设计总结报告字体要求

一级标题：小二号黑体，居中占五行，标题与题目之间空一个汉字的空。

二级标题：三号标宋，居中占三行，标题与题目之间空一个汉字的空。

三级标题：四号黑体，顶格占两行，标题与题目之间空一个汉字的空。

四级标题：小四号粗楷体，顶格占一行，标题与题目之间空一个汉字的空。

标题中英文字体均采用“Times New Roman”，字号同标题字号。(此处为四号字)

四级标题以下的分级标题：五号标宋。

图序、图题：小五号宋体，居中排于图的正下方。

表序、标题：小五号黑体，居中排于表的正上方。

图和表中的文字：六号宋体。表格四周封闭，表跨页时另起表头。

图和表的注释、注脚：六号宋体。

数学公式居中排，公式中字母正斜体和大小写前后要统一。

 

第二篇：全国大学生电子设计竞赛报告

20xx年全国大学生电子设计竞赛

简易倒立摆及其控制装置（C题）

【河马 组】

20xx年3月6日

I

目 录

1系统方案........................................................................................................................................ 1

1.1动力模块的论证与选择 ..................................................................................................... 1

1.2传感器模块的论证与选择 ................................................................................................. 1

1.3 控制系统的论证与选择 .................................................................................................... 1

2系统理论分析与计算 .................................................................................................................... 1

2.1 竖杆位置的计算 .............................................................................................................. 1

2.1.1 编码器的原理 ......................................................................................................... 1

2.1.2 竖直位置的计算 ..................................................................................................... 1

2.2 PID的计算 ......................................................................................................................... 2

2.2.1 PID的计算方法 ...................................................................................................... 2

3电路与程序设计 ............................................................................................................................ 2

3.1电路的设计 ......................................................................................................................... 2

3.1.1系统总体框图 .......................................................................................................... 2

3.1.2 主控子系统电路原理图 ....................................................... 错误！未定义书签。

3.1.3电源 .......................................................................................................................... 3

3.2程序的设计 ......................................................................................................................... 3

3.2.1程序功能描述与设计思路 ...................................................................................... 3

3.2.2程序流程图 .............................................................................................................. 4

4测试方案与测试结果 .................................................................................................................... 4

4.1测试方案 ............................................................................................................................. 4

4.2 测试条件与仪器 ................................................................................................................ 5

4.3 测试结果及分析 ................................................................................................................ 5

4.3.1测试结果(数据) ....................................................................................................... 5

4.3.2测试分析与结论 ...................................................................................................... 5

附录1：电路原理图 ........................................................................................................................ 6

附录2：源程序 ................................................................................................................................ 7

II

简易倒立摆及其控制装置（C题）

【2组】

1系统方案

本系统主要由主控模块、动力模块、传感器模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 动力模块的论证与选择

方案一：舵机。舵机的可以精准控制角度，缺点是反应速度比较慢，不能及时调整臂的位置。 方案二：采用步进电机。步进电机具有动态响应快、易于起停，易于正反转及变速的优点。但缺点是它以步进式跟进，角度小于一个步距角时是系统响应盲区，而且经过测试步进电机在控制旋转臂时，抖动性大并且容易出现卡顿现象，所以不适合单摆的控制。

方案三：采用直流减速电机。扭矩大，体积小，驱动电路简单，稳定强，负载能力强等优点。 综合以上三种方案，选择方案三。

1.2传感器模块的论证与选择

方案一：采用通过电位器来判断竖杆位置。采集电位器分担的电压，通过主控的AD转换，再用算法计算出竖杆的位置，但电位器不是很精确，容易造成误判，因此放弃此方案。

方案二：采用通过增量式编码器来判断竖杆位置，采集编码器两根信号线输出的高电平次数，通过主控的定时器来采集，主控有专门的编码器端口，且编码器很精确，完全能满足系统要求。

方案三：采用线性CCD来判断竖杆位置，线性CCD可以分辨出竖杆的位置，颜色，角度等数据，但编程复杂，所以放弃此方案

综合以上三种方案，选择方案二。

1.3 控制系统的论证与选择 方案一：采用STC89C52单片机。STC系列单片机具有低功耗、高速度、超强抗干扰等优点，具有具有32K可编程Flash存储器

方案二：采用STC12C5A60S2单片机本身带有有8路十位AD转换和2路PWM，而且处理速度比一般单片机要快。

方案三：采用stm32f407单片机。此单片机功能齐全且强大，满足本设计的所有要求，因此采用stm32f407作为主控制器。

2系统理论分析与计算

2.1 竖杆位置的计算

2.1.1编码器的原理

编码器（encoder）是将信号（如比特流）或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种；按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增 1

量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。编码器（图1）

2.1.2竖杆位置的计算

我们采用的编码器是400线程的增量式编码器，经过4分频处理后，编码器转一圈会返回1600个脉冲，通过主控的定时器来采集编码器输出的脉冲数，初始位置脉冲数为0，中间位置（即完全竖直状态），脉冲数为800.，下一步采用PID闭环控制来保持杆的竖直。

2.2 PID的计算

3电路与程序设计

3.1电路的设计

3.1.1系统总体框图

系统总体框图如图1所示。

3.1.2 主控子系统电路原理图

1、主控子系统电路 图1 系统总体框图

2

图2 主控子系统电路

3.1.3驱动子系统电路原理图

图3 驱动子系统电路

3.1.4电源

电源由锂电池和学生电源组成。为整个系统提供的正常稳定工作。这部分电路比较简单，故不作详述。 5V或者12V电压，确保电路

3.2程序的设计

3.2.1程序功能描述与设计思路

1、程序功能描述

3

程序主要用编码器作为传感器采集杆所在的位置，并采用PID算法控制电机的转动来保持平衡。

2.2、PID算法设计

在该设计中，算法的设计是很关键的一步，算法精确度选取的好坏，直接影响到系统运行的准确性。在比较自适应算法和PID算法后，采用PID算法。

经过几天的调试，得出我们的PID公式为 ：

PID_Output = (Kp*Error + Kd*(Error - Pre_Error))+Ki*Ints/155;

3.2.2程序流程图

1、程序流程图

4测试方案与测试结果

4.1测试方案

1、硬件测试

2、软件仿真测试

3、硬件软件联调

4

4.2 测试条件与仪器

测试条件： 测试仪器：

4.3 测试结果及分析

4.3.2测试分析与结论

根据上述测试数据，由此可以得出以下结论：

1、 2、 3、

综上所述，本设计达到设计要求。

5

附录1：电路原理图

6

附录2：源程序

7