自校正斜坡实验台

1. 组长：张小清 组员：刘昌建 曾先敏周 泉 刘云翔 指导老师：曾喻江 自校正斜坡实验台

2. 作品背景介绍 • 作品简介 • 作品功能介绍 • 作品详细设计过程 • 作品性能测试 • 作品应用拓展

3. 背景 我们在做实验时，常常会遇到以下问题： • 有时我们需要精度很高的水平实验台 • 有时我们需要一个指定角度的斜坡 • 有时我们需要测量某个平面的倾角 于是我们想到了： • 设计一个具有自动调节倾角功能的实验台

4. 作品简介 自校正斜坡实验台

5. 作品功能介绍 • 实验台的水平自校正： 不管实验台的底座怎么放置，实验台的台面总能保持水平。 • 测量平面倾角： 用自校正水平之后的实验台去测量待测平面的倾角。 • 设置任意倾角的斜坡 调整实验台面的倾角至 -90°到 90°，最小刻度为1°，在互相垂 直的x，y方向上都可以进行角度的调节。

6. 系统设计 主要模块的系统框图

7. 各个模块的功能及工作原理 • 加速度传感器： ADI公司的加速度传感器芯片ADXL322，它正常工作时，两个输出端 Xout，Yout分别输出直流电压，根据芯片的输出电压和角度之间的特性，我们可以通过两个输出端 Xout，Yout 的输出电压计算出芯片的倾角。 • AD模块： 将加速度传感器输出地直流电压（模拟信号）转换成为数字信号传给MSP430 单片机作数字处理。

8. 各个模块的功能及工作原理 • MSP430单片机： 做数据处理和控制，运行相应的软件执行对应的功能，输出相应的信号到显示模块和舵机模块。 • 显示模块 将待测平面的倾角和需要调整的斜坡角度分别显示在LCD显示器和数码管显示器上。

9. 各个模块的功能及工作原理 • 键盘输入模块： 通过键盘的输入，控制实验台的水平复位和调整实验台至指定倾角。 • 舵机模块: 通过MSP430输出至舵机的信号，控制实验台的转动。

10. 实验台的功能展示和性能测试 • 实验台的水平自校正： 操作方法： 将实验台放置在任一平面上，下载程序至试验箱，用键盘模块输入设定的X,Y方向上的角度都为0，即可使实验台面时刻保持水平状态。 实现原理： 在设定实验台X,Y方向上的倾角都为0之后，当实验台不水平时，MSP430单片机通过检测到加速度传感器输入的电压判断出实验台面的倾角，并据此给出输入到舵机的信号，以调整舵机的转动使实验台达到水平。

11. 实验台的功能展示和性能测试 • 实验台的水平自校正

12. 实验台的功能展示和性能测试 • 实验台的水平自校正： 性能指标： 1、最小响应时间 1.22s 2、水平测量 用水平尺可以检测出，不管实验台底座怎么转动，台面总是水平的。

13. 实验台的功能展示和性能测试 • 测量平面倾角 复位：将实验台放置在一个已经测量好的水平面的，以此水平面为基准面，下载程序至试验箱，按下试验箱键盘上的复位键，即可使实验台面与基准面保持平行，也就是与底座保持平行。 操作方法： 将复位后的实验台放置在待测平面上，使实验台Y轴平行于水平面。下载程序至试验箱，即可从LCD显示器上读出当前测的平面的倾角。 实现原理： 自校正水平之后的实验台放在待测平面上，那么实验台面和待测平面之间是平行的，此时y轴与水平面及夹角是0，而X轴与水平面的夹角就是当前所测的平面的倾角。

14. 实验台的功能展示和性能测试 • 测量平面倾角

15. 实验台的功能展示和性能测试 • 测量平面倾角

16. 实验台的功能展示和性能测试 • 测量平面倾角 性能测试： 我们设了多个斜坡倾角的测量，用实验台测量的数据和对应用量角器测量的数据：

17. 实验台的功能展示和性能测试 • 设置任意倾角的斜坡 操作方法： 将实验台放置在水平面上，下载程序至试验箱，通过功能键和角度修改键将X轴和Y轴角度调至指定角度，按下确定键，实验台便会自动调至相应的角度。 实现原理： 从键盘模块输入角度至单片机，单片机根据输入的角度和芯片的参数指标，确定输出值舵机的信号，以达到调节倾角至指定角度。

18. 实验台的功能展示和性能测试 • 设置任意倾角的斜坡

19. 实验台的功能展示和性能测试 • 设置任意倾角的斜坡

20. 实验台的功能展示和性能测试 • 设置任意倾角的斜坡 性能测试： 我们通过键盘输入的角度，实验台将台面调至相应的角度，我们测量这个实际的角度，与理论角度相比观察实验台自动调整的误差，我们测量的若干组数据：

21. 设置任意倾角的斜坡测试数据

22. 应用拓展 • 为某些工程创造绝对水平的环境。 • 将实验台面复位固定后可以做精确角度测量仪。 • 为某些实验和工程提供可变倾角的环境

23. 谢谢大家！