承载平台平衡调整系统毕业设计

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1、毕业设计承载平台平衡调整系统系别：机械设计与电子信息工程学号:60801210029专业:电子工艺与管理姓名:丁鹏指导教师：王2011年5月16日30摘要：本系统以AT89S51单片机最小系统为核心，辅以键盘输入电路、电机驱动电路、步进电机、倾角传感器、AD转换电路、LED数码管显示电路组成。实现了一个承载平台平衡调整系统，该承载平台由多条腿支撑，并能够承受一定重量的载重。通过调整支撑腿的伸缩来调整平台的水平和倾斜。实现该方案如下，通过从键盘键入要求平台倾斜的角度值，由单片机采集数据并由驱动电路驱动电机转动以改变平台的倾角，同时用传感器

2、检测电机转动的角度，并将检测到的数值经过AD转换后送入单片机，由单片机分析确认后送到LED数码管上显示。经过AD采样与输入值进行二次调整，达到较高的控制精确度关键字：倾角传感器；直线电动推杆；PID控制；AT89S51单片机30目录引言3一、系统方案设计与论证41.系统基本方案设计42.各模块方案选择52.1控制模块52.11单片机最小系统52.12控制器选择92.2电机驱动模块92.21步进电机91.步进电机的工作原理92.基于AT89C2051的步进电机驱动器系统电路原理113.软件设计112.22电机选择162.23电机驱动选择1

3、72.3倾角检测模块182.31倾角传感器182.32倾角检测原理与选择19二、理论分析与计算191)行程分析192)误差分析203)受力分析214.调平算法设计21三、电路与程序设计24四、测试方案与测试结果（）261、测试方法261.短边倾斜测试表格262.短边倾斜测试图表273.长边倾斜测试表格274.长边倾斜测试图表285.调平时间测量表格28参考文献：29结束语3030引言本系统可分为两部分，一部分是通过机械结构将电机的平动和转动转换为平台的角度，另一部分是通过倾角传感器的测量值经过计算反馈调节动力机构的运动，到达并稳定在目标

4、角度。机械上需要固定一个平面至少需要三点连接，从机械加工的精度和控制的复杂度方面考虑，三点连接最容易实现，所以本方案优先考虑使用三点连接平台。若固定此三点在地面的投影，则平台处连接需要两个转动自由度和一个相对与平面的平动自由度。以机械简明可靠考虑，选择固定三个支撑部分相对地面位置和角度，三点与平台有两个转动和一个平动的被动自由度。通过三点的伸长与收缩控制平台两个方向的抬升和下降。本系统采用AT89S51单片机作为主控芯片，使用倾角传感器SCA60C检测平台倾角，直线电动推杆提供动力输出。选用2.8英寸TFT液晶屏作为角度显示输出，PS/

5、2接口小键盘和2.4G无线遥控器作为角度设定输入。机械方面采用8mm厚有机玻璃作为承重平台，水平滑轨和球形关节提供所需的自由度，使用角铝连接各个部件以保证足够的机械强度。控制方面采用简化PID算法，通过分级微调反馈深度实现平台的高精度控制，同时消除震荡。30一、系统方案设计与论证1.系统基本方案设计根据设计要求，本设计主要分为控制部分和检测部分。系统中控制部分包括控制模块，显示模块及电动机驱动模块，检测部分为倾角检测模块。系统流程图如下：单片机最小系统电机伸缩杆步进电机驱动35*25平台板倾角传感器A/D转换器显示键盘302.各模块方案

6、选择2.1控制模块2.11单片机最小系统单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。最小系统原理图如图2所示。图4.1最小系统电路图301）电源供电模块图4.1.1电源模块电路图对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。51单片机虽然使用时间最早、应用范围最广，但是在实际使用过程中，一个和典型的问题就是相比其他系列的单片机，51单片机更容易受到干扰而出现程序跑飞的现象，克服这种现象出现的一个重要手段就是为单片机系统配置一个稳定可靠的电源供电模块。

7、此最小系统中的电源供电模块的电源可以通过计算机的USB口供给，也可使用外部稳定的5V电源供电模块供给。电源电路中接入了电源指示LED，图中R11为LED的限流电阻。S1为电源开关。302）复位电路图4.1.2复位电路图单片机的置位和复位，都是为了把电路初始化到一个确定的状态，一般来说，单片机复位电路作用是把一个例如状态机初始化到空状态，而在单片机内部，复位的时候单片机是把一些寄存器以及存储设备装入厂商预设的一个值。单片机复位电路原理是在单片机的复位引脚RST上外接电阻和电容，实现上电复位。当复位电平持续两个机器周期以上时复位有效。复位电

8、平的持续时间必须大于单片机的两个机器周期。具体数值可以由RC电路计算出时间常数。复位电路由按键复位和上电复位两部分组成。（1）上电复位：STC89系列单片及为高电平复位，通常在复位引脚RST上连接一个电容到