（优作）风力摆控制系统

     本系统由瑞萨 100LGA 单片机控制模块， 6050 三轴陀螺仪加速度模块，直流风机及其驱

动模块，显示模块，键盘模块，蜂鸣器模块以及风力摆机械结构组成， MPU6050 采集风摆姿

态，单片机处理姿态数据后通过 PID 精确算法调节直流风机以控制风力摆，本系统实现了风

力摆在仅受直流风机为动力控制下快速起摆、画线、稳摆的功能，并能准确画圆，且在受风

力影响后能快速回复画圆状态，双 PID 组成双闭环控制系统具有很好的稳定性。另外本系统

具有良好的人机交互系统，各参数及测试模式可由按键输入并通过显示屏显示，智能性好，

反应速度快。

关键词：瑞萨 100LGA 单片机 MPU6050 PID 算法 人机交互

一、 设计任务

根据题目要求，系统主要实现驱动直流风机，使其按照一定规则运动，包括左右摆动，

可控幅度摆动，定向摆动。圆周运动以及制动。其关键在于对于直流风机的精密控制。系统

方案框图如下：

设计单元理论分析

1. 硬件部分

(A) 100LGA 单片机资源分布图，如图 2 所示。

、

显示方案实现：

使用 1602 显示屏，能够同时显示 16x02 即 32 个字符。

控制算法分析

本系统采用 PID 算法来控制风机转动的速度，风机开始工作后，姿态采集模块不

断采集当前风力摆姿态角状态，并与之前的状态比较，使得风力摆的运动状态逐渐

趋向于平稳， PID 算法控制由舵机转动角度比例 P 、角度误差积分 I 和角度微分 D