基于单片机控制的磁悬浮球演示系统开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

本次毕业设计是希望利用单片机技术设计一个磁悬浮小球演示系统，众所周知，电磁铁通电后产生磁场，吸引铁磁性小球，动态调整电磁铁中的电流，可使其产生的电磁吸力小于铁球的重量，从而使小球悬浮在空中保持不动。所以通过单片机控制电流就能够控制小球的运动状态。

磁悬浮在实际应用中的作用是利用磁场力使一物体沿着或绕着某一基准框架保持固定位置，由于磁悬体与支撑之间没有任何接触，克服了由于摩擦带来的能量消耗和速度限制，具有长寿命、无污染、无噪声、能耗低、不受任何速度限制。安全可靠等优点。本次设计我们便是还原了这一过程。通过磁场产生的与小球重力大小相等，方向相反的磁场力，使小球悬浮在空中。这虽然与生活中实际应用的磁悬浮技术存在差距，但原理相通。通过此项简单的设计，可以让我们对磁悬浮这一高新技术有新的了解，让其变得不再遥不可及。

国内外研究现状

2. 研究的基本内容与方案

磁悬浮是利用悬浮磁力使物体处于一个无摩擦、无接触悬浮的平衡状态。本次设计的磁悬浮球演示系统是一个典型的嵌入式数字控制系统，由电磁铁、铁磁性小球及控制部分组成。

根据磁学理论，电磁线圈中通以一定的电流会产生电磁场，位于磁场中的小球收到磁场的作用，通过调节电磁线圈中的电流，使之产生的电磁力与小球的重力大小相等，方向相反，小球就可以悬浮在空中而处于平衡状态，且不需要其他任何的支撑物。

本次设计中，我们以单片机为核心，设计磁悬浮小球的控制电路设计，对控制算法进行研究，编写程序，通过传感器对小球位置的测量，利用单片机来实现对小球悬浮的稳定控制。利用光电传感器检测小球的位置，并将其信号通过模数转换发送给单片机控制器。单片机控制器主要是在接到传感器的反馈后通过把模拟信号转换成数字信号，传送到电流驱动电路中，改变电流的大小从而改变磁场大小，使小球受力平衡，并悬浮在空中。且小球运动状态可以随着电流的改变而改变。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需磁悬浮球演示系统电流的控制方法。确定方案，完成开题报告。

第4－5周：完成系统设计方案。第6－8周：完成硬件设计并调试通过，开始中英文翻译。

第9－11周：编写相关软件，完成软件调试，开始撰写毕业设计报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1].徐春晖．单片微机原理及应用．北京：电子工业出版社，2013．

[2]陈忠平．51单片机c语言程序设计经典实例．北京：电子工业出版社，2012．

[3]郭天祥．51单片机c语言教程－入门、提高、开发、拓展全攻略．北京：电子工业出版社，2010．