一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種穩(wěn)定平臺(tái)裝置，特別涉及的是一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]穩(wěn)定平臺(tái)是指能使被穩(wěn)定對(duì)象在指令作用下按照給定規(guī)律，相對(duì)于慣性空間作相應(yīng)調(diào)整，或能使被穩(wěn)定物體在干擾影響下相對(duì)于慣性空間保持姿態(tài)穩(wěn)定的平臺(tái)裝置。一般來說，穩(wěn)定平臺(tái)是用來幫助被穩(wěn)定對(duì)象減小甚至隔離外界的干擾，使被穩(wěn)對(duì)象在相對(duì)慣性空間保持姿態(tài)不變的一種平臺(tái)裝置。判斷穩(wěn)定平臺(tái)性能的主要指標(biāo)有角度控制范圍也稱工作范圍、控制精度、負(fù)載強(qiáng)度和體積大小等。
[0003]穩(wěn)定平臺(tái)是結(jié)合自動(dòng)控制技術(shù)、機(jī)電一體化以及多種其他技術(shù)的有機(jī)產(chǎn)物。由于穩(wěn)定平臺(tái)能夠隔離外界的擾動(dòng)，保持平臺(tái)姿態(tài)穩(wěn)定，從而保證平臺(tái)上的設(shè)備不隨載體的運(yùn)動(dòng)而晃動(dòng)，使其保持正常的工作狀態(tài)，因此在航空航天、車船平臺(tái)、導(dǎo)彈、現(xiàn)代武器、工業(yè)生產(chǎn)及許多其它民用領(lǐng)域中有著廣泛的需求，具有很大的實(shí)用價(jià)值和發(fā)展前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其組成包括:系統(tǒng)啟動(dòng)模塊1、雙軸傾角儀2、單片機(jī)3、PWM信號(hào)發(fā)生器4、標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)5、平臺(tái)6，其中:系統(tǒng)啟動(dòng)模塊I與雙軸傾角儀2連接，單片機(jī)3與PWM信號(hào)發(fā)生器4連接。
[0006]所述的一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于系統(tǒng)通過雙軸傾角儀2測(cè)量平臺(tái)X軸、Y軸方向的角度信息，將角度信息通過數(shù)組形式發(fā)送給單片機(jī)3，計(jì)算出當(dāng)前角度與水平基準(zhǔn)角度之間的角度差。
[0007]所述的一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于PWM信號(hào)發(fā)生器4與標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)5連接，通過角度差值的增加或減少，調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，控制與PWM信號(hào)發(fā)生器4連接的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而使平臺(tái)保持水平。
[0008]用角度傳感器不斷檢測(cè)平臺(tái)與水平位置的角度差，傳遞給單片機(jī)后，單片機(jī)將角度差轉(zhuǎn)換為一定占空比的PWM信號(hào)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使穩(wěn)定平臺(tái)保持水平。
[0009]系統(tǒng)通過雙軸傳感器來測(cè)量平臺(tái)X、Y軸方向的角度信息，傳感器將敏感到的角度信息通過數(shù)組形式發(fā)送單片機(jī)。單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后，計(jì)算出當(dāng)前角度與水平基準(zhǔn)角度之間的角度差，得出變量，并且根據(jù)角度差值，增加或減少PWM信號(hào)的占空比，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而使平臺(tái)保持水平。此過程中單片機(jī)通過其內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生相應(yīng)占空比時(shí)長的高電平，并產(chǎn)生20ms周期減去高電平時(shí)長的低電平信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了 20ms的PWM信號(hào)的準(zhǔn)確發(fā)生。同時(shí)在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行PID控制已達(dá)到時(shí)時(shí)控制穩(wěn)定平臺(tái)的目的。
[0010]本發(fā)明具有的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn):
[0011]1、采用模塊化設(shè)計(jì)思想，使得整體的設(shè)計(jì)簡潔、可靠，提高了系統(tǒng)的通用性，節(jié)約了開發(fā)時(shí)間。
[0012]2、利用STC12C5A60S2進(jìn)行低成本舵機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、滿足更多應(yīng)用場合的需要。
[0013]3、由于舵機(jī)有運(yùn)行環(huán)境惡劣、干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)從系統(tǒng)硬件、軟件等多方面進(jìn)行抗干擾的綜合考慮，并利用軟件和硬件技術(shù)來提高和改善系統(tǒng)的抗干擾能力，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。
【附圖說明】
[0014]圖1是穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖2是系統(tǒng)主程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0017]一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其組成包括:系統(tǒng)啟動(dòng)模塊1、雙軸傾角儀2、單片機(jī)3、PWM信號(hào)發(fā)生器4、標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)5、平臺(tái)6，其中:系統(tǒng)啟動(dòng)模塊I與雙軸傾角儀2連接，單片機(jī)3與PWM信號(hào)發(fā)生器4連接。
[0018]其特征在于系統(tǒng)通過雙軸傾角儀2測(cè)量平臺(tái)X軸、Y軸方向的角度信息，將角度信息通過數(shù)組形式發(fā)送給單片機(jī)3，計(jì)算出當(dāng)前角度與水平基準(zhǔn)角度之間的角度差。
[0019]其特征在于PWM信號(hào)發(fā)生器4與標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)5連接，通過角度差值的增加或減少，調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，控制與PWM信號(hào)發(fā)生器4連接的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而使平臺(tái)保持水平。
[0020]結(jié)合圖1，圖1是穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；系統(tǒng)通過雙軸傳感器來測(cè)量平臺(tái)X、Y軸方向的角度信息，傳感器將敏感到的角度信息通過數(shù)組形式發(fā)送單片機(jī)。單片機(jī)處理數(shù)據(jù)后，計(jì)算出當(dāng)前角度與水平基準(zhǔn)角度之間的角度差，得出變量，并且根據(jù)角度差值，增加或減少PWM信號(hào)的占空比，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而使平臺(tái)保持水平。此過程中單片機(jī)通過其內(nèi)部的定時(shí)/計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生相應(yīng)占空比時(shí)長的高電平,并產(chǎn)生20ms周期減去高電平時(shí)長的低電平信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了 20ms的PWM信號(hào)的準(zhǔn)確發(fā)生。同時(shí)在單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行PID控制已達(dá)到時(shí)時(shí)控制穩(wěn)定平臺(tái)的目的。
[0021]結(jié)合圖2，圖2為系統(tǒng)主程序流程圖。開機(jī)初始化后，傾角儀發(fā)送角度信息進(jìn)入中斷，主程序調(diào)用數(shù)據(jù)接收子程序，接收到傳感器數(shù)據(jù)后，進(jìn)行角度運(yùn)算，之后調(diào)用PWM子程序，將角度信息對(duì)應(yīng)的兩路PWM信號(hào)用兩個(gè)獨(dú)立定時(shí)器產(chǎn)生。然后經(jīng)由單片機(jī)P2~0 口和Ρ2? 口輸出相應(yīng)占空比的PWM波以達(dá)到控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的目的。然后傳感器再次發(fā)送角度信息，系統(tǒng)再次進(jìn)行角度計(jì)算，確定當(dāng)前平臺(tái)后，確定是否達(dá)到系統(tǒng)要求的精度，如果滿足精度要求，則系統(tǒng)跳出中斷，平臺(tái)保持當(dāng)前狀態(tài)。如果不滿足，則重復(fù)進(jìn)行上述操作。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其組成包括:系統(tǒng)啟動(dòng)模塊(I)、雙軸傾角儀(2)、單片機(jī)(3)、PWM信號(hào)發(fā)生器(4)、標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)(5)、平臺(tái)(6)，其中:系統(tǒng)啟動(dòng)模塊(I)與雙軸傾角儀(2)連接，單片機(jī)(3)與PWM信號(hào)發(fā)生器(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于系統(tǒng)通過雙軸傾角儀(2)測(cè)量平臺(tái)X軸、Y軸方向的角度信息，將角度信息通過數(shù)組形式發(fā)送給單片機(jī)(3)，計(jì)算出當(dāng)前角度與水平基準(zhǔn)角度之間的角度差。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其特征在于PWM信號(hào)發(fā)生器(4)與標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)(5)連接，通過角度差值的增加或減少，調(diào)整PWM信號(hào)的占空比，控制與PWM信號(hào)發(fā)生器(4)連接的舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角度，從而使平臺(tái)保持水平。
【專利摘要】一種基于單片機(jī)的小型穩(wěn)定平臺(tái)，其組成包括：系統(tǒng)啟動(dòng)模塊（1）、雙軸傾角儀（2）、單片機(jī)（3）、PWM信號(hào)發(fā)生器（4）、標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)（5）、平臺(tái)（6），其中：系統(tǒng)啟動(dòng)模塊（1）與雙軸傾角儀（2）連接，單片機(jī)（3）與PWM信號(hào)發(fā)生器（4）連接，用角度傳感器不斷檢測(cè)平臺(tái)與水平位置的角度差，傳遞給單片機(jī)后，單片機(jī)將角度差轉(zhuǎn)換為一定占空比的PWM信號(hào)，控制舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使穩(wěn)定平臺(tái)保持水平。采用模塊化設(shè)計(jì)思想，使得整體的設(shè)計(jì)簡潔、可靠，提高了系統(tǒng)的通用性，節(jié)約了開發(fā)時(shí)間。利用單片機(jī)進(jìn)行低成本舵機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，能夠簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)系統(tǒng)性能、滿足更多應(yīng)用場合的需要。由于舵機(jī)有運(yùn)行環(huán)境惡劣、干擾嚴(yán)重的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)從系統(tǒng)硬件、軟件等多方面進(jìn)行抗干擾的綜合考慮，并利用軟件和硬件技術(shù)來提高和改善系統(tǒng)的抗干擾能力，有效地提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)用性。
【IPC分類】G01C21-18, G05D1-08
【公開號(hào)】CN104677357
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310616831
【發(fā)明人】劉學(xué)敏, 金詩宇
【申請(qǐng)人】哈爾濱恒譽(yù)名翔科技有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2013年11月27日