基于STM32单片机板球控制系统的设计与实现

魏敏 张华正 胡红新

摘 要：本文研究了一种基于STM32单片机的板球控制系统。文章详细阐述了本系统的工作流程，硬件设计，软件编程和测试结果分析。本系统采用了一块STM32f103微处理器作为主控芯片，通过串口通讯控制STM32f407微处理器对摄像头采集图像进行图像处理。STM32f407将处理结果发送给主控芯片。主控芯片通过PID算法计算控制量，输出PWM波控制两舵机。舵机通过拉杆调节平板倾斜度，控制小球在平面上的运动。经验证，本系统控制效果良好。

关键词：STM32单片机；图像处理；PID；舵机

1系统方案

1.1系统结构

本系统主要由STM32F103控制核器、电机控制模块、按键模块、电源模块、液晶显示模块和图像处理等单元模块构成。小球选用的是直径2.0cm的钢球，通过舵机带动平板上下运动，使得小球在平板上滚动，通过摄像头对小球位置进行检测，用STM32F407图像处理后的图像通过液晶显示屏显示，之后用PID算法精确调节舵机，使小球完成各项指标。

系统框图如下：

1.2各部分方案选择与论证

1.2.1机械结构方案选择与论证

方案一： 利用手头仅有的万向节与双舵机，将万向节固定在板子中下方，两个舵机分别放在相邻两边的中线处，成90度角，摄像头固定在距离平板大约80cm处，尽量还原经典板球结构，同时焊接相应配套铁架台来固定摄像头和单片机等器件。

方案二：采用悬挂式，将三个步进电机分别固定在所选铁架的三个角上，步进电机通过鱼线与对应木板角相连，木板最后一角处直接用线固定，通过三个步进电机的转动来控制与平板相连的线的伸缩从而控制平板的平衡，进而维持小球的正常运动。……