实验18 ADC实验.rar

实验18 ADC实验是针对电子设计的一次实践项目，主要涉及STM32微控制器和直流电机的应用，同时利用了角度传感器来实现一级倒立摆的稳定控制。STM32是一款广泛应用的基于ARM Cortex-M内核的微控制器，以其高性能、低功耗的特点，广泛应用于嵌入式系统中。 在此次实验中，ADC（Analog-to-Digital Converter，模拟到数字转换器）起到了关键作用。ADC的主要功能是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号，以便微控制器能够处理这些信号。在一级倒立摆系统中，角度传感器 wd电位器作为ADC的输入源，它能提供关于摆杆倾斜角度的模拟电压信号。电位器是一种可变电阻，其输出电压与旋转角度成比例，因此可以准确地反映倒立摆的角度位置。 STM32中的ADC模块具备多通道选择、可配置的分辨率和采样速率等功能。在实验中，我们需要配置ADC的通道，使其连接到角度传感器，然后设置适当的采样率，以实时获取摆杆的动态角度数据。此外，还需要对ADC转换结果进行校准，以消除传感器偏移和非线性影响，确保角度测量的准确性。 倒立摆的控制策略通常采用PID（比例-积分-微分）算法，以调整直流电机的转速，从而改变摆杆的倾斜角。直流电机以其快速响应和高效率而被选用，通过微控制器的PWM（Pulse Width Modulation，脉宽调制）接口控制电机的转速。在实验中，根据ADC读取到的角度值，计算PID控制器的输出，进而调整PWM信号的占空比，使电机产生合适的扭矩，以维持或改变倒立摆的状态。 在实现过程中，需要编写C语言程序，将ADC采集的数据处理并与PID算法相结合。程序应该包括初始化部分，如设置时钟、配置GPIO、启动ADC转换等；以及主循环部分，用于不断读取ADC数据，计算PID输出，并更新电机的PWM控制信号。同时，为了保证系统的稳定性，可能还需要加入滤波器来平滑ADC的测量值，减少噪声和抖动的影响。 实验18 ADC实验的难点可能包括角度传感器的精确标定、PID参数的优化以及微控制器资源的高效利用。通过这个实验，学习者可以深入理解嵌入式系统中的模拟信号处理、电机控制以及实时系统的设计原理，为后续更复杂的控制系统设计打下坚实的基础。