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全国大学生电子设计大赛题目共有四题大家选着其一A题瞬态响应测试仪【本科组】一、任务要求采用指定的FPGA实验平台（含EXCD-1开发板）设计一个二阶系统动态响应测试仪，系统组成框图如图1：图 1二、要求1. 基本部分(1)设计并制作保证二阶系统正常工作所需要的一组±12V直流电源及FPGA 实验平台供电电源。
(2)安装并调试好图2所示的二阶电路系统。
(3)设计并制作输出1V的直流阶跃信号源，要求阶跃信号的上升时间小于0.5uS,输出直流信号电压的值在1±0.1V内。
(4)当给该二阶系统加入1V的阶跃信号时，显示并测量二阶系统的动态响应峰值时间tp，测量误差小于5%。
(5)显示并测量二阶系统的超调量σp，测量误差小于5%。
(6)显示并测量二阶系统的调节时间ts(取δ为±2%)，测量误差小于5%。
2. 发挥部分(1)要求直流信号源输出0.5V～1.5V步进可调，步进大小为0.1V。
(2) 要求显示二阶系统瞬态响应曲线。
（3）进一步提高测量二阶系统性能指标的精度。
(4) 利用FPGA端口，设计一单脉冲信号源，要求脉冲宽度为0.1uS~1000uS范围内可任意设置。
（可不考虑脉冲源的带负载能力大小）(5) 利用FPGA设计一个频率为100kHz，要求误差小于2%；幅值为2±0.1V的三角波信号。
(6)其他。
三、评分标准项目满分基本要求设计与总结报告：方案比较、设计与论证，理论分析与计算，电路图及有关设计文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结果分析。
50实际制作完成情况50发挥部分完成第（1）项10 完成第（2）项10 完成第（3）项 5完成第（4）项 10完成第（5）项10完成第（6）项 5说明：1、有关二阶系统的知识请参阅有关教材内容。
2、实现该测试仪器必须采用组委会指定的EXCD—1可编程片上系统开发板。
3、被测试的二阶系统的电路如图2所示。
图 24、关于二阶系统瞬态参数的定义：（1）峰值时间tp：从施加阶跃信号开始，二阶系统输出到达最大值所需要的时间。
2011年全国大学生电子设计竞赛基于自由摆的平板控制系统（B题）【本科组】2011年9月3日摘要本系统采用TI公司的MSP430149单片机，高扭矩，1:105减速比直流电机，高精度电位器WDD35D4等器件。
通过电位器实现角度-电阻-电压的转换，传感器输出模拟电压经一阶滤波，滤除噪声，传到MSP430149内部AD采样，然后采用滑动滤波算法再次进行滤波，最后通过数字PID调节环节对电机进行精确控制，很好的解决了系统的软启动，高灵敏性的要求，完成了所有任务。
本设计主要特色：1、高效的L298电机驱动电路，提高电源利用率。
2、采用了一阶有源滤波，滤除传感器的噪声，经单片机再次数字滤波，实现二次滤波，得到精确的角度值。
3、采用滑动滤波对传感器传过来的信号再次滤波后，同时结合先进的数字PID调节算法，很好的实现了系统的实时精确控制。
关键词：MSP430149 WDD35D4 减速直流电机数字PID算法滑动滤波AbstractThe system uses TI's MSP430149 chip，high-torque DC motor of 1:105 reduction ratio，high-precision potentiometer WDD35D4 and other devices. By Angle - Resistance - V oltage Conversion of the Potentiometer, the potentiometer outputs voltage which spreads to the internal ADC of MSP430149 after a first-order filter. Then the MSP430149 precisely controls the DC motor by using the algorithm of slide filter, position -typed PID. Finally we completed all the tasks.目录1系统方案 (1)1.1 传感器模块的论证与选择 (1)1.2电机的论证与选择 (1)1.3 控制系统的论证与选择 (1)1.4电机驱动的论证与选择 (1)2系统理论分析与计算 (2)2.1 平板角度测量的分析 (2)2.1.1 平板转动角度测量传感器 (2)2.1.2 平板转动角度的测量原理 (2)2.2平板角度的计算 (2)2.2.1 数学模型（详细见附录一） (2)2.2.2 平板数学模型的MATLAB数据拟合（详细见附录一） (3)3电路与程序设计 (3)3.1电路的设计 (3)3.1.1系统总体框图 (3)3.1.2 子系统框图与电路原理图 (3)3.1.3电源 (4)3.2程序的设计 (4)3.2.1程序功能描述与设计思路 (4)3.2.2程序流程图 (4)3.2.3算法分析 (5)4测试方案与测试结果 (5)4.1测试方案 (5)4.2 测试条件与仪器 (5)4.3 测试结果及分析 (6)4.3.1测试结果(数据) (6)4.3.2测试分析与结果 (6)5.总结 (6)参考文献 (6)附录1：数学模型 (7)附录2：实测激光角度变化关系 (11)附录3：所有子程序流程图 (12)基于自由摆的平板控制系统（B题）【本科组】1系统方案本系统主要由传感器模块、电机模块、MCU模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
2011年全国大学生电子设计竞赛帆板控制系统（F题）【高职高专组】2011年09月03日帆板控制系统摘要本帆板控制系统是以STC89C52单片机为核心，应用PWM 技术、旋转角度传感器角度传感器和AD转换技术实现了帆板控制系统的设计。
系统应用PWM脉冲宽度调制方式实现对风扇风速的多级调整；不同风速下系统通过风扇吹动帆板，控制帆板转角从0~60°任意变化，同时帆板的角度由旋转角度传感器检测，通过AD转换后在LCD-1602上显示。
系统不仅可以通过键盘调整风速使帆板达到合适的角度，而且可以通过风扇转速的自动调节，控制帆板精确转动，使帆板的角度与输入的角度一致。
经实验调试，帆板控制系统的设计较好地满足了任务要求。
关键词：STC单片机、PWM调速、旋转角度传感器、AD转换I帆板控制系统摘要本帆板控制系统是以STC89C52单片机为核心，应用PWM技术、旋转角度传感器角度传感器和AD转换技术实现了帆板控制系统的设计。
系统应用PWM脉冲宽度调制方式实现对风扇风速的多级调整；不同风速下系统通过风扇吹动帆板，控制帆板转角从0~60°任意变化，同时帆板的角度由旋转角度传感器检测，通过AD转换后在LCD-1602上显示。
系统不仅可以通过键盘调整风速使帆板达到合适的角度，而且可以通过风扇转速的自动调节，控制帆板精确转动，使帆板的角度与输入的角度一致。
经实验调试，帆板控制系统的设计较好地满足了任务要求。
关键词：STC单片机、PWM调速、旋转角度传感器、AD转换一、系统方案、1、主控制模块的论证与选择：方案一：采用FPGA或CPLD作为系统的控制器。
优点：可以实现复杂逻辑功能，规模大，速度快，密度高，体积小，稳定性高，容易实现仿真、调试和功能扩展。
缺点：成本高，引脚多，PCB布线复杂。
本设计对数据的处理要求不高，此方案的优势得不到充分体现。
方案二：采用51单片机作为系统的控制器。
优点：算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，技术成熟，体积小，成本低，容易实现仿真、调试和功能扩展，并而51MCU的运用比较熟练。
放大器的应用[摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。
集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。
本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。
[关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务 (3)二、设计方案及比较 (4)1. 三角波产生器 (4)2. 加法器 (5)3. 滤波器 (5)4. 比较器 (7)三、电路设计及理论分析 (7)四、电路仿真结果及分析 (12)1.U端口 (12)1o2.U端口 (13)1i3.U端口 (13)2i4.U端口 (14)2o5.U端口 (14)3o五、总结 (15)一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a ），实现下述功能： 使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号， 加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1（b ）所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。
图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。
2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。
2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。
电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。
不得使用额外电源和其它型号运算放大器。
拔河比赛摘要本文从拔河比赛中的物理分析出发，根据获得最大摩擦力和保持绳子稳定的条件，得出能发挥最大能量的队员排序，再根据能量模型和运动员体能数学模型来判断获胜规定的科学性，然后为了使拔河比赛更加公平，设计了一个解决这问题的规则，最后根据前面的分析，写了一个提案。
问题一：我们研究了拔河比赛中出现的各种情况，针对“如何安排队员的位置使该队发挥最大能量”的问题，首先建立理想简化模型，运用力学分析方法，得出发挥最大能量关键在于获得最大静摩擦力；其次对拔河比赛中获得最大压力进行分析和对绳子进行受力分析，得到队列按身高从低到高，且当身高一样的时候，质量大的队员应安排在后面时，能发挥最大能量。
问题二：为了判断绳子拉过4米为获胜者这一规定是否科学，我们建立了能量模型和运动员体能数学模型，得出当绳子拉过的距离l 符合公式mgl E μ08≤时科学。
从而得出这一规定在320公斤级、360公斤级、400公斤级、440公斤级、480公斤级、520公斤级、560公斤级、600公斤级的拔河比赛中是科学的；而在640公斤级、680公斤级和720公斤级的拔河比赛中是不科学的。
问题三：为了使拔河比赛既能保证大部分同学都乐于参加，又能体现比赛竞争性，我们设计出解决这一问题的规则：建设两边粗糙程度不同比例的拔河道，比赛双方场地的选择由双方队员的总体重比例决定。
再定量用最大摩擦力相等的关系得出各个场地的比例系数和需要建立11道拔河道，最后根据公式0625.0625.021+<<-k k mm 来选择场地。
问题四：运用了问题二的判断和问题三的规则，再根据了现代大学生的的体质状况和学习物理的兴趣现状向全国大学生体育运动组委会提出一个提案。
关键词： 摩擦力 力学分析 能量模型一、问题重述1.1 背景资料与条件拔河比赛是一项历史悠久，具有广泛群众基础且深受人们喜欢的多人体育运动。
参加拔河既可以锻炼个人的臂力、腿力、腰力和耐力，又可以培养团队的合作精神。
2011年全国大学生电子设计竞赛LC谐振放大器（D 题）【本科组】2011年9月3日摘要本设计将题目的基本要求作为指标，并在尽量实现发挥部分的前提下，设计制作了基本满足要求的LC谐振放大器。
该设计中，衰减器部分由一个倒L型电阻网络实现40dB固定衰减；放大器部分利用两个2SC9013三极管构成前级的两级放大，并组成电流反馈对，实现约60dB的增益，再后接一个由2SC9018三极管构成的射极跟随器电路，提升设计的带负载能力。
该设计整个系统的稳定性好、低功耗、设计简单，性价比高，具有较好的性能指标。
关键词：三极管，增益，简单，低功耗目录一系统方案设计与论证................................................................................. 错误!未定义书签。
方案一....................................................................................................... 错误!未定义书签。
方案二....................................................................................................... 错误!未定义书签。
方案三....................................................................................................... 错误!未定义书签。
方案比较................................................................................................... 错误!未定义书签。
2015年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统（B题）参赛队号：20152015年8月15日风力摆控制系统（B题）【本科组】摘要针对题目各项要求，采用软硬件结合方法设计风力摆控制系统。
以STM32单片机为主控制芯片、MPU6050传感器检测摆杆姿态角、利用PID算法调节电机驱动芯片输出合适的PWM波形驱动风机，通过OLED显示屏显示相关参数，按键输入数据等；机械结构满足设计要求，风力摆能够实现画直线、任意角度悬停、画圆等动作，在受外界干扰后能够自动恢复预定姿态。
具有良好的人机交互界面，各参数可动态调整，基本实现风力摆系统的自动控制。
关键词：风力摆、单片机、姿态角、PID算法目录一、系统方案 (1)1、系统控制方案的论证与选择 (1)2、控制芯片的论证与选择 (1)3、电源方案的论证与选择 (2)4、控制算法的选择 (2)二、系统理论分析与计算 (3)1、PID算法的分析 (3)2、风力摆的角度、加速度计算 (4)3、电机转速与风力摆控制分析 (4)三、电路与程序设计 (4)1、电路的设计 (4)（1）系统总体框图 (4)（2）电机驱动电路图 (4)（3）电源 (5)2、程序的设计 (5)（1）程序功能描述与设计思路 (5)（2）程序流程图 (6)四、测试方案与测试结果 (6)1、测试方案 (6)（1）硬件测试 (6)（2）硬件软件联和调试 (6)2、测试条件与仪器 (7)3、测试结果及分析 (7)（1）画直固定直线测试 (7)(2) 画不同长度直线测试,如表2所示。
(7)（3）画圆测试 (7)（4）测试分析与结论 (7)五、结论与心得 (8)六、参考文献 (8)附录1：电路原理图 (9)附录2：源程序 (10)一、系统方案本系统主要有STM32F103最小系统、电机驱动模块、陀螺仪加速度计传感器MPU6050、轴流风机、显示屏、机械结构、电源模块构成。
通过传感器实时的检测角度，通过PID算法根据角度是单片机输出合适的PWM波形，驱动电机驱动芯片带动轴流风机实现轴流风机转速的变化；轴流风机的注定在摆动轴的底部，有多个风机实现、风力摆的画直线、任意角度控制、围绕中心轴画圆等，在OLED显示屏屏上实现数据参数的实时显示，参数的实时调整。
2015年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统（B题）参赛学校：长安大学队伍编号：XZ 015参赛队员：崔曜东、马若斯、李宝才指导教师：2015年8月15日摘要本系统为由STM32单片机控制模块、姿态采集模块、风力摆模块、人及交互系统以及风力摆机械结构组成的闭环控制系统。
MPU-6050陀螺仪传感器实时采集风力摆的姿态角及角速度，STM32f103单片机通过PID算法调节轴流电机转速以控制风力摆。
风力摆能够实现快速起摆、画线、恢复静止的功能，并能准确画圆。
同时系统可以通过键盘设定运行模式和相关角度值，风力摆的角度和运行时间由液晶显示，具有较好人机界面。
系统设计结构简单，制作成本低，控制精度高。
关键词：STM32f103、MPU-6050模块、PWM调速AbstractThis system is composed of STM32 control module, attitude acquisition module, wind force model, human and interactive system, and the closed-loop control system composed of wind force. The attitude and angular velocity of the MPU-6050 gyroscope sensor are acquired in real time, and the speed of the motor is controlled by the PID algorithm, and the speed of the motor is controlled by the STM32f103 algorithm. Wind power can be achieved quickly, draw lines, restore the function of static, and can accurately draw circle. At the same time, the system can set up the operating mode and the relevant angle value, and the angle of the wind force and the running time of the system are displayed by the LCD. The system has the advantages of simple structure, low cost and high control precision.Key words: MPU-6050, STM32f103 module, PWM speed control目录一、系统方案 (1)1、主控制器件的论证与选择 (1)1.1控制器选用 (1)2、角度测量模块的论证与选择 (2)3、风扇驱动模块的论证与选择 (2)4、电源方案的论证与选择 (2)二、系统理论分析与计算 (3)1、风力摆状态的测量与计算的分析 (3)（1）姿态采集分析 (3)（2）控制算法分析 (3)2、角速度的计算 (4)三、电路与程序设计 (4)1、电路的设计 (4)（1）系统总体框图 (4)（2）MPU-6050子系统框图与电路原理图 (4)（3）电机驱动模块子系统框图与电路原理图 (6)（4）电源 (6)2、程序的设计 (7)（1）程序功能描述与设计思路 (7)（2）程序流程图 (8)四、测试方案与测试结果 (8)1、测试方案 (8)2、测试条件与仪器 (9)3、测试结果及分析 (9)（1）测试结果(数据) (9)（2）测试分析与结论 (9)五、结论与心得 (10)六、参考文献 (10)附录1：电路原理图 (11)附录2：源程序 (13)风力摆控制系统（B题）【本科组】一、系统方案本风力摆控制系统主要包括控制模块、电源模块、姿态采集模块、轴流风机及驱动模块、LCD显示模块、人机交互系统以及风力摆机械结构组成。
B-12011 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2011 年8 月31 日8:00 竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3 人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2011 年9 月3 日20:00 竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
基于自由摆的平板控制系统（B 题）【本科组】一、任务设计并制作一个自由摆上的平板控制系统，其结构如图1 所示。
摆杆的一端通过转轴固定在一支架上，另一端固定安装一台电机，平板固定在电机转轴上；当摆杆如图2 摆动时，驱动电机可以控制平板转动。
二、要求1．基本要求（1）控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转（3~5 周），摆杆摆一个周期，平板旋转一周（360º），偏差绝对值不大于45°。
（2）在平板上粘贴一张画有一组间距为1cm 平行线的打印纸。
用手推动摆杆至一个角度θ（θ在30º～45º间），调整平板角度，在平板中心稳定放置一枚1 元硬币（人民币）；启动后放开摆杆让其自由摆动。
在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态，使硬币在5 个摆动周期中不从平板上滑落，并尽量少滑离平板的中心位置。
（3）用手推动摆杆至一个角度θ（θ在45º～60º间），调整平板角度，在平板中心稳定叠放8 枚1 元硬币，见图2；启动后放开摆杆让其自由摆动。
2011年全国大学生电子设计竞赛基于自由摆的平板控制系统（B 题）【本科组】2011 年9 月3 日摘要采用ATmage16avr 单片机作为主控芯片的基于自由摆的平板控制系统。
利用高精度的电位器和单片机的片内模数转换器测量自由摆的摆动角度。
ULN2003N 达林顿阵列驱动，1/16 倍速的减速步进电机控制平板的转动。
能够实现根据摆杆角度平板转动相应角度、摆杆摆动一周期平板转动一圈、控制平板使得摆杆摆动时平板上的硬币不滑落、平板上的激光笔在摆杆摆动一定角度后照射到靶子中心线等要求。
关键词：自由摆AVR 单片机电位器减速步进电机目录1系统方案..................................1.1中央处理器的论证与选择..........................1.2电机驱动模块的论证与选择.........................1.3摆杆角度测量模块的论证与选择......................2系统理论分析与计算..............................2.1系统理论的分析..............................2.1.1摆杆旋转角度的获取..........................2.1.2平板旋转角度的控制...........................2.1.3步进电机转动控制............................2.2摆杆斜角度的计算..............................2.3步进电机的计算..............................2.3.1摆杆摆动三周电机的转动.........................2.3.2摆动摆杆通过电机控制平板使硬币不从平板上掉落.............2.3.3摆杆固定时控制激光笔.........................2.3.4摆杆摆动时电机控制激光笔.......................3电路与程序设计................................3.1电路的设计................................3.1.1系统总体框图............................3.1.2摆杆角度检测子系统框图与电路原理图..................3.1.3步进电机驱动子系统电路原理图.....................3.1.4电源.................................3.2程序的设计................................3.2.1程序功能描述与设计思路.........................3.2.2程序流程图..............................4测试方案与测试结果..............................4.1测试方案..................................4.2测试方式与仪器..............................4.3测试结果及分析..............................4.3.1测试结果（数据）.......................4.3.2测试分析与结论............................基于自由摆的平板控制系统（B题）【本科组】1系统方案本系统主要由中央处理器模块、电机驱动模块、摆杆角度测量模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
目录
摘要 (1)
1、方案论证与比较 (2)
1、1 题目解析 (3)
1、2 传感器的选择 (4)
1、3 步进电机特性 (5)
2、系统原理与分析 (6)
2、1 自由摆运动的过程分析 (7)
2、2 平板状态测量方法 (9)
2、3 步进电机的计算 (12)
3、各模块设计与分析 (14)
3、1 角度测量部分的设计 (15)
3、2 单片机控制电路 (16)
3、3 自由摆固定装置 (17)
3、4 驱动电机的调试 (18)
4、软件及程序设计
5、测量数据分析
6、小结
摘要
本例基于单片机操作系统，构造一个自由摆上的平板控制系统，使固定在电机上的平板在规定时间内能够旋转360，通过角度传感器的反馈实现平板随着自由摆摆动过程中尽量始终保持水平。
精度为2~3度。
一、引言
本题目要求设计一个基于自由摆的平板控制系统，它由三部分构成，系统构成如图1-1：①摆架系统：支架，摆杆，底座，平板，平板位于摆杆底部固定在电机上；②驱动控制系统：单片机，步进电机，电机驱动器，电源，用以控制电机带动平板转动；③检测系统：通过传感器检测出白板与水平面的倾角，将数据传给单片机。
图1-1
根据系统要求，需要进行系统硬件电路的设计、制作以及调试，软件系统的开发和算法的实现。
应重点进行一下几方面的工作：
1、确定系统的构成。
系统主要包括两部分，一是基于自由摆的支架系统；二是单片机和电机的控制系统。
2、选择合适的处理器设计主控板，完成传感器、信号调理、数模转换器、电机驱动模块等搭建测控系统的硬件电路设计。
3、根据实际硬件平台进行算法研究和软件编写，实现各模块功能。
4、对传感器进行调试，进行误差分析，提高测控系统的准确度。
二、方案设计
1自由摆控制系统的原理与组成
整个系统的工作流程：自由摆摆动过程中，末端平板的角度变化经传感器检测后转变为电压信号，再由信号调理电路进行滤波、衰减，经单片机内部的A/D转换器转为数字信号，单片机处理器对这些数据进行实时处理，，单片机经给定的控制算法计算出角度变化后，发出一定数目的脉冲，经驱动放大后控制步进电机的转动，步进电机带动平板转动快速恢复平衡位置。
2、方案论证与比较
考虑到电机带动平板运动和自由摆的运动相互独立，可以通过倾角传感器的
实时反馈得出任意时刻平板相对于地面的角度，直接将其值发送至单片机，从而控制步进电机转动相应角度而重新回到水平。
在方案论证过程中，我们发现要完成要求必须在采样频率内保证平板的倾斜度不足以使平板上的硬币滑落，故要求每次调整的抖动尽可能小。
现将各模块方案比较如下：
1、1 摆架框架的选择
方案一：采用木板做摆杆，材料方便，制作简单，但木板质量较小，在做类似于单摆的往复运动时，空气阻力对其影响较大，增大了系统误差。
方案二：采用铁板做摆杆，相对于木板来说，铁板在摆动过程受空气阻力的影响较小，从而能够较好的保持在一个平面内，不会产生前后晃动的现象，为更好保持稳定，减少系统本身可能导致的误差，本例采用铁板作摆杆。
1、2 驱动电机的选择
方案一：采用直流电机，直流电机电流大，启动力矩大，转速快，但是难以实现精确控制。
方案二：采用步进电机，步进电机能够通过给定的脉冲周期，实现任意速度的转动，定矩运动较精确。
考虑到保持水平稳定性和精确度，本例采用方案二。
1、3 传感器的选择
方案一：采用单轴倾角传感器，它的最大刷新率为20ms,能够检测出水平倾角，即在能以最大50Hz的采样频率把角度值反馈给单片机。
方案二：采用AHRS系列传感器，它体积小，精度高，只需一片直接安装在白板的背面就能测角度，安装方便。
考虑到题目只需测出白板的水平倾角，同时要有较快的响应速度和高采样速率，同时传感器要安装方便，采用方案二。
2、系统原理与实现
2、1 步进电机驱动系统
步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。
在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。
本设计采用四相步进电机，工作于八拍方式，即每给一个脉冲可实现最小转动0.9度。
步进电机工作需要驱动电路来驱动。
驱动器通常由脉冲发生器、脉冲分配器和功率放大器组成。
此次利用的是L298N驱动器，驱动电路图如图2-1所示。
当单片机收到传感器的返回值时，它发出一个指令通过驱动器就能控制步进电机转动。
其中D1~D8稳压二极管使电机保持在12V的工作电压下。
步进电机的四根线连接四个输出端。
图 2-1
2、2 数据采集部分
信号采集部分实现平板角度的检测，它由传感器电路、信号调理部分、A/D 转换三部分构成。
结构框图如图2-2所示：
角度信号
调理后数字信号
传感器采用的是FY-AHRS-1200B 。
它内置传感器自动校正功能，能对传感器的温飘、噪声、外部干扰自动补偿校正。
其接线简单，一共向外引出四根线，其中两根电源线，两根信号线，信号线与单片机串口连接，通过内部微处理器对角度信号处理最后直接输出数字信号传给单片机控制器，实现角度信号的传输与控制。
2、3 单片机控制部分。
