一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)?，F(xiàn)有倒立擺控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，且多為老師所用，學(xué)生使用率低。本實(shí)用新型包括控制器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、角度測(cè)量模塊、PC機(jī)串口通信接口、電源模塊和PC機(jī)，主控制器通過(guò)CH341串口接口與PC機(jī)連接，主控制器包括CH341串口接口、MCU模塊、直流電機(jī)、LM298驅(qū)動(dòng)模塊、高精度電位器、LM3150電源芯片，主控制器中的MCU模塊的I/O接口與CH341串口接口、直流電機(jī)、PC機(jī)、LM298驅(qū)動(dòng)模塊和高精度電位器連接。本實(shí)用新型具有可操作性、操作簡(jiǎn)單、安全性高、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，主要是一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]倒立擺由于其自身是一個(gè)絕對(duì)不穩(wěn)定、多變量、強(qiáng)藕合的高階一非線性系統(tǒng)而被廣泛研究，其控制方法多種多樣，在半學(xué)體及精密儀器加工、機(jī)器人控制技術(shù)、人工智能、針彈攔截控制系統(tǒng)、航空對(duì)接控制技術(shù)、火箭發(fā)射、衛(wèi)星飛行等工程【技術(shù)領(lǐng)域】有著廣闊的利用開(kāi)發(fā)前景。例如，機(jī)器人直立行走過(guò)程中的平衡控制、火箭發(fā)射中的垂直的控制和衛(wèi)星飛行中姿態(tài)控制等問(wèn)題，和倒立擺系統(tǒng)大同小異，均涉及到倒置問(wèn)題。而且，倒立擺的控制方法對(duì)于我們處理一般工業(yè)工程，也有很大的借鑒。自動(dòng)化類專業(yè)的自動(dòng)控制原理實(shí)驗(yàn)一般基于MATLAB仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，未能很好地和控制對(duì)象結(jié)合起來(lái)。并且沒(méi)有將經(jīng)典控制理論具體運(yùn)用到實(shí)際對(duì)象上，不僅讓學(xué)生不易理解其原理，而且易使學(xué)生失去學(xué)習(xí)興趣。本課題將旋轉(zhuǎn)倒立擺作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，更適合本科學(xué)生的課程教學(xué)實(shí)驗(yàn)，研究具有一定的創(chuàng)新性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)今大學(xué)生理論性偏強(qiáng)，動(dòng)手實(shí)踐能力弱的現(xiàn)狀，為學(xué)生提供一個(gè)經(jīng)典控制理論的學(xué)習(xí)實(shí)踐平臺(tái)，加深其對(duì)自動(dòng)化經(jīng)典控制理論的理解，提高其理論性和實(shí)踐動(dòng)手能力，提出一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及控制方法。
[0004]一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括電位器測(cè)角度模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊、角度監(jiān)控模塊；
[0005]電位器測(cè)角度模塊使用型號(hào)為WDD3OT-1的測(cè)角度模塊，系統(tǒng)工作時(shí)將擺桿的角度通過(guò)電位器測(cè)角度模塊轉(zhuǎn)換為電壓值得變化，然后傳送給控制驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行處理；
[0006]控制驅(qū)動(dòng)模塊包括串口通信電路、MCU控制電路、功率放大電路；角度監(jiān)控模塊包括角度顯示單元和參數(shù)設(shè)定單元；
[0007]電位器測(cè)角度模塊的I腳與MCU控制電路的GND相連，2腳與MCU控制電路的PA4腳相連，3腳與MCU控制電路的VCC相連；串口通信電路的RXD腳與MCU控制電路的PA9腳相連，串口通信電路的TXD腳與MCU控制電路的PAlO腳相連；功率放大電路的ENA腳與MCU控制電路的PBO腳相連，功率放大電路的INl腳與MCU控制電路的PD4腳相連，功率放大電路的IN2腳與MCU控制電路的PD5腳相連；功率放大電路的OUTl和0UT2與電機(jī)的正負(fù)端相連；角度顯示單元和參數(shù)設(shè)定單元通過(guò)一根USB串口線與串口通信電路的USB接口相連；
[0008]控制驅(qū)動(dòng)模塊接收來(lái)自電位器測(cè)角度模塊的擺桿角度信息，再通過(guò)串口通信電路將擺桿角度信息發(fā)送給角度監(jiān)控模塊中的角度顯示單元，用于顯示擺桿角度信息；同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)模塊接收來(lái)自角度監(jiān)控模塊中參數(shù)設(shè)定單元輸入擺桿目標(biāo)角度和控制參數(shù)信息，并將該信息與電位器測(cè)角度模塊的擺桿角度信息做比較，并采用模糊控制算法，計(jì)算出當(dāng)前的電機(jī)驅(qū)動(dòng)量后調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)將擺桿控制到目標(biāo)角度；
[0009]角度監(jiān)控模塊中的角度設(shè)定單元輸入擺桿目標(biāo)角度信息，角度監(jiān)控模塊將輸入的目標(biāo)角度信息發(fā)送給控制驅(qū)動(dòng)模塊中的MCU控制電路，MCU控制電路根據(jù)擺桿目標(biāo)角度和當(dāng)前角度計(jì)算出PWM波的占空比并產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM波，通過(guò)PWM波驅(qū)動(dòng)功率放大電路控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；角度顯示單元接收來(lái)自控制驅(qū)動(dòng)模塊的擺桿信息，用于顯示擺桿的角度或運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0010]串口通信電路包括第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul、USB接口、第一晶振Yl、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4 ;所述的第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul型號(hào)為CH341 ；
[0011]第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片芯片Ul的6腳與第一電容Cl的一端相連接，第一電容Cl的另一端接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片芯片Ul的7腳與USB接口的D+腳相連接，8腳與USB接口的D-腳相連接；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的9腳同時(shí)與第四電容C4的一端、第一晶振Yl的一端相連接，第四電容C4的另一端與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的19腳相連接并接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的10腳同時(shí)與第一晶振Yl的另一端、第三電容C3的一端相連接，第三電容C3的另一端接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的13腳與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的20引腳、第二電容C2的一端相連接并同時(shí)接5V電壓；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的11腳與第一USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的12腳、第二電容C2的另一端相連接并接地；USB接口的VCC腳接5V電壓，兩個(gè)SHELL腳相互連接，GND腳接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的I腳、2腳、5腳、14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳架空；
[0012]MCU控制電路包括第二芯片U2，所述的第二芯片U2的第68腳和69腳分別與第一USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的4腳和3腳相連接；第二芯片U2的6腳、11腳、21腳、22腳、28腳、50腳、75腳和100腳接3.3V電壓；第二芯片U2的10腳、19腳、20腳、27腳、49腳、74腳和99腳均接地；第二芯片U2文中未提到的其他引腳皆架空；
[0013]所述的第二芯片U2是整個(gè)控制驅(qū)動(dòng)模塊的核心控制芯片，是基于32位的ARMCortex-M3 處理器 STM32F103VBT6，
[0014]功率放大電路包括的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8、第一接口器Jl ;
[0015]電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3的I腳接地，2腳同時(shí)與第一二極管Dl的正端和第五二極管D5的負(fù)端相連并與第一接口器Jl的一個(gè)引腳連接，3腳同時(shí)與第二二極管D2的正端和第六二極管D6的負(fù)端相連并與第一接口器Jl的另一個(gè)引腳連接，第13引腳同時(shí)與第三二極管D3的正端和第七二極管D7的負(fù)端相連，第14引腳同時(shí)與第四二極管D4的正端和第八二極管D8的負(fù)端相連，8腳、15腳同時(shí)與第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8的正端相連并接地；4腳與第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4的負(fù)端連接并接12V電源，9腳與5V電源相連，5腳與第二芯片的85腳相連，7腳與第二芯片的86腳相連，6腳與第二芯片的35相連，6腳與第二芯片U2的35腳相連接；其余的引腳均浮空；
[0016]所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3型號(hào)為L(zhǎng)M298 ;第一接口器Jl型號(hào)為301-2P接線端子。
[0017]本實(shí)用新型所具有的有益效果:
[0018](I)傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)了解到現(xiàn)有的倒立擺實(shí)驗(yàn)器材貴重，作為本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不合適。本課題參照倒立擺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)有的材料，開(kāi)發(fā)出控制簡(jiǎn)單，更加直觀，更適合于本科學(xué)生教學(xué)的旋轉(zhuǎn)倒立擺實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。
[0019](2)此平臺(tái)可以有機(jī)地將自動(dòng)控制原理、單片機(jī)等課程結(jié)合起來(lái)，給學(xué)生一個(gè)學(xué)以致用的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以有效引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)如何將所學(xué)知識(shí)相互融合，有利于學(xué)生培養(yǎng)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的硬件連接框圖；
[0021 ] 圖2是本實(shí)用新型的串口通信電路圖；
[0022]圖3是本實(shí)用新型的MCU控制電路圖；
[0023]圖4是本實(shí)用新型的功率放大電路圖；
[0024]圖5是本實(shí)用新型的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0026]如圖1所示，一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括電位器測(cè)角度模塊1、控制驅(qū)動(dòng)模塊、角度監(jiān)控模塊。
[0027]電位器測(cè)角度模塊I使用型號(hào)為WDD3OT-1的測(cè)角度模塊，系統(tǒng)工作時(shí)將擺桿的角度通過(guò)電位器測(cè)角度模塊I轉(zhuǎn)換為電壓值得變化，然后傳送給控制驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行處理。
[0028]控制驅(qū)動(dòng)模塊包括串口通信電路2-l、MCU控制電路2-2、功率放大電路2_3。角度監(jiān)控模塊包括角度顯示單元3-1和參數(shù)設(shè)定單元3-2。
[0029]電位器測(cè)角度模塊I的I腳與MCU控制電路2-2的GND相連，2號(hào)腳與MCU控制電路2-2的PA4腳相連，3號(hào)腳與MCU控制電路2_2的VCC相連；串口通信電路2_1的RXD腳與MCU控制電路2-2的PA9腳相連，串口通信電路2-1的TXD腳與MCU控制電路2_2的PAlO腳相連；功率放大電路2-3的ENA腳與MCU控制電路2_2的PBO腳相連，功率放大電路2-3的INl腳與MCU控制電路2-2的PD4腳相連，功率放大電路2_3的IN2腳與MCU控制電路2-2的PD5腳相連；功率放大電路2-3的OUTl和0UT2與電機(jī)的正負(fù)端相連；角度顯示單元3-1和參數(shù)設(shè)定單元3-2通過(guò)一根USB串口線與串口通信電路2-1的USB接口相連。
[0030]控制驅(qū)動(dòng)模塊接收來(lái)自電位器測(cè)角度模塊的擺桿角度信息，再通過(guò)串口通信電路2-1將擺桿角度信息發(fā)送給角度監(jiān)控模塊中的角度顯示單元3-1，用于顯示擺桿角度信息；同時(shí)控制驅(qū)動(dòng)模塊接收來(lái)自角度監(jiān)控模塊中參數(shù)設(shè)定單元3-2輸入擺桿目標(biāo)角度和控制參數(shù)信息，并將該信息與電位器測(cè)角度模塊的擺桿角度信息做比較，并采用模糊控制算法，計(jì)算出當(dāng)前的電機(jī)驅(qū)動(dòng)量后調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，最終實(shí)現(xiàn)將擺桿控制到目標(biāo)角度。
[0031]角度監(jiān)控模塊中的角度設(shè)定單元3-2輸入擺桿目標(biāo)角度信息，角度監(jiān)控模塊將輸入的目標(biāo)角度信息發(fā)送給控制驅(qū)動(dòng)模塊中的MCU控制電路2-2，MCU控制電路2-2根據(jù)擺桿目標(biāo)角度和當(dāng)前角度計(jì)算出PWM波的占空比并產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM波，通過(guò)PWM波驅(qū)動(dòng)功率放大電路控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；角度顯示單元3-1接收來(lái)自控制驅(qū)動(dòng)模塊的擺桿信息，用于顯示擺桿的角度或運(yùn)動(dòng)軌跡；
[0032]如圖2所示，串口通信電路2-1包括第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul、USB接口、第一晶振Y1、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4。所述的第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul型號(hào)為CH341 ；
[0033]第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片芯片Ul的6腳與第一電容Cl的一端相連接，第一電容Cl的另一端接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片芯片Ul的7腳與USB接口的D+腳相連接，8腳與USB接口的D-腳相連接；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的9腳同時(shí)與第四電容C4的一端、第一晶振Yl的一端相連接，第四電容C4的另一端與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的19腳相連接并接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的10腳同時(shí)與第一晶振Yl的另一端、第三電容C3的一端相連接，第三電容C3的另一端接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的13腳與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的20引腳、第二電容C2的一端相連接并同時(shí)接5V電壓；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的11腳與第一USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的12腳、第二電容C2的另一端相連接并接地；USB接口的VCC腳接5V電壓，兩個(gè)SHELL腳相互連接，GND腳接地。第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的I腳、2腳、5腳、14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳架空。
[0034]圖3為MCU控制電路2-2，包括第二芯片U2，所述的第二芯片U2的第68腳和69腳分別與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的4腳和3腳相連接；第二芯片U2的6腳、11腳、21腳、22腳、28腳、50腳、75腳和100腳接3.3V電壓;第二芯片U2的10腳、19腳、20腳、27腳、49腳、74腳和99腳均接地；第二芯片U2文中未提到的其他引腳皆架空。
[0035]所述的第二芯片U2是整個(gè)控制驅(qū)動(dòng)模塊的核心控制芯片，是基于32位的ARMCortex-M3處理器STM32F103VBT6，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的工作，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出、串口通信的實(shí)現(xiàn)和信號(hào)采集處理等。
[0036]如圖4所示是功率放大電路2-3，包括的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3、第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8、第一接口器Jl ；
[0037]電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3的I腳接地，2腳同時(shí)與第一二極管Dl的正端和第五二極管D5的負(fù)端相連并與第一接口器Jl的一個(gè)引腳連接，3腳同時(shí)與第二二極管D2的正端和第六二極管D6的負(fù)端相連并與第一接口器Jl的另一個(gè)引腳連接，第13引腳同時(shí)與第三二極管D3的正端和第七二極管D7的負(fù)端相連，第14引腳同時(shí)與第四二極管D4的正端和第八二極管D8的負(fù)端相連，8腳、15腳同時(shí)與第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8的正端相連并接地；4腳與第一二極管Dl、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4的負(fù)端連接并接12V電源，9腳與5V電源相連，5腳與第二芯片的85腳相連，7腳與第二芯片的86腳相連，6腳與第二芯片的35相連，6腳與第二芯片U2的35腳相連接；其余的引腳均浮空。
[0038]所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3型號(hào)為L(zhǎng)M298，可以實(shí)現(xiàn)用單片機(jī)通過(guò)PWM信號(hào)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的；
[0039]第一接口器Jl型號(hào)為301-2P接線端子。
[0040]如圖5所示，旋轉(zhuǎn)倒立擺的控制方法，具體包括如下步驟:
[0041]步驟1.對(duì)電位器測(cè)角度模塊1、控制驅(qū)動(dòng)模塊、角度監(jiān)控模塊進(jìn)行初始化；
[0042]步驟2.角度監(jiān)控模塊中的參數(shù)設(shè)定單元3-2輸入擺桿目標(biāo)角度信息和控制參數(shù)，角度監(jiān)控模塊將輸入的目標(biāo)角度信息發(fā)送給控制驅(qū)動(dòng)模塊中的MCU控制電路2-2，MCU控制電路2-2根據(jù)擺桿目標(biāo)角度和當(dāng)前角度計(jì)算出PWM波的占空比并產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM波，通過(guò)PWM波驅(qū)動(dòng)功率放大電路控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；
[0043]其中MCU控制電路2-2具體工作如下:
[0044]打開(kāi)MCU控制電路2-2中的MCU的定時(shí)器和中斷，輸出設(shè)定的PWM波，通過(guò)功率放大電路2-3驅(qū)動(dòng)電機(jī)，使擺臂和擺桿擺動(dòng)。同時(shí)電位器測(cè)角度模塊I開(kāi)始測(cè)量擺桿的角度，并實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)傳送給MCU控制電路2-2。同時(shí)MCU控制電路2-2通過(guò)串口讀取角度監(jiān)控模塊發(fā)送的擺桿目標(biāo)角度信息，并對(duì)擺桿目標(biāo)角度信息與擺桿當(dāng)前角度進(jìn)行比較，使用模糊PID算法對(duì)擺桿進(jìn)行穩(wěn)定控制。MCU控制電路2-2實(shí)時(shí)檢測(cè)角度監(jiān)控模塊發(fā)送的擺桿目標(biāo)角度信息，并根據(jù)收到的擺桿目標(biāo)角度信息隨時(shí)更改模糊PID控制算法數(shù)據(jù)和控制擺臂的擺動(dòng)。
[0045]步驟3.電位器測(cè)量度模塊I時(shí)刻檢測(cè)擺桿角度信息，并將擺桿角度信息發(fā)送給控制驅(qū)動(dòng)模塊，控制驅(qū)動(dòng)模塊再通過(guò)串口通信電路2-1將擺桿角度信息發(fā)送給角度監(jiān)控模塊；角度監(jiān)控模塊中的角度顯示單元顯示擺桿角度信息。
[0046]所述的角度監(jiān)控模塊包括角度顯示單元3-1和參數(shù)設(shè)定單元3-2。
[0047]角度顯示單元3-1接收來(lái)自控制驅(qū)動(dòng)模塊的擺桿信息，用于顯示擺桿的角度或運(yùn)動(dòng)軌跡；參數(shù)設(shè)定單元3-2用于設(shè)定擺桿的目標(biāo)角度，并將擺桿目標(biāo)角度信息發(fā)送給控制驅(qū)動(dòng)模塊。
[0048]參數(shù)設(shè)定單元3-2可以將角度和控制參數(shù)來(lái)設(shè)定擺桿的目標(biāo)角度。設(shè)定時(shí)，可以直接在角度輸入框內(nèi)輸入需要設(shè)定的角度，在控制參數(shù)欄中輸入設(shè)定的控制參數(shù)，點(diǎn)擊確認(rèn)按鍵即可。參數(shù)設(shè)定單元3-2在檢測(cè)到確認(rèn)按鍵后，會(huì)讀取角度輸入框內(nèi)的數(shù)字和參數(shù)設(shè)定欄的數(shù)字，產(chǎn)生相應(yīng)的控制指令發(fā)送給控制驅(qū)動(dòng)模塊。
[0049]本實(shí)用新型主要是角度設(shè)定單元3-2設(shè)定擺桿的的角度和控制參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)串口得到其當(dāng)前信息并顯示在角度顯示單元3-1。電位器測(cè)量度模塊I將擺桿的角度信息通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)模塊傳給角度顯示單元3-1，控制驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)模糊PID算法和其模塊內(nèi)的功率放大電路控制擺桿的運(yùn)動(dòng)，使其按目標(biāo)角度信息規(guī)定進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種旋轉(zhuǎn)倒立擺控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，包括電位器測(cè)角度模塊、控制驅(qū)動(dòng)模塊、角度監(jiān)控模塊；其特征在于: 電位器測(cè)角度模塊使用型號(hào)為WDD3OT-1的測(cè)角度模塊，系統(tǒng)工作時(shí)將擺桿的角度通過(guò)電位器測(cè)角度模塊轉(zhuǎn)換為電壓值得變化，然后傳送給控制驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行處理； 控制驅(qū)動(dòng)模塊包括串口通信電路、MCU控制電路、功率放大電路；角度監(jiān)控模塊包括角度顯示單元和參數(shù)設(shè)定單元； 電位器測(cè)角度模塊的I腳與MCU控制電路的GND相連，2腳與MCU控制電路的PA4腳相連，3腳與MCU控制電路的VCC相連；串口通信電路的RXD腳與MCU控制電路的PA9腳相連，串口通信電路的TXD腳與MCU控制電路的PAlO腳相連；功率放大電路的ENA腳與MCU控制電路的PBO腳相連，功率放大電路的INl腳與MCU控制電路的PD4腳相連，功率放大電路的IN2腳與MCU控制電路的PD5腳相連；功率放大電路的OUTl和0UT2與電機(jī)的正負(fù)端相連；角度顯示單元和參數(shù)設(shè)定單元通過(guò)一根USB串口線與串口通信電路的USB接口相連； 串口通信電路包括第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul、USB接口、第一晶振Yl、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4 ;所述的第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul型號(hào)為CH341 ； 第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片芯片Ul的6腳與第一電容Cl的一端相連接，第一電容Cl的另一端接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片芯片Ul的7腳與USB接口的D+腳相連接，8腳與USB接口的D-腳相連接；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的9腳同時(shí)與第四電容C4的一端、第一晶振Yl的一端相連接，第四電容C4的另一端與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的19腳相連接并接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的10腳同時(shí)與第一晶振Yl的另一端、第三電容C3的一端相連接，第三電容C3的另一端接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的13腳與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的20引腳、第二電容C2的一端相連接并同時(shí)接5V電壓；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的11腳與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的12腳、第二電容C2的另一端相連接并接地；USB接口的VCC腳接5V電壓，兩個(gè)SHELL腳相互連接，GND腳接地；第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的I腳、2腳、5腳、14腳、15腳、16腳、17腳、18腳、19腳架空； MCU控制電路包括第二芯片U2，所述的第二芯片U2的第68腳和69腳分別與第一 USB轉(zhuǎn)串口芯片Ul的4腳和3腳相連接；第二芯片U2的6腳、11腳、21腳、22腳、28腳、50腳、75腳和100腳接3.3V電壓；第二芯片U2的10腳、19腳、20腳、27腳、49腳、74腳和99腳均接地；第二芯片U2文中未提到的其他引腳皆架空； 所述的第二芯片U2是整個(gè)控制驅(qū)動(dòng)模塊的核心控制芯片，是基于32位的ARMCortex-M3 處理器 STM32F103VBT6， 功率放大電路包括的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3、第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8、第一接口器Jl ; 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3的I腳接地，2腳同時(shí)與第一二極管Dl的正端和第五二極管D5的負(fù)端相連并與第一接口器Jl的一個(gè)引腳連接，3腳同時(shí)與第二二極管D2的正端和第六二極管D6的負(fù)端相連并與第一接口器Jl的另一個(gè)引腳連接，第13引腳同時(shí)與第三二極管D3的正端和第七二極管D7的負(fù)端相連，第14引腳同時(shí)與第四二極管D4的正端和第八二極管D8的負(fù)端相連，8腳、15腳同時(shí)與第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第八二極管D8的正端相連并接地；4腳與第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3、第四二極管D4的負(fù)端連接并接12V電源，9腳與5V電源相連，5腳與第二芯片的85腳相連，7腳與第二芯片的86腳相連，6腳與第二芯片的35相連，6腳與第二芯片U2的35腳相連接；其余的引腳均浮空；所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片U3型號(hào)為L(zhǎng)M298 ;第一接口器Jl型號(hào)為301-2P接線端子。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK203930517SQ201420312557
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】余善恩, 陸建鋒, 熊偉鵬, 董亦明 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)