2.2 MPU-6050模块
　　MPU-6050对陀螺仪和加速计分别采用了三个16位的ADC，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量。和其他设备通信采用400KHz的12C接口，可由电源模块的5V电路供电，核心板接MPU-6050的SDA和SCL引脚读取数据。
　　2.3 人机交互模块
　　OLED显示模块显示风力摆摆臂摆动的角度，角速度以及角加速度，控制单元完成数据处理后驱动显示屏。由于该系统是一个实现多种功能的系统，需要在多种功能之间切换，设计OLED显示与按键切换，可以很好满足这一要求。
　　3 软件设计
　　3.1 姿态解算
　　数据处理主要是姿态解算，姿态解算算法的核心在于旋转，因为姿态解算需要频繁组合旋转和用旋转变换向量，所以采用四元数保存组合姿态、辅以矩阵来变换向量的方案。姿态解算程序过程是：用一个计时器定时触发测量，接着所有测量过程都靠中断推进，然后判断在main函数里不断检查测量是否完成，完成就进行解算。
　　3.2 PID算法
　　对于本风力摆控制系统，U（k）即为输给电机的PWM占空比，e（k）即为目标角度实际速度角度。由于微分项会致直流风机振荡，故只是用PI算法基于增量式PID的角度控制算法。
　　3.3 功能实现
　　在实现画任意长度的线段时，需要将角度与线段长度进行转换，从而通过控制系统的pid算法，让系统实现该功能。在画圆时，在受力分析时，发现需要螺旋式达到画圆的介稳定状态，否则无法实现稳定画圆，在代码实现时曾设计了先画线段再左右摆动画圆，结果不能实现功能。
　　4 总结
　　设计该系统时，到的最大的困难是机械问题，包括合适的直流风机的选型，摆放位置，发现四只直流风机放置时没有相互隔离，导致气体对流，在控制时无法实现要求的功能，于是在实验室中设计了隔离轻质固定壳，有效的隔离了对流，从而解决了在机械上出现的严重问题。该系统较好的实现了系统要求，但是还存在问题，经过分析，误差存在的主要原因有风力摆机械结构有摩擦，MPU-6050采集到的数据误差，直流风机的反应滞后，姿态解算算法造成的误差等。因此，可以优化机械结构，减少摩擦力，采用反应更灵敏的直流风机，修改姿态解算算法或者选择更合适的算法。
　　参考文献：
　　[1]卓勤，黄开胜，邵贝贝等编.学做智能车-挑战“飞思卡尔”杯[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007：266-369.
　　[2]付少波主编.传感器及其应用电路[M].化学工业出版社，2011.

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