UEAL第二届电子设计大赛第九轮主观题 自动控制升降旗装置

本帖最后由 不能平凡 于 2016-8-20 12:03 编辑 自动控制升降旗装置参赛学校：韶关学院 摘 要 本系统是基于5个模块：STM32F103zet6为主控芯片的电子电路、L298N电机驱动模块、无线蓝牙模块HC-06、YS-SYN6288语音模块、控制按键和OLED显示装置以及直流伺服电机和按键等组成。STM32通过控制电机驱动模块的PWM来控制电机的转速，通过同时直流伺服电机自带的编码器进行测速来获取旗帜高度，并在OLED上显示高度。蓝牙模块用于无线遥控升、降旗及停止功能，基本实现了比赛要求。1 系统方案设计与论证1.1主控芯片：方案一:使用STM32作为主控芯片。方案二:使用STC单片机作为主控芯片。STM32是基于ARM公司最新一代cortex-M内核的芯片，意法半导体(ST)公司推出的，因为其超高的性价比和简单函数库编程方式，而广泛采用。STM32系列几乎集成了所有工控领域的所有功能模块，STM32的耗能比较低，并且比STC单片机功能更强大，因此选择方案一。1.2 电机：方案一：采用普通的步进电机进行控制。方案二：采用空心杯直流伺服电机进行控制。由于普通的步进电机虽然能实现精确步进，但空心杯直流伺服电机测速更准确，转速较为稳定且扭矩大、自带编码器，而且本团队刚好有搁置伺服电机，因此选择方案二。1.3无线模块:方案一:使用无线蓝牙模块HC-06进行传输。方案二:使用wifi无线模块进行传输。考虑到自动控制升降旗一般安装在广场的空旷的地方，所以此处用无线蓝牙模块HC-06进行传输的实用性比较高，因此选择方案一。1.4 电机驱动：方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整，这个方案的优点是电路较为简单，缺点是继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短、可靠性不高。方案二：采用专用的电机驱动芯片L298N来控制直流电机，L298N芯片是一个具有高电压大电流的全桥驱动芯片，一片L298N芯片可以分别的控制两个直流电机，在6~46V的电压下，可以提供2A的额定电流，并且具有过热自动关断和电流反馈检测功能，安全可靠。该芯片是利用TTL电平进行控制的。通过单片机的IO口输出高低电平来改变芯片控制端的输入电平，即可以实现对电机进行正转、反转和停止操作。用该芯片作为电机驱动，驱动能力大、操作方便、稳定、性能优良。综合上述考虑，本设计采用方案二。 2 系统总体框图 系统总体框图如图2所示。STM32F103ZET6作为主控板，自制稳压电源模块为设备供电，L298N驱动模块驱动空心杯直流伺服电机，电机带有测速编码器可直接用来进行国旗的测速和计算路程，并且通过OLED显示屏显示高度与时间，SYN6288语音合成模块可进行起点终点播报，按键模块用来控制国旗升降，HC-06蓝牙模块进行无线通信控制国旗的升降。 图1实物总体框图 图2 系统总体框图3 软件程序设计 该设计软件采用C语言进行模块编写。STM32的总程序主要由PWM调速程序，键盘服务程序，无线蓝牙传输程序，及显示服务子程序构成OLED显示程序构成。STM32主程序流程图如图3所示。 图3 STM32程序流程图 测试方案与测试结果4.1 测试仪器及测试方案4.1.1测试仪表1测试仪器 仪器 型号 精确计时器PS960 卷尺AG0030 4.1.2测试方案 （1）采用卷尺测量高度，并且测量3次。 （2）采用精确计时器测量时间，每组测量3次。 4.2 测试数据 从底部上升到顶部所测的高度: N 升降旗高度（cm） OLCD显示高度值 实 际高度值 误差 1148CM150CM2CM 2150CM150CM0CM 3150CM150CM0CM 从底部上升到顶部所测的时间: N 升降旗时间（s） OLCD显示时间值 实 际时间 误差 143S43.40.4S 242S42.60.6S 343S42.802S 4.3 测试结果分析 对上述测量数据进行分析计算可知，在一般情况下时，时间的误差不超过±1s，高度误差不超过2CM，其中时间误差主要的原因在于OLED时分显示精确度不高，使读数产生一定的误差。高度误差主要由于线与线之间相绕使转盘直径发生改变。 5 结束语 这次比赛是本届赛事的最后一轮，我们都很重视，题目看起来似乎不难，但是却花了我们不少的时间，特别是在调试时间高度这一块，因为程序PWM的精度并不高，导致国旗时间高度并不是很吻合。我们调试了许久才勉强达到目标。因为团队参加广东电子设计省赛的缘故，我们将一些精力放在省赛中，导致这次比赛作品做得比较仓促。所幸最终在大家的努力下完成了！通过这次的题目，我们深刻了解到一个电子竞赛题目，都有它的难点，我们需要做的就是坚持不懈地去克服它。最后，我们非常感谢云汉社区为我们大学生举办的高校联赛比赛，通过一学期的比赛学习，我们每个人对电子领域的了解都提高了不少。为我们的大学生活画上了浓浓的一笔。6 附件： 1.5m铝合金旗架 ICKEY LOGO 韶关学院LOGO 直流伺服电机 100g重物、起点 终点 视频分享：点击我