[实用新型]一种单摆画线控制综合实验装置

说明书

技术领域

本实用新型属于自动控制技术领域，具体涉及到一种单摆画线控制综合实验装置。

背景技术

单摆运动是我们常见的运动，单摆系统属于力学系统，实际的单摆系统处于自然空间中，运动过程中不仅仅受重力分量提供的恢复力作用，而且系统还要受到空气的粘滞性阻力的作用，当在较长的时间内研究单摆的运动时，这种粘滞性阻尼就不能忽略。研究单摆的运动，会发现摆球的振幅随测量时间的延长衰减的较快，严格的研究单摆运动规律，必须对这些因素加以考虑，研究单摆运动在理论和实践中都具有重要的意义，它可以帮助我们改造自然，提高创新意识。现有的一种单摆画线控制就是一个实例。目前，教学使用的单摆画线控制装置是由以下几种平台：一是，由单片机控制实现的；二是，由DSP控制实现的；三是，由CPLD控制实现的；现有的单摆画线控制装置存在以下不足：结构尺寸大，携带不方便；电路复杂，每一种平台的功能多，需要元器件较多；设计集成度不够，一个控制终端可以有多种实现电路，未整合；设计成本较高，浪费设计材料，整合电路成本少于独立电路成本和；调试不方便，不能在线调试，需要借助其它手段；电路设计不完善，未能设置一些故障电路，考察学生分析能力；不利于学生学习，未能激发学生的创新意识；未能提高学生认识，具有认识的片面性；未能充分锻炼学生实际动手能力；未能扩充学生知识面，引导学生检索知识，提高学习的兴趣；未能锻炼学生综合分析，应用知识的能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有单摆画线控制装置的缺点，提供一种电路简单、集成度高、成本低、扩展能力强的、有利于学生学习的单摆画线控制综合实验装置。

解决上述技术问题所采用的技术方案是它具有：对整个装置进行控制的FPGA电路；通信电路，该电路的输出端接FPGA电路；PCI电路，该电路的输出端接FPGA电路；控制电路，该电路的输出端接FPGA电路；直流电机控制电路，该电路的输入端接FPGA电路。

本实用新型的FPGA电路为：插座J2上连接有角度传感器，角度传感器的型号为GY-25，插座J2的2脚和6脚接地、3脚接5V电源、4脚通过电阻R1接集成电路U6的120脚、5脚通过电阻R2接集成电路U6的87脚，集成电路U6的55脚、57脚、58脚、92～94脚、96脚、99～101脚、104脚、40～45脚、48脚、51脚、52脚、73脚、119脚、143～139脚、137～132脚、129脚、126脚、22脚、21脚、18脚、86脚、79脚、76～74脚依次接集成电路U7的92～94脚、46～49脚、63脚、64脚、68脚、127脚、128脚、123～126脚、129～132脚、91～82脚、79～73脚、137～133脚，集成电路U6的63～65脚、67脚、69脚、70～72脚依次接集成电路U8的26～23脚、58脚、57脚、46脚、45脚，集成电路U6的17脚接晶体振荡器Y1的4脚、31脚接按键S1的一端并通过电阻R4接3V电源、30脚接按键S2的一端并通过电阻R5接3V电源、32脚接按键S3的一端并通过电阻R6接3V电源，集成电路U6的13脚、10脚、12脚、11脚、14脚、85脚、84脚、16脚、15脚、83脚、20脚、82脚依次接插座J3的14～3脚，集成电路U6的5脚、23脚、29脚、116脚、127脚、138脚、77脚、95脚、102脚、46脚、54脚、66脚接3V电源，集成电路U6的37脚、109脚、107脚、35脚、131脚、124脚、81脚、62脚、50脚、26脚接1.2V电源，集成电路U6的6脚、19脚、27脚、33脚、39脚、49脚、56脚、61脚、68脚、78脚、140脚、130脚、128脚、123脚、117脚、111脚、105脚、98脚、80脚、106脚、108脚、110脚、34脚、36脚、38脚接地，集成电路U6的24脚接集成电路U5的11脚、集成电路U6的25脚接集成电路U5的12脚，集成电路U6的47脚、97脚、103脚、4脚接集成电路U1的1～4脚，集成电路U6的3～1脚、144脚接集成电路U3的1～4脚，集成电路U6的118脚、115～113脚接集成电路U2的1～4脚，集成电路U6的112脚、125脚、122脚、121脚接集成电路U4的1～4脚，晶体振荡器Y1的1脚接3V电源、3脚接地，插座J3的1脚接地，按键S1～S3的另一端接地；集成电路U1～集成电路U4的型号为ULN2003A，集成电路U5的型号为MAX232，集成电路U6的型号为EP2C8T144C6，集成电路U7的型号为PCI9052，集成电路U8的型号为C8051F001。