帆板控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(存儲(chǔ)版)
【正文】 .......................... 22 致 謝 ......................................... 23 參考文獻(xiàn) ....................................... 24 附錄 1 .......................................... 25 附錄 2 .......................................... 25 1 1．方案論證與選擇 系統(tǒng)的基本組成 題目要求設(shè)計(jì)制作一個(gè) 帆板控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，改變帆板轉(zhuǎn)角 ? 。要求θ在 5秒內(nèi)達(dá)到設(shè)定值，并實(shí)時(shí)顯示θ。177。 一、任務(wù) 設(shè)計(jì)并制作一個(gè)帆板控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，改變帆板轉(zhuǎn)角θ，如圖 1 所示。 II 圖 1 帆板控制系統(tǒng)示意圖 二、要求 基本要求 （ 1）用手轉(zhuǎn)動(dòng)帆板時(shí)，能夠數(shù)字顯示帆板的轉(zhuǎn)角θ。 5176。最大誤差的絕對(duì)值不超過(guò) 5176。 根據(jù)題目要求 ,本系統(tǒng)可以分為控制部分 、 信號(hào)檢測(cè)部分 和電源部分。 方案三：采用 Atmel 公司的 89 系列的單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器。 方案二：采用傾角傳感器監(jiān)測(cè)。 4 圖 加速度傳感器角度測(cè)量原理 綜合比較，本系統(tǒng)采用方案一。它的 開關(guān)頻率較高 ， 快速響應(yīng)特性好 ， 動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng) ，產(chǎn)生的數(shù)字脈沖信號(hào)穩(wěn)定可靠。 方案三：采用大功率三極管，二極管，電阻電容等元件。使用起來(lái)十分方便，但是此系統(tǒng)設(shè)計(jì)顯示的內(nèi)容較多，用 LCD1602顯示不完整。采用串行通信接口，具有輸入通道多、性價(jià)比高、易于和單片機(jī)接口的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ,但其 AD轉(zhuǎn) 換精度不能滿足該系統(tǒng)對(duì)帆板角度的準(zhǔn)確測(cè)量。 方案二：采用 APR9600語(yǔ)音錄放集成電路。 （ 3）風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)方案：采用 ULN2803芯片來(lái)做驅(qū)動(dòng)電路。 10 控 制 器 按鍵 風(fēng)扇 驅(qū)動(dòng)電路 3．硬件電路的 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件的基本組成 本系統(tǒng)主要由 主控制 模塊、 驅(qū)動(dòng) 模塊、 采集 模塊、 顯示模塊、 電源模塊組成 其結(jié)構(gòu)框圖如圖 ，幾個(gè)模塊之間相互獨(dú)立且存在聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)信息狀態(tài)的上傳和控制命令的下發(fā)。 ADC0804使用+5V電源供電，選通通道 0輸入模擬信號(hào)， CS、 RD、 WR分別和單片機(jī)的 、 、 ， DB0~DB7分別和單片機(jī)的 P1口的 8個(gè)引腳連接，如圖 。 LCD 顯示模塊電路的設(shè)計(jì) 該顯示電路采用 LCD12864作為顯示器，以串行方式與單片機(jī)通信。其電路圖如下圖 ： 16 圖 語(yǔ)音提示模塊 電源控制模塊電路的設(shè)計(jì) 該電路采用變壓器與三端穩(wěn)壓器相結(jié)合。通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)高電平時(shí)間變長(zhǎng)，低電平時(shí)間相應(yīng)變短，產(chǎn)生的 PWM 脈沖占空比線性 增 大，使得風(fēng)扇從停止?fàn)顟B(tài)，然后均勻加速到某個(gè)速度，從而實(shí)現(xiàn)帆板轉(zhuǎn)角從 0176。 范圍內(nèi)。 系統(tǒng)軟件主流程圖 本系統(tǒng) 軟件采用模塊式設(shè)計(jì)，思路清楚，易于維護(hù)，執(zhí)行效率高。在和他們合作完成此系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中我了解到了團(tuán)隊(duì)合作的重要性。從指導(dǎo)老師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人的道理，在此我要向我的指導(dǎo)老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。因此，在控制算法設(shè)計(jì)中計(jì)算角度 i? 時(shí)，將判斷上一時(shí)刻的控制量 1?i? 是否已經(jīng)超出限制范圍，如果已超出，那么將根據(jù)偏差的符號(hào)，判斷系統(tǒng)輸出是否在超調(diào)區(qū)，由此決定是否將相應(yīng)偏差計(jì)入積分項(xiàng)，如圖 。177。因此采用 PWM 調(diào)速法中的定頻調(diào)寬法實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)風(fēng)扇風(fēng)速穩(wěn)定、均勻的控制。 圖 聲光提示電路 語(yǔ)音播放模塊電路的設(shè)計(jì) 此模塊用 APR9600語(yǔ)音芯片， 利用并行控制，通過(guò)撥動(dòng)撥碼開關(guān) S5來(lái)控制錄放。 圖 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路 14 鍵盤控制模塊電路的設(shè)計(jì) 采用獨(dú)立式按鍵 S S S S4作為單片機(jī)的信息輸入部件控制。測(cè)量角度傳感器的電壓值，再通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換器得到數(shù)字量 )(3 UfDU ? ，最終由DU 與 ? 列出的表格求出轉(zhuǎn)角， 如 圖 。 9 2．系統(tǒng)理論分析與計(jì)算 角度測(cè)量原理 角度傳感器的 內(nèi)部可看作是一個(gè)電位器。 系統(tǒng)各模塊的最終方案 經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和論證 ,決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下： （ 1）控制器方案：采用 STC89C52單片機(jī)控制。 語(yǔ)音播放模塊 方案一：采用 ZY1420A語(yǔ)音模塊。所以我們采用此方案。 方案三：采用 LCD1602液晶顯示，其顯示是采用背光照亮，對(duì)人眼損害很弱，再次 LCD又是一種節(jié)能燈，功耗小，使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不需要外加蕊片組合，可以直接與單片機(jī)連接。 L298N芯片是較常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。 方案三：采用 PWM調(diào)速。則AyAx =tanα即 α =arctan(AxAy ).這樣，根據(jù)以上原理一個(gè) 2 軸加速度傳感器可以測(cè)量在 XY 平面上的傾斜角度。 SYD35D4 有機(jī)械壽命長(zhǎng)，分辨率高，轉(zhuǎn)動(dòng)順滑，動(dòng)態(tài)噪聲小的優(yōu)良性能。其次有接口方便、編程方便、穩(wěn)定性好、精 度高等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵字： STC89C52RC； 液晶顯示； 角度傳感器； PID 算法； A/D 轉(zhuǎn)換器 II III Abstract The system through the adjustment to achieve the board fan speed control of the angle, make the board of the angle change with the wind speed, and can quickly reach a set Angle and remain stable Main STC89C52 microcontroller as the controller is core the keyboard set the board Angle, and then by the A/D converter conversion of data sent to the SCM processing system after the Angel of automatic reach A set, and finally by LCD monitor to show all of the information system Single chip microputer to control PWM pulse output the fan39。 （ 2）間
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