基于自由擺的平板精確控制與激光追蹤系統(tǒng)
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4 系統(tǒng)軟件設(shè)計
由于系統(tǒng)功能有兩個，需要在不同的模式下運行，故程序設(shè)計采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計思想，根據(jù)編碼開關(guān)的不同狀態(tài)，進(jìn)入不同的模式控制，具體設(shè)計流程如圖5所示。程序開始后，掃描編碼開關(guān)的狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)掃描到編碼開關(guān)的狀態(tài)為狀態(tài)1時，系統(tǒng)執(zhí)行平板控制命令；當(dāng)系統(tǒng)掃描到編碼開關(guān)的狀態(tài)為狀態(tài)2時，系統(tǒng)執(zhí)行激光追蹤命令。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/192953.htm
5 系統(tǒng)測試
5．1 平板控制測試
根據(jù)設(shè)計要求對系統(tǒng)平板控制功能的穩(wěn)定性進(jìn)行測試，測試方法為直接計數(shù)法。將單擺拉至60°，在平板上放置8枚硬幣，松開單擺，記錄單擺擺動5個周期后平板上剩余硬幣的數(shù)目。統(tǒng)計結(jié)果用直方圖表示，如圖6所示。其中，橫坐標(biāo)表示平均每次剩余硬幣數(shù)目，縱坐標(biāo)表示測試次數(shù)。測試表明，隨著測試次數(shù)的增加，平均剩余硬幣數(shù)目也隨著增加，平板控制功能趨向穩(wěn)定。
5．2 激光追蹤測試
根據(jù)設(shè)計要求對系統(tǒng)激光追蹤功能進(jìn)行測試，測試方案選用多次測量取平均值的方法。按圖3所示，在靶紙上確定靶心的位置，打開激光筆；啟動系統(tǒng)，在自由擺擺動過程中，觀察并記錄激光筆在靶紙上的紅色光斑與靶心的最大距離，這個最大距離就是本激光追蹤系統(tǒng)的誤差。按照上述方法多次測量，統(tǒng)計后得出激光追蹤系統(tǒng)的誤差范圍和穩(wěn)定程度。具體結(jié)果如圖7所示，其中橫坐標(biāo)表示誤差大小，縱坐標(biāo)表示測試次數(shù)。經(jīng)計算誤差平均值為0．13 cm。測試表明，隨著測試次數(shù)的增加，誤差平均值逐漸減小，激光追蹤性能較為穩(wěn)定。
結(jié)語
本設(shè)計基于自由擺，以MSP430F5438單片機(jī)為控制核心，設(shè)計并實現(xiàn)了精確控制與激光追蹤系統(tǒng)，通過MATLAB建模實現(xiàn)了硬件與軟件的結(jié)合。經(jīng)過測試，在誤差允許的范圍內(nèi)驗證了系統(tǒng)可以實現(xiàn)基于單擺的平板精確控制與激光追蹤功能。
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