畢業(yè)設(shè)計中期報告

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）中期報告題目：簡易倒立擺控制院（系） 計算機科學與工程學院 專 業(yè) 探測制導與控制技術(shù) 班 級 姓 名 XX 學 號 導 師 XXX 2014年 5月 5日1. 設(shè)計（論文）進展狀況單片機的發(fā)展極為迅速，當前世界各大芯片制造公司都推出了自己的單片機產(chǎn)品。在中國這個發(fā)展中國家，單片機的出現(xiàn)意味著計算機分為通用計算機系統(tǒng)和嵌入式計算機系統(tǒng)。單片機以它微小的體積和低廉的成本實現(xiàn)了幾乎所有常規(guī)控制功能；在未來，單片機將會進一步走向低功耗、小體積、大容量、高性能、低價位和混合信號集成化。作為本專業(yè)學生，研究學習好單片機的控制技術(shù)不僅有助于更好地理解技術(shù)思想，更能在如今嚴峻的就業(yè)形勢下找到

2、出路。在未來，我國企業(yè)的發(fā)展模式將由勞動密集型轉(zhuǎn)化為自主創(chuàng)新型，屆時擁有單片機開發(fā)應(yīng)用能力就能更好的參與到祖國的現(xiàn)代化建設(shè)中去。本課題研究一級旋轉(zhuǎn)倒立擺的簡單功能實現(xiàn)，這對深入理解單片機控制技術(shù)有著指導作用和思維啟發(fā)。在喬老師的指導下，經(jīng)過本人一個多月的準備、學習和開發(fā)，已初見雛形，詳細進展情況如下：（1）完成了系統(tǒng)分析和總體設(shè)計，通過需求分析以及自我能力的評估對控制功能進行了取舍。（2）控制方法和數(shù)據(jù)反饋是整個系統(tǒng)的核心部分, 在設(shè)計上盡量考慮簡單巧妙。 程序采用KeiluVision4開發(fā)環(huán)境進行軟件的開發(fā)調(diào)試, 以ALIENTEK MiniSTM32 V2.0單片機開發(fā)板作為硬件的控制單

3、元, 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。：控制單元：實現(xiàn)驅(qū)動伺服電機所需要的PWM波，通過修改PWM波的參數(shù)控制電機轉(zhuǎn)動速度；對伺服電機的轉(zhuǎn)動方向進行控制，使擺桿的擺動幅度能夠在往復運動中逐漸加大，直到實現(xiàn)360度圓周運動。數(shù)據(jù)反饋：采用了J38S-6G-1000BM的1000線增量光電編碼器對擺桿實時角度、速度以及加速度進行跟蹤監(jiān)測，并將結(jié)果反饋至控制單元，實現(xiàn)程序算法對擺桿任意時間狀態(tài)的有效控制。通過計算其運動參數(shù)，對電機工作狀態(tài)進行修正，更好地完成預定功能的實現(xiàn)。自制了一套基于施密特觸發(fā)器的整流電路，采用HD74HC240P八反向三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動器對采集到的增量編碼器信號多次取反過濾，引入STM32芯

4、片定時計數(shù)器的增量編碼器功能，從而對增量編碼信號進行讀取。伺服電機驅(qū)動系統(tǒng)：自制H橋電機驅(qū)動電路，接入ACS606數(shù)字交流伺服驅(qū)動器。采用單極性輸入脈沖正輸入PUL+與方向正輸入DIR+均接高電平，控制端通過定時器產(chǎn)生的PWM波接入PUL-脈沖負輸入端對電機的速度進行控制，對方向的控制直接從控制端IO口接入方向負輸入DIR-端，即可實現(xiàn)伺服電機正反向控制。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖：計數(shù)器增量編碼功能ALIENTEKMiniSTM32 V2.0單片機開發(fā)板基本輸入輸出I/0定時/計數(shù)器功能 產(chǎn)生DIR-高低電平產(chǎn)生PWM波PUL-PUL-PUL- H橋電機驅(qū)動電路伺服電機驅(qū)動系統(tǒng) ACS606數(shù)字交流伺服驅(qū)動

5、器 伺服電機運動數(shù)據(jù)反饋 J38S-6G-1000BM增量光電編碼器HD74HC240P八反向三態(tài)緩沖器/線驅(qū)動器 （3）軟件程序的大體框架已經(jīng)搭建，流程圖如下： 開始 產(chǎn)生PWM波調(diào)整參數(shù)產(chǎn)生往復的PUL-信號 圓周運動 N Y保持此狀態(tài) 結(jié)束（4）英文翻譯已經(jīng)完成，題目為： Cortex-m3 programming manual （Cortex-m3編程手冊）源于ARM資料網(wǎng)。2. 存在的問題及解決措施由于之前只是學習了C語言的基礎(chǔ)知識，對C+不是非常了解，還有對Keil開發(fā)環(huán)境的應(yīng)用也不熟練，所以在設(shè)計開發(fā)過程中遇到很多困難和問題，簡要總結(jié)如下：（1）用Keil建立工程進行開發(fā)，剛開始

6、對于各項設(shè)置都不熟悉，對系統(tǒng)仿真方式和Hex文件輸出都設(shè)置的不正確，下載程序遇到了很大的問題。通過幾天時間的學習，慢慢了解工程設(shè)置的技巧，現(xiàn)在的操作雖然不是很熟練，但是程序下載正常了，后期會做進一步研究；（2）剛開始用C語言編程時，會出現(xiàn)各種各樣的錯誤，主要原因是Keil開發(fā)環(huán)境與大學C語言課程中用的開發(fā)環(huán)境有一定的差異，另外對C語言的熟練運用還有所欠缺，對一些語句用法理解不夠透徹。后來通過老師和同學的幫助，上網(wǎng)查詢Keil編寫規(guī)則以及復習C語言知識，總算是解決了問題；（3）STM32系列單片機的入門有較大難度，原有的51單片機基礎(chǔ)只能理解一些簡單的功能，對高度集成化和智能化的ARM單片機設(shè)置、調(diào)試和使用上都存在困難。后來通過學習CortexM3技術(shù)手冊，STM32F10X硬件開發(fā)入門等資料，以及老師的悉心指導，終于可以初步掌握；（4）對于增量信號的讀取處理上存在較大困難，A、B、Z三向信號如何轉(zhuǎn)換成具體數(shù)字信息，從而對擺桿狀態(tài)進行檢測在一開始無論從基本理論還是實際操作上都無法理解。后來通過上網(wǎng)查找資料，多次嘗試、分析，現(xiàn)在可以大體讀出數(shù)據(jù)，但讀取速率和精度還是不夠快速準確。3. 后期工作安排（1）繼續(xù)完成倒立擺功能的實現(xiàn)，盡可能比原計劃多做一點；（2）測試程序，調(diào)試硬件并處理各種