工作方式及LCD液晶1602显示摆杆的摆角及当前工作模式，具有操作简单，控制界面直观、简洁，系统性能指标达到了设计要求，工作可靠，功耗低的优点，具有良好的人机交互性能。

关键词 430单片机；步进电机；倾角测量

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1课题背景-1

1.2 课题分析-2

1.2.1设计任务-2

1.2.2设计内容-3

1.2.3 设计要求-3

1.2.4解决问题-4

1.3 论文概述-4

2 系统设计-5

2.1 系统总体方案设计-5

2.2主控制器的选择-5

2.3 控制电机的选择-6

2.4 驱动模块的选择-8

2.5显示模块的选择-10

2.6角度测量方案的选择-11

2.7松手检测方案选择-11

3系统硬件设计-12

3.1  总体电路框图-12

3.2框架系统的结构-12

3.2.1摆杆要求-12

3.3电源模块-13

3.4电机驱动：L298N-13

4 系统软件设计-14

4.1 系统软件总体设计-14

4.2利用加速度进行倾斜检测-14

4.3提高ADXL345输出分辨率-29

4.4各任务设计-32

4.4.1任务一设计-32

4.4.2任务二设计-33

5测试及结论-34

5.1定点测试-34

5.2动态性能测试-34

5.3改变负载-34

5.3.1 不放硬币时的测量方法-34

5.3.2 放硬币时的测量方法-34

5.4实验数据-35

5.4.1旋转实验测试-35

5.4.2放硬币实验测试-35

5.5数据分析-35

结论-37

致谢-38

参考文献-39