电动秋千摆杆角度控制系统设计

1、    电动秋千摆杆角度控制系统设计    刘霞摘 要 电动秋千摆杆角度控制装置采用stc12c5a6052主控芯片，pwm信号控制电磁铁线圈中的电流以调节磁力，编码器检测摆杆摆角，通过数据处理，精确控制摆杆摆角和摆动周期。关键词 stc12c5a6052 pwm 电磁铁 编码器0引言电动秋千摆杆角度控制系统不仅要求快速精确地检测出摆杆角度，还要求键盘设定秋千摆杆角度并能在此角度停止。因此，系统设计应采用以微控制器为核心的智能仪器结构设计。1系统方案设计电动秋千摆杆角度控制系统可实现自由摆动、定角摆动、定周期摆动、定角定周期摆动、摆动突停5种运动模式。本

2、装置可通过键盘设置参数，使摆杆快速摆动到预设位置，并在运动过程中实时显示摆角。为了精确控制摆杆角度，系统采用电磁控制系统。制作一个电磁铁，放置在摆杆下端磁铁的正下方，并在支架和摆杆上安装红外对管，用来检测摆杆是否到达静止点。摆杆摆角幅度和周期同时预置，摆杆由静止点开始摆动，当摆杆稳定运行后声光提示，并可在快速平稳停在静止点上。系统框图如图1所示。2硬件电路设计2.1微控制器资源分配采用stc12c5a60s2新一代高速、低功耗、超强抗干扰的8051单片机，其端口资源分配如图3所示。2.2磁力控制模块采用l298n驱动器配合stc12c5a60s2输出的pwm电压控制信号控制电磁铁的磁力。磁力控

3、制电路设计如图4所示。将l298n的in1in4分别连接到单片机的p0.0p0.3口上，通过改变p0.0p0.3的高低电平控制电磁铁线圈上电压的极性，从而改变磁场和磁力方向。ena和enb接单片机的pwm输出信号，通过调整占空比，改变电磁铁线圈上电压的平均值，控制磁力的大小。2.3摆角检测模块设计采用欧姆龙e6a2-cwz3e 500线增量式编码器检测摆杆摆角信息，可将摆角转换为脉冲信号输出。电路设计简单、角度信息读取直接。每转一周a、b相端分别输出500个脉冲。输出一个脉冲相当于（360？500=0.72埃诮欠壤砺劬晕蟛睢？啊？编码器输出a、b两相脉冲互差90埃煞奖愕嘏卸铣鲂较颉5枚丝赑3.

4、2和p3.3分别检测a、b相波形，into在脉冲上升沿被触发后，检测p3.3上b脉冲的电平状态，若b脉冲是低电平则编码器正转，摆角角计数器作加法计数；否则编码器反转，摆角角计数器作减法计数。2.4键盘接口电路的设计设计采用由5个按键构成的独立式键盘，按键功能如下：s1确认；s2模式选择；s3摆角幅度/摆动周期设置；s4摆角幅度/摆动周期“+”，每按一下，角度+5？周期+0.5s；s5摆角幅度/摆动周期“-”，每按一下，角度-5？周期-0.5s。3系统软件设计主程序设计中，先对系统初始化，再判断键盘按键，根据按键所对应的5种摆动模式，实现对摆杆的自动控制。其中：模式1自由摆动；模式2定角摆动；模式3定周期摆动；模式4定角定周期摆动；模式5摆动突停。主程序流程图如图5所示。4结语电动秋千摆杆角度控制系统设计将模电、数电、单片机、传感器、智能仪器等课程有机结合起来，是综合性较强的教学案例，可用于我院电子信息专业学生的课程设计、毕业设计课题等方面。参考文献1 胡宴如.模拟电子技术基础（第3版）m.北京：高等教育出版社，2008.2 张晓艳.电磁控制运动装置的设计j.天津职业大学学报，20