畢業(yè)論文 電磁運動控制系統(tǒng)

1、蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 電磁運動控制系統(tǒng) 院 別 電子信息工程學院 專 業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級 智能電子11 姓 名 李東明 學 號 201110105118 指導教師（職稱） 藺鵬（副教授） 日 期 2014年3月12日 2323摘 要本設(shè)計以單片機STC89C52RC為核心，通過對電磁鐵線圈內(nèi)電壓的控制，改變電磁鐵的磁場力的大小，實現(xiàn)擺桿按指定的擺角和周期擺動。采用SYD35D4角度傳感器來實現(xiàn)擺桿擺角信號的采集，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器MAX1113轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送至單片機STC89C52RC進行處理，用L298N作為驅(qū)動電路，使達到控制擺角和周期。

2、該設(shè)計進行了系統(tǒng)方案、硬件電路圖和軟件流程圖的設(shè)計，并通過軟件編程，實現(xiàn)了設(shè)計要求，并用LCD顯示預(yù)置擺角、預(yù)置周期，實時顯示了測量擺角、測量周期。關(guān)鍵詞：單片機；電磁控制；角度傳感器；擺角；周期AbstractThis design STC89C52 microcontroller as the core , through control of the solenoid Coil currents, changing the size of the magnetic force of electro-magnet, swing by electromagnetic control at a

3、 specified angle and periodic oscillations. Rocker swing angle of using the SYD35D4 angle sensor to signal acquisition, the a/d converter MAX1113 converts digital signals sent to a MCU STC89C52, and L298N as a driver in order to control the swing angle and cycles. System solutions, the design of har

4、dware circuit diagram and software flow chart design and software programming, achieving the design requirements, and angle LCD intuitive display preset, preset cycle, measuring angle, the testing cycle is shown in real time.Keywords: STC89C52 microcontroller，electromagnetic control，angle sensor，swi

5、ng angle，period目錄任務(wù)書1摘 要IAbstractII目錄III前 言1第1章方案設(shè)計與論證21.1 電磁控制系統(tǒng)方案31.2轉(zhuǎn)角采集方案31.3驅(qū)動及控制方案41.4 主控系統(tǒng)的方案41.5系統(tǒng)總體方案4第2章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計62.1 單片機STC89C52RC62.2 L298N簡介72.3電磁鐵控制模塊72.3.1 電磁鐵電流控制的分析82.3.2 數(shù)字PID控制算法的計算82.4角度傳感器92.4.1角度測量原理92.4.2角度測量算法102.4.3角度測量電路102.5 A/D轉(zhuǎn)換電路112.6 鍵盤電路112.7 聲光提示電路122.8 LCD顯示電路122.9 電

6、源電路13第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計143.1 程序功能描述與設(shè)計思143.1.1程序功能描述143.1.2程序設(shè)計思路143.2 程序流程圖143.2.1主程序流程圖143.2.2角度控制子程序流程圖14第4章系統(tǒng)測試174.1 測試儀器與方法174.2 角度測量174.3停止時間的測量174.4 測試結(jié)果與分析17結(jié)論19致謝20參考文獻21附錄：硬件電路圖23前 言設(shè)計一個電磁控制運動系統(tǒng)，該裝置由電磁控制裝置、擺桿等部分構(gòu)成。按下啟動按鈕，由靜止點開始，控制擺桿擺動。并且控制擺桿在指定的擺角（10°45°范圍內(nèi)）連續(xù)擺動，按指定周期控制擺桿連續(xù)擺動。通過電磁控制方式,設(shè)計電

7、路實現(xiàn)對周期性運動裝置的運動幅度(擺角)和周期(頻度)的控制?？刂坪诵牟捎肧TC89C52RC,電磁驅(qū)動器采用L298N,角度檢測采用SYD35D4角度傳感器,顯示采用LCD12864。通過PWM調(diào)速來控制線圈電流大小調(diào)節(jié)磁場強度,從而實現(xiàn)單擺擺動擺角和周期的控制。它具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格便宜、能實現(xiàn)穩(wěn)定調(diào)速。第1章方案設(shè)計與論證本題目是設(shè)計并制作一個擺桿控制系統(tǒng)，通過電磁控制裝置，調(diào)節(jié)擺桿擺角的大小，如圖1.1所示。圖1.1 擺桿控制系統(tǒng)示意圖根據(jù)題目的要求，本系統(tǒng)所設(shè)計的核心問題主要有：（1）按下啟動按鈕，由靜止點開始，控制擺桿擺動。（2）由靜止點開始，控制擺桿在指定的擺角

8、（10°45°范圍內(nèi)）連續(xù)擺動，擺動擺角絕對誤差5°，響應(yīng)時間15s。（3）由靜止點開始，按指定周期（0.5s2s范圍內(nèi)）控制擺桿連續(xù)擺動，擺動周期絕對誤差值0.2s，響應(yīng)時間15s。（4）在擺桿連續(xù)擺動的情況下，按下停止按鈕，控制擺桿平穩(wěn)地停在靜止點上，停止時間10s。（5）擺桿擺角幅度能在10°45°范圍內(nèi)預(yù)置，預(yù)置步進值為5°，擺角幅度絕對誤差值3°，響應(yīng)時間10s。（6）擺桿的周期能在0.5s2s范圍內(nèi)預(yù)置，預(yù)置步進值0.5s，周期絕對誤差值0.1s，響應(yīng)時間10s。（7）擺桿擺角幅度和周期在上述范圍內(nèi)可同時預(yù)置，由

9、靜止點開始擺動，擺角幅度值和周期相對誤差要求均和（5）、（6）相同。當擺桿穩(wěn)定運行20秒后發(fā)出聲、光提示，并在5s內(nèi)平穩(wěn)停在靜止點上。1.1 電磁控制系統(tǒng)方案方案一：小車帶動一塊電磁鐵在擺桿磁鐵下方往復(fù)運動。利用電磁鐵通電后對磁性物質(zhì)具有吸附力的特性，使擺桿隨小車的運動而擺動。小車的運動周期即為擺桿的擺動周期，其原理簡單，但機械裝置繁雜，小車的往返控制頻率過快，不易實現(xiàn)，且成本過高。方案二：電磁控制裝置底端左右兩側(cè)各固定一塊電磁鐵。向兩塊電磁鐵通以相反方向的電流，分別對磁性物質(zhì)產(chǎn)生吸附力和排斥力，使擺桿在兩個電磁鐵之間擺動。擺桿擺角幅度便于控制，但需同時控制兩塊電磁鐵電流的方向與大小，且功耗大

10、，成本偏高。方案三：電磁控制裝置底端中心固定一塊電磁鐵。利用電磁鐵通電后對磁性物質(zhì)具有排斥力的特性，使擺桿連續(xù)擺動。該方案僅需控制一塊電磁鐵的電流大小與方向，原理簡單，功耗小，易于實現(xiàn)。由此可見：方案三的受控對象數(shù)與功耗均優(yōu)于方案一和方案二。綜合考慮后，選定方案三。1.2轉(zhuǎn)角采集方案方案一：MMA7260三軸加速度傳感器，線性度好，體積小，低功耗，但是機械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，使用起來運算量較大，程序較為復(fù)雜，單片機處理復(fù)雜且耗時。方案二：SST20傾角傳感器，可同時監(jiān)測X軸、Y軸兩個方向的傾斜角度，精度可達到±0.1°，測量量程為0360°。但是測量角度時需要將傾角傳感

11、器安裝在擺桿上，增加了擺桿的重量，同時傾角傳感器的精度較高，測量時會將噪聲信號帶入控制系統(tǒng)，影響角度測量的精度。方案三：SYD35D4角度傳感器，測量量程為0360°，旋轉(zhuǎn)靈活，線性度為±1%，動態(tài)噪聲小，分辨率高，最為關(guān)鍵的是它采用滾珠軸承的機械結(jié)構(gòu)，方便與擺桿相結(jié)合測量擺角。且該方案易于實現(xiàn)。綜合以上三種方案，選擇方案三。1.3驅(qū)動及控制方案方案一：采用線性放大驅(qū)動方式。單片機輸出數(shù)字量，經(jīng)D/A后轉(zhuǎn)換為連續(xù)變化的電壓值，控制電磁鐵電磁力的大小，來改變擺角的大小，此方式波動小，線性好，對鄰近電路干擾小。但存在效率低和散熱等問題。硬件需要D/A轉(zhuǎn)換器，電路復(fù)雜，成本高。方

12、案二：采用PWM調(diào)速。采用L298N作為驅(qū)動芯片。PWM調(diào)速是使加在直流電磁鐵兩端的電壓為方波形式,通過改變方波占空比實現(xiàn)對直流電磁鐵電壓大小的調(diào)節(jié)。PWM由單片機輸出。L298N芯片內(nèi)部開關(guān)為電子開關(guān)，速度很快，穩(wěn)定性也極強。此方案電路簡單，使用比較方便?；谏鲜隼碚摲治龊蛯嶋H情況，選擇方案二。1.4 主控系統(tǒng)的方案方案一：采用DSP作為控制器。DSP具有強大的控制和信號處理能力，片內(nèi)具有快速RAM和flash，同時具有接口方便、穩(wěn)定性好、精度高等優(yōu)點。本題主要利用處理器控制電磁鐵電流的方向與大小，數(shù)據(jù)處理方面要求不高。方案二：采用FPGA作為系統(tǒng)的控制器。FPGA將所有的器件集成在一塊芯片

13、上，外圍電路較少，控制板體較小，穩(wěn)定性高，擴展性能好。FPGA采用并行的輸入/輸出方式，系統(tǒng)處理速度快，易于調(diào)試。但是FPGA成本偏高，算數(shù)運算能力不強，而本設(shè)計會涉及到較多的算數(shù)運算，F(xiàn)PGA的高速處理的能力得不到充分體現(xiàn)。方案三：采用Atmel公司的89系列的單片機作為系統(tǒng)的控制器。單片機控制功能強，軟件編程靈活，可用軟件較簡單的實現(xiàn)邏輯控制，并且其成本低，體積小和功耗低等優(yōu)點，使其在各個領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。另外，在本設(shè)計數(shù)據(jù)量不大的情況下完全可以完成擺桿擺角的控制。綜合比較，選用方案三。1.5系統(tǒng)總體方案根據(jù)上述分析，設(shè)計出系統(tǒng)總體方案，由角度傳感器SYD35D4采集轉(zhuǎn)角信息后送入A/D轉(zhuǎn)換

14、器MAX1113進行轉(zhuǎn)換，輸出的數(shù)字量送入單片機STC89C52RC中經(jīng)分析處理后輸出一定占空比的PWM，經(jīng)L298N功率驅(qū)動放大后控制直流電磁鐵電壓的大小。同時可用按鍵設(shè)定擺桿擺角并顯示，擺桿控制系統(tǒng)總體方案框圖如圖1.2所示。液晶顯示角度傳感器擺桿偏角按鍵A/D轉(zhuǎn)換單片機最小系統(tǒng)電源驅(qū)動模塊電磁鐵圖1.2擺桿控制系統(tǒng)總體方案框圖第2章系統(tǒng)硬件電路設(shè)計2.1 單片機STC89C52RC 本系統(tǒng)以STC89C52RC為控制主芯片，它是一個低功耗、高性能CMOS8位單片機，內(nèi)置8k字節(jié)可反復(fù)擦寫的Flash ROM和256B RAM，適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場合。它的外圍控制電路如圖2.1所示

15、。主要特性如下：1. 增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)80512. 工作電壓：5.5V3.3V（5V單片機）/3.8V2.0V（3V單片機）3. 工作頻率范圍：040MHz，相當于普通8051的080MHz，實際工作頻率可達48MHz4. 用戶應(yīng)用程序空間為8K字節(jié)，片上集成512字節(jié)RAM，具有EEPROM功能，具有看門狗功能5. 工作溫度范圍：-40+85（工業(yè)級）/075（商業(yè)級）6. 通用I/O口（32個），復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準雙向口/弱上拉，P0口是漏極開路輸出，作為總線擴展用時，不用加上拉電阻，作為I/O口

16、用時，需加上拉電阻圖2.1 單片機最小系統(tǒng)2.2 L298N簡介 L298N是SGS 公司的產(chǎn)品，比較常見的是15腳Multiwatt封裝的L298N，內(nèi)部同樣包含4 通道邏輯驅(qū)動電路?？梢苑奖愕尿?qū)動兩個直流電機，或一個兩相步進電機。L298N 芯片可以驅(qū)動兩個二相電機，也可以驅(qū)動一個四相電機，輸出電壓最高可達50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓；可以直接用單片機的IO口提供信號；而且電路簡單，使用比較方便。L298N可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4.57V電壓。4腳VS 接電源電壓，VS電壓范圍 VIH 為2.546 V。輸出電流可達2A，可驅(qū)動電感性負載。1腳和15腳下管

17、的發(fā)射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298N的OUT1，OUT2 分別接電磁鐵QD2，QD1兩端，5和7引腳接單片機的P1.2和P1.3口。驅(qū)動電路如圖2.2所示。圖2.2 驅(qū)動電路2.3電磁鐵控制模塊本系統(tǒng)采用直流吸盤式電磁鐵，在通電狀態(tài)下可產(chǎn)生強勁吸附力。電磁鐵型號為P30/22 12V，外徑30mm，內(nèi)徑12mm，高22mm，自重80g，功率5W，吸引力100N。將直流吸盤式電磁鐵安裝于擺桿正下方處（電磁鐵距磁鐵5mm），單片機對電磁鐵線圈內(nèi)的電流方向及大小進行相應(yīng)的控制（磁性的強弱與電磁鐵線圈內(nèi)的電流的大小有關(guān)，磁極的方向與電磁鐵線圈內(nèi)電流方向有關(guān)。），實現(xiàn)對

18、擺桿擺角與周期的控制。其中電磁鐵兩端QD1QD2分別和驅(qū)動OUT2，OUT1相連接。電磁鐵電路如圖2.3所示。圖2.3 電磁鐵電路2.3.1 電磁鐵電流控制的分析系統(tǒng)需要控制直流吸附式電磁鐵的電流，進而達到控制擺桿擺角與周期的目的。在正常情況下，當給電磁鐵通以電流就會產(chǎn)生斥力推動擺桿磁鐵發(fā)生移動；電磁鐵斷電后，斥力消失，擺桿擺動逐漸減小，直至停止?？刂茢[桿擺角與周期比較容易實現(xiàn)的就是用單片機輸出PWM波，只要按一定規(guī)律，改變占空比即可讓電磁鐵的電流得到控制。在電磁鐵的電流控制的過程中，免不了的要用到各種各樣的算法。而我們?yōu)榱烁玫胤€(wěn)定擺桿擺角與周期使用了工業(yè)中最常用的PID控制算法。為了算法的

19、設(shè)計方便，我們采用了數(shù)字PID控制算法。2.3.2 數(shù)字PID控制算法的計算數(shù)字PID控制算法在生產(chǎn)過程中是一種最普遍采用的控制方法，在冶金、機械、化工等行業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。究其原因是：該算法蘊涵了動態(tài)控制過程中現(xiàn)在(P)、過去(I)和將來(D)的主要信息，具有本質(zhì)上的魯棒性、優(yōu)化控制特性和智能化，算法簡單明了，易于掌握。單位反饋的PID控制原理框圖如圖2.4所示。 單位反饋代表理想輸入與實際輸出的誤差，這個誤差信號被送到控制器，控制器算出誤差信號的積分值和微分值，并將它們與原誤差信號進行線性組合，得到輸出量。其中，、分別稱為比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。接著被送到了執(zhí)行機構(gòu)，這樣就獲得了新的

20、輸出信號,這個新的輸出信號被再次送到感應(yīng)器以發(fā)現(xiàn)新的誤差信號，這個過程就這樣周而復(fù)始地進行。2.4角度傳感器角度傳感器SYD35D4可看作一個電位器，采集角度傳感器的模擬電壓值，再通過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量送入單片機進行處理。SYD35D4角度傳感器，測量量程為0360°，旋轉(zhuǎn)靈活，線性度為±1%，動態(tài)噪聲小，分辨率高，最為關(guān)鍵的是它采用滾珠軸承的機械結(jié)構(gòu)，方便與擺桿相結(jié)合測量擺角。其中角度傳感器的TAO1端和A/D轉(zhuǎn)換MAX1113的TAO1端相連接。角度傳感器如圖2.5所示。圖2.5 角度傳感器2.4.1角度測量原理SYD35D4是一種電阻式角度傳感器，即由轉(zhuǎn)軸角度變化引

21、起內(nèi)部電阻變化的傳感器，當角度變化范圍0360°，電阻值的范圍是05K，線性度為±1%，旋轉(zhuǎn)扭矩為20×104N·M。將它的軸與擺桿固定在一起，進行同軸轉(zhuǎn)動，這樣擺桿擺動時傳感器的電阻也隨之變化。2.4.2角度測量算法角度傳感器可看作是一個電位器。由于非線性關(guān)系，當它工作時轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度和電位器的電阻值R滿足函數(shù)關(guān)系式 R = f1() (1)然后將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓的變化 U = K1R (2)電壓再通過 A/D轉(zhuǎn)換器得到對應(yīng)數(shù)字量 Du= K2U (3)即測得數(shù)字量與擺角的關(guān)系式 Du= K1K2f1() (4)由于要求擺角在 045°變

22、化，非線性度很小，所以測量的數(shù)字量能夠有效的表示擺桿的擺角。2.4.3角度測量電路角度傳感器SYD35D4可看作一個電位器，采集角度傳感器的模擬電壓值，再通過A/D轉(zhuǎn)換得到數(shù)字量送入單片機進行處理，最終在LCD上顯示擺角。擺角檢測電路如圖2.6所示。 圖2.6 擺角檢測電路2.5 A/D轉(zhuǎn)換電路A/D轉(zhuǎn)換電路采用MAX1113，使用單片機+5V電源供電，選通通道0輸入模擬信號，將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。它的精度高，價格低廉，體積小，溫度使用范圍為0°70°其中CS、SCLK、DIN、DOUT、SSTRB分別和單片機的 P2.1、P2.0、P2.2、P2.5、P2.4口連接，TA

23、O1與角度傳感器的TAO1相連接。如圖2.7所示。 圖2.7 A/D轉(zhuǎn)換電路 2.6 鍵盤電路 本系統(tǒng)設(shè)計采用 4個獨立式按鍵 S1、S2、S3、S4分別與單片機P3.4、 P3.5、 P3.6、 P3.7相連接。其中 S1為啟動/停止鍵，進行手動切換；S2為擺角/周期加一鍵；S3為擺角/周期減一鍵；S4為擺角/周期設(shè)定鍵。鍵盤電路如圖2.8所示。圖2.8 鍵盤電路2.7 聲光提示電路當擺桿在指定的擺角（10° 45°范圍內(nèi)）連續(xù)擺動時，單片機P1.0口為低電平，P2.3口為低電平，此時發(fā)光二極管D1點亮、由三極管驅(qū)動揚聲器發(fā)出提示聲音。當擺桿在指定的周期（0.5S 2S范

24、圍內(nèi)）連續(xù)擺動時，單片機P1.1口為低電平，P2.3口為低電平，此時發(fā)光二極管D2點亮、蜂鳴器發(fā)出提示音。當擺角與周期同時指定，擺桿穩(wěn)定運行20秒后，單片機P1.0、P1.1口均為低電平、P2.3口為低電平，此時發(fā)光二極管D1、D2均點亮、蜂鳴器發(fā)出提示音。聲光提示電路如圖2.9所示。圖2.9聲光提示電路2.8 LCD顯示電路本系統(tǒng)選用LCM12864ZK為控制器的液晶顯示屏，分辨率為128×64，可顯示8×4行漢字，以構(gòu)成全中文人機交互圖形界面。LCM12864ZK 以串行方式與單片機通信。這種方式可以大大節(jié)省單片機的硬件資源，同時顯示方式是靜態(tài)的可以提高單片機的執(zhí)行效率

25、。讀寫允許端RSE與P1.4口連接，控制液晶讀寫數(shù)據(jù)；串行數(shù)據(jù)輸入端R/W與P1.5口連接，用于給顯示器傳送指令和數(shù)據(jù)；串行時鐘信號E由P1.6口送入，為傳送數(shù)據(jù)提供時鐘信號；PSB與P1.7口連接。它可以實時直觀顯示測量擺角、預(yù)置擺角、測量周期、預(yù)置周期。LCD顯示電路如圖2.10所示。圖2.10 LCD顯示電路2.9 電源電路本系統(tǒng)采用直流穩(wěn)壓電源對整個系統(tǒng)進行供電。直流穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流濾波電路及穩(wěn)壓電路所組成。電源變壓器TF1將電網(wǎng)220V的交流電壓分別變換成12V、5V交流電壓，由8個18DB10組成的橋式整流電路將12V、5V交流電壓變換成脈動的12V、5V直流電壓，再經(jīng)濾

26、波電路（C4、C6、C5、C7）濾除較大的紋波成分，輸出紋波較小的12V、5V直流電壓，最后經(jīng)可調(diào)式三端集成穩(wěn)壓器78L12、78L05輸出穩(wěn)定的12V、5V直流電壓。電源電路如圖2.11所示。圖2.11 電源電路第3章系統(tǒng)軟件設(shè)計3.1 程序功能描述與設(shè)計思3.1.1程序功能描述根據(jù)題目要求軟件部分主要實現(xiàn)鍵盤的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和擺桿擺角的幅度與周期。（1）鍵盤的設(shè)置部分：通過鍵盤設(shè)定擺桿的啟動與停止、設(shè)定擺桿擺角的幅度與周期。（2）數(shù)據(jù)的顯示部分：測量擺角、預(yù)置擺角、測量周期、預(yù)置周期。3.1.2程序設(shè)計思路根據(jù)題目要求實現(xiàn)鍵盤控制擺桿的啟動與停止、擺桿擺角與周期。用按鍵直接實現(xiàn)電磁控制系

27、統(tǒng)的通電與斷電，以完成擺桿的啟動與停止。用按鍵調(diào)整電磁控制系統(tǒng)內(nèi)流過電磁鐵線圈的電流大小，以實現(xiàn)擺桿擺角與周期的控制。3.2 程序流程圖3.2.1主程序流程圖本系統(tǒng)軟件設(shè)計采用匯編語言編程，以達到題目要求的控制精度和響應(yīng)時間。主要完成轉(zhuǎn)角信號的采集、角度控制、顯示，并通過采集信號調(diào)節(jié)電磁鐵電流大小來控制擺桿角度。其中，顯示模塊負責將角度傳感器檢測到的角度送到LCD進行顯示；角度控制模塊負責根據(jù)按鍵的輸入信息來控制擺桿偏轉(zhuǎn)。由于本系統(tǒng)的主要任務(wù)是對角度實時監(jiān)控，所以在程序中將對角度的測量放在主程序中，設(shè)為查詢方式；對按鍵的處理設(shè)為中斷方式。系統(tǒng)軟件主程序流程圖如圖3.1所示，按鍵中斷處理子程序如

28、圖3.2所示。處理子程序1、2、3、4分別對應(yīng)為PWM占空比加1子程序，PWM占空比減1子程序，設(shè)定值加1子程序和設(shè)定值減1子程序。3.2.2角度控制子程序流程圖單片機讀入設(shè)定值X和測量值Y后進行比較，調(diào)節(jié)占空比改變直流電壓調(diào)節(jié)角度，控制擺桿偏轉(zhuǎn)。如圖3.1所示。YNN開始讀設(shè)定值Y按鍵處理讀測量值XX=YX>Y減少占空比DPWM輸出返回增大占空比D圖3.1角度控制子程序流程圖1按鍵中斷處理子程序按鍵中斷處理子程序流程圖如圖3.2所示 圖3.2 按鍵中斷處理子程2. 鍵盤子程序流程圖鍵盤子程序流程圖如圖3.3所示中斷等待顯示讀鍵值角度控制角度信號采集開中斷堆棧初始化系統(tǒng)初始化開始圖3.3

29、 按鍵中斷處理子程第4章系統(tǒng)測試基于本次設(shè)計題目的要求，本系統(tǒng)采用SYD35D4采集擺桿的轉(zhuǎn)角并通過LCD顯示，還可通過鍵盤預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)角值，其分辨率可達到2°。 4.1 測試儀器與方法測試條件：經(jīng)多次檢查，仿真電路和硬件電路與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無誤，硬件電路無虛焊，同時測試時保持無外磁場干擾狀態(tài)。測試儀器：高精度的數(shù)字毫伏表一個，數(shù)字萬用表一個，秒表一塊，直角三角板，量角器一把，直尺一把。測試方法：1、測試要求（1）、（2）項時，用量角器量出擺桿偏角并與LCD上顯示的角度值進行比較，看角度傳感器測得的角度是否準確。2、測試要求（3）、（5）、（6）項時，用量角器量出擺桿實際轉(zhuǎn)角

30、并與LCD上顯示的角度值和按鍵設(shè)定的角度值進行比較，并用秒表記錄調(diào)節(jié)時間，評判其控制性能。4.2 角度測量角度測量結(jié)果如表1所示： 表1 角度測量數(shù)據(jù)比較（單位：度）實際角度01415163031404345顯示角度01314152729374142絕對誤差0-1-1-1-3-2-3-2-34.3 停止時間的測量 停止時間的測量如表2所示：表2 停止時間的測量（單位：秒）測量次數(shù)1234停止時間2.72.72.62.84.4 測試結(jié)果與分析通過測試結(jié)果可以看出，當擺桿角度從0°45°范圍變化時，當角度小于20°時，控制容易，誤差小，控制時間短。當角度接近45

31、76;時，控制時間也明顯增加，誤差也較大。當控制角度在30°45°時，控制時間也明顯增加，誤差也較大。結(jié)論根據(jù)上述測試數(shù)據(jù)，可以清楚地看出不同的擺角、不同的周期、不同的響應(yīng)時間的數(shù)據(jù)對比，由此可以得出以下結(jié)論：1. 電磁控制裝置方案和角度傳感器很重要，一般的電磁控制方案和角度傳感器很難實現(xiàn)在規(guī)定的角度內(nèi)擺桿的連續(xù)擺動；如果減輕或增加擺桿重量，則角度不好控制；如果支撐軸太粗糙，則會限制擺桿的擺動。2.數(shù)據(jù)處理手段多樣，不但要有實施監(jiān)控的，還有整體宏觀曲線，同時數(shù)據(jù)的分析與擬合等多種手段。3.本系統(tǒng)能較好的完成擺桿控制系統(tǒng)的要求。4. 完成了所要求的（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）。5、采用LCD實時顯示角度與周期，并能實時顯示角度和周期的設(shè)定值。6、系統(tǒng)在完成所要求(1)時,分辨力可達1°, 絕對誤差小于5°，完成所要求(3)時，調(diào)節(jié)時間優(yōu)于所要求得時間。致謝在論文即將完成之際，也將是我的大學生活快要結(jié)束的時候，此時，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有我們可敬的藺鵬老師給了我辛勤地指導，還有其他師長、領(lǐng)導、同