承载平台平衡调整系统

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1、承载平台平衡调整系统所在院系：电气与控制工程学院作者：李向杰、刘赟超、符祝辉日期：2015年07月31日-10-摘要本系统以MSP40F149为核心控制微处理器，MPU6050作为角度检测传感器。通过Labview所写的上位机控制系统控制承重平台各个支撑杆的平衡，并能由SI4463无线串口实现信息的发送和接收，达到实时控制和检测显示平台长边、宽边倾斜度数的目的。在考虑到称重平台需要灵活、迅速、承载力强的特性，因此硬件方案中支撑杆选择为采用丝杆加直流减速电机。控制方面大角度时，采用全速运行模式；小角度时，用PW

2、M进行微调，实现平台的高精度控制。通过测试和论证，系统可满足基本要求和大部分所有发挥部分所列之要求，并有创新。关键词：MSP430F149、Labview上位机、MPU6050、SI4463无线串口；-10-1系统方案设计1.1系统总方案设计据对题目要求分析，我们得到初步的思路，系统总体框图如下1-1图所示。承重平台MPU6050MSP430F149微处理器SI4463无线串口上位机直流减速电机图1-1系统总框图总体方案的描述：方案的设计思路就是先通过PC端上位机分别控制两支撑丝杆不同的转动，产生一个任意角度

3、。MPU6050检测出平台的倾斜角度，判断此角度是不是在一定的范围之内，是否需要角度调整系统对平台角度进行调整，若需要调整，平台会在规定的15S内对平台进行调整，同时上位机与MSP430F149通过SI4463无线串口通信，实时显示系统倾斜角度。1.2承载平台机械结构设计经过多次的考察与论证承载平台最终选择直流减速电机、丝杆、铜丝及25*35环氧板搭建而成。丝杆加直流减速电机具有控制简单、相应速度快、廉价的优点，基本可以满足本题对响应速度、精准度的要求。承载平板通过铜丝和支撑杆建立联系，这种方案增加了承载能力

4、，也极大的避免了调整过程中所产生的晃动。2系统方案论证2.1角度传感器的比较与选择方案一：角度传感器KMZ41与信号调整芯片UZZ9001组成的角度采集模块。KMZ41与信号调理芯片UZZ9001一起，能够对180度范围内的角度信号进行测量，并利用SPI方式提供。方案二：MPU6050作为角度传感器-10-MPU6050整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，由I2C端口以单一数据流的形式来进行传输。使用便利，而且响应速度快，精度高。基于本实验的要求我们最终选择方案二，使用MPU6050作为角度传感器。2.2角度调整系

5、统方案的选择与比较方案一：通过液压装置来调整各个支撑杆高度变化进而控制承重平台角度液压装置可以很直观的表现出各个支撑点高度的变化，使用灵活。但液压装置成本高，控制难度大，因此不便于使用。方案二：使用直流电机和滑轮组合实现角度的调节通过直流电机的转动牵引经过滑轮的丝线控制平台各个角高度的变化，成本低，控制也相对简单。但很难满足承重平台承载重物的能力，而且电机转动时晃动大。方案三：直流减速电机和丝杆组合实现角度的调节直流减速电机转动扭矩大，控制及驱动简单，在调整阶段几乎没有晃动，精确度高。基于本实验的要求我们最终

6、选择方案三。2.3电机驱动的选择与比较方案一：L298N主要特点为：工作电压高，最高的工作电压可达46V，可以通过电源来控制电压，可以直接通过单片机的I/O口提供信号。但其缺点是只能控制两路电机。方案二：L293D采用16引脚DIP封装，其内部集成了双极性H桥电路，所有的开量都做成n型。这种双极性脉冲调宽方式具有很多优点，如电流连续，点击可四脚线运行。L293D模块可同时驱动4个电机，极大的降低了硬件电路的复杂性。基于本实验的机械要求我们最终选择方案二。3系统硬件设计3.1微控制器电路系统控制器以MSP430

7、F149单片机为核心，MSP430F149采用了精简指令集（RISC）结构，是一种超低功耗。控制电路图如下图3-1所示。-10-图3-1微控制器、角度检测及串口发送电路图3.2角度检测及串口发送电路SI4463是集中了高发射，高灵敏度的性能的一款无线收发的模块，串口通信使用时只要当普通串口处理即可，数据包收发没有固定格式，只需按自己的方式定义收发以后，即可实现无线通信，为开发大大缩短了开发周期。角度检测及串口发送电路电路如图3-2所示。MPU6050是全球首例9轴运动处理传感器。它集成了3轴MEMS陀螺仪，3

8、轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（DigitalMotionProcessor），可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，比如磁力计。扩展之后就可以通过其I2C或SPI接口输出一个9轴的信号。-10-图3-2角度检测及串口发送电路图3.3直流减速电机驱动电路L293B采用16引脚DIP封装，其内部集成了双极性H桥电路，所有的开量都做成n型。这种双极性脉冲调宽方式具有很多优点