【正文】 系統(tǒng)原理圖 日期： 2020— 03— 5 姓名： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語 題目 帆板控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 專業(yè) 應(yīng)用電子技術(shù) 班級(jí) 姓名 指導(dǎo)教師評語：（ 根據(jù)完成“畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書”規(guī)定工作的情況：創(chuàng)新性評價(jià)、寫作的規(guī)范化程度、存在的問題、是否可以提交答辯等。 23 致 謝 本論文是在老師的精心指導(dǎo)和悉心關(guān)懷下完成，在我的論文完成中有指導(dǎo)老師辛勤的汗水和心血，同時(shí)也有我們團(tuán)隊(duì)辛勤的勞動(dòng)成果，他們給我提供了寶貴 的建議。 遇限削弱積分算法 遇限削弱積分法的基本思想是：一旦控制變量進(jìn) 入飽和區(qū)，將只執(zhí)行削弱積分項(xiàng)的運(yùn)算而停止進(jìn)行增大積分項(xiàng)的運(yùn)算。 積分分離算法 根據(jù) 題目 的 要求，通過操作鍵盤控制風(fēng)力大小，使帆板轉(zhuǎn)角穩(wěn)定在 45176。 范圍變化。其電路如圖 。 如圖 ， 率給定的 PWM波，輸出與公共端接負(fù)載（風(fēng)扇），通過改變 PWM波的占空比 實(shí)現(xiàn) 風(fēng) 扇的均勻變速。 角度監(jiān)測模塊電路的設(shè)計(jì) 12 角度傳感器的內(nèi)部可看做是一個(gè)電位器。 單片機(jī) STC89C52主要用于控制風(fēng)扇速度、角度傳感器數(shù)據(jù)處理并與用戶進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)了帆板角度計(jì)算、風(fēng)力大小控制和帆板角度值設(shè)定并穩(wěn)定角度、最終進(jìn)行聲光提示、語音播報(bào)等功能。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，我們最終選用了方案二。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求和我們對芯片的熟悉程度，我們最終選用了方案三。容易完成本設(shè)計(jì)的要求。 方案二：采用 LCD_12864 液晶顯示，功耗低、無輻射顯示穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，編程控制簡單，使用方便，顯示信息能力強(qiáng)等特點(diǎn)，且分行顯示能夠清晰的看清系統(tǒng)所運(yùn)行的 6 所有信息。 方案二：采用 L298N驅(qū)動(dòng)芯片。 這種調(diào)速方法為有級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速變化率大，輕載下很難得到低速，效率低，故這種調(diào)速方法很少使用。根據(jù)如圖 所示，有 Ax=gsinα， Ay=gcosα。1% ， 旋轉(zhuǎn)扭矩為 MN ?? 41020 ，分辨率高，最為關(guān)鍵的是它采用滾珠軸承的機(jī)械結(jié)構(gòu)方便與帆板軸承相結(jié)合測量角度。 DSP 具有強(qiáng)大的控制和信號(hào)處理能力 ， 片內(nèi)具有快速 RAM 和 flash。通過調(diào)試，使 各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，使 最終轉(zhuǎn)角絕對值誤差不超過 5?。最大誤差的絕對值不超過 5176。范圍內(nèi)變化，并要求實(shí)時(shí)顯示θ。能夠手動(dòng)控制風(fēng)扇吹動(dòng)風(fēng)帆達(dá)到要求角度并能實(shí)時(shí)顯示角度；通過預(yù)先設(shè)定角度控制風(fēng)扇吹動(dòng)風(fēng)帆達(dá)到要求角 度并能實(shí)時(shí)顯示角度；對風(fēng)帆達(dá)到某個(gè)角度后具有聲光報(bào)警功能。分辨力為 2176。要求控制過程在 10秒內(nèi)完成，實(shí)時(shí)顯示θ，并有聲光提示，以便進(jìn)行測試。主要是以 STC89C52RC 單片機(jī)為主控核心， 通過鍵盤設(shè)定帆板角度，再由 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送至單片機(jī)處理后使系統(tǒng)自動(dòng)達(dá)到設(shè)定的角度，最后由 液晶顯示器來顯示系統(tǒng)的所有信息。信號(hào)檢測部分 為角度 測量模 塊（ 測量 帆板的角 度）、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 。 綜合比較，本系統(tǒng)采用方案三 。但是測量角度時(shí)需要將傾角傳感器安裝在帆板上，增加了整個(gè)帆板裝置的重量，同時(shí)傾角傳感器的精度較高，測量時(shí)會(huì)將噪聲信號(hào)帶入控制系統(tǒng)，影響角度測量的精度。 在這種調(diào)速方法中，隨著電動(dòng)機(jī)磁通 Ф 的減小，轉(zhuǎn)矩相應(yīng)地降低。 綜合比較，本系統(tǒng)采用方案三。但由于放大電路很難做到完全一致，當(dāng)電機(jī)的功率較大時(shí)運(yùn)行起來會(huì)不穩(wěn)定，很難精確控制。 電源模塊的選擇 使用交流電 220v供電，搭建獨(dú)立電源模塊，經(jīng)變壓器變壓后，再用 781 7805芯片進(jìn)行穩(wěn)壓。采用單一的 5V電源供電， 性價(jià)比高 、易于與單片機(jī)接口連接，但是我們對此芯片原理不夠熟悉。該芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專利技術(shù)，單片電路可錄放 32～ 60秒，串行控制時(shí)可分 256段以上，并行控制時(shí)最大可分 8段。 （ 5）數(shù)字顯示方案：采用 LCD12864液晶顯示。其結(jié)構(gòu)框圖和電路圖分別如圖 、圖 。 范圍內(nèi) 均勻、穩(wěn)定 變化。 圖 顯示 電路 顯示部分 用 LCD12864來顯示系統(tǒng)中所需的信息，如：“帆板控制系統(tǒng)”、“設(shè)定狀態(tài)”、“設(shè)定角度”、“檢測角度”。過整流橋并利用八個(gè)容量較大的電容濾波，從而得到較為穩(wěn)定的直流電壓。 勻速均勻變化；反之按動(dòng)減 1 鍵也可以實(shí)現(xiàn)帆板轉(zhuǎn) 角從 60176。積分分離算法在控制開始時(shí)不進(jìn)行積分，直至偏差達(dá)到一定閾值后才進(jìn)行積分累計(jì)。其中， A/D 轉(zhuǎn)換子程序流程圖如圖 a 所示（附錄 1），角度測量子程序流程如圖 b 所示（附錄 1），定時(shí)器中斷子程序如圖 所示，讀取鍵值子程序如圖 。 ） 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 答辯委員會(huì)（小組）評語： （根據(jù)學(xué)生答辯回答問題時(shí)知識(shí)面掌握、邏輯思維努能力、口頭表達(dá)能力、回答問題的正確性等綜合填寫） 答辯委員會(huì)（小組）負(fù)責(zé)人（簽名） 年 月 日 。經(jīng)測試系統(tǒng)可以完成：①人為改變帆板轉(zhuǎn)角，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測帆板的轉(zhuǎn)角度數(shù)；②按鍵控制風(fēng)力、系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測帆板轉(zhuǎn)角；③按鍵控制風(fēng)力、系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測穩(wěn)定的帆板轉(zhuǎn)角（ 10s內(nèi)）；④鍵盤設(shè)定轉(zhuǎn)角，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測帆板轉(zhuǎn)角（ 5s 內(nèi)）；⑤間距變化，鍵盤設(shè)定轉(zhuǎn)角，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測帆板轉(zhuǎn)角（ 5s 內(nèi)）這 5 項(xiàng)的基本要求和發(fā)揮部分的功能。因此，圖 積分分離法克服積分飽和 18 假設(shè)要求帆板穩(wěn)定在 0? ，現(xiàn)確定一個(gè)范圍 ?? ??0 （ ??? 3? ） ，調(diào)整按鍵增大 PWM波的占空比，逐漸增大風(fēng)帆的轉(zhuǎn)角 x? ，不斷將 x? 與 ?? ??0 進(jìn)行比較，如果 ?? ?0 x? ?? ??0 ，表明風(fēng)帆轉(zhuǎn)角已經(jīng)達(dá)到題目要求的精度范圍，保持風(fēng)扇轉(zhuǎn)速即可，反之亦然。 勻速變化。其電路圖如下圖 ： 圖 電源電路圖 17 4 .軟件設(shè)計(jì) 控制算法 定頻調(diào)寬法 在 題目要求為 一定 間距時(shí)，通過操作鍵盤控制風(fēng)力大小，使帆板轉(zhuǎn)角在 0～ 60176。 15 聲光提示模塊電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到帆板轉(zhuǎn)角達(dá)到設(shè)定的角度時(shí) ，單片機(jī) 電平信號(hào)，由 PNP型三極管驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器，發(fā)出提示聲音，同時(shí) 出低電平信號(hào)，使發(fā)光二極管 D13發(fā)光報(bào)警。 同時(shí) ULN2803在輸入 5V工作電壓下 可最大驅(qū)動(dòng)電壓50V、電流 650mA的負(fù)載 ， 因此 可選用 ULN2803構(gòu)成 風(fēng)扇 驅(qū)動(dòng) 電路。通過調(diào)節(jié)按鍵來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)