【文章內容簡介】 滑調節(jié)，保證調節(jié)過程中本身對風扇的影響最低，但是 L298N的發(fā)熱太快不能長時間工作。 方案三：采用大功率三極管，二極管，電阻電容等元件。用上述元件搭建兩個 H橋，通過對各路信號放大來驅動電機，原理簡單。但由于放大電路很難做到完全一致，當電機的功率較大時運行起來會不穩(wěn)定，很難精確控制。 綜合比較，本系統(tǒng)采用方案一。 顯示模塊的選擇 方案一：用 LED 顯示，優(yōu)點亮度高、成本低，易于單片機編程，但是顯示時占用 I/O口多，顯示信息 量不足。 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，編程控制簡單，使用方便，顯示信息能力強等特點，且分行顯示能夠清晰的看清系統(tǒng)所運行的 6 所有信息。 方案三：采用 LCD1602液晶顯示，其顯示是采用背光照亮，對人眼損害很弱，再次 LCD又是一種節(jié)能燈，功耗小，使用壽命長等優(yōu)點，不需要外加蕊片組合，可以直接與單片機連接。單片機可以通過軟件編程，來實現(xiàn)對液晶的顯示的控制與設定。使用起來十分方便，但是此系統(tǒng)設計顯示的內容較多，用 LCD1602顯示不完整。 考慮到本設計的要求，我們 選擇方案二。 電源模塊的選擇 使用交流電 220v供電，搭建獨立電源模塊，經變壓器變壓后，再用 781 7805芯片進行穩(wěn)壓。 5V電源為單片機及其他傳感器、顯示屏等模塊供電。使用 220v交流電不僅能保證電量充足，而且相對于干電池有恒定的電壓和電流。容易完成本設計的要求。所以我們采用此方案。 A/D 轉換模塊的選擇 方案一： TLC1543美國 TI司生產的多通道 10位 模數(shù)轉換器。采用串行通信接口，具有輸入通道多、性價比高、易于和單片機接口的特點，可廣泛應用于各種數(shù)據采集系統(tǒng) ,但其 AD轉 換精度不能滿足該系統(tǒng)對帆板角度的準確測量。 方案二：采用 8位的 A/D轉換器 MAX1113構成 A/D轉換電 7 路。采用單一的 5V電源供電， 性價比高 、易于與單片機接口連接，但是我們對此芯片原理不夠熟悉。 方案三： ADC0804是屬于連續(xù)漸進式（ Successive Approximation Method）的 A/D轉換器，它是 8位，即分辨率為 1/256，轉換值介于 0～ 255之間，采用單一的 5V電源供電。這類型的 A/D轉換器除了轉換速度快（幾十至幾百 us）、分辨率高外，還有價錢便宜的優(yōu)點，普遍被應用于微電腦的接口設計 上。 根據本設計的要求和我們對芯片的熟悉程度，我們最終選用了方案三。 語音播放模塊 方案一：采用 ZY1420A語音模塊。 ZY1420A內部使用ISD1420作為主控芯片 ,雖然它實現(xiàn)的聲音較好，但外圍電路復雜，實現(xiàn)的要求高，價格昂貴，性價比不高，對工業(yè)來說，不利于產品的大規(guī)模生產。 方案二：采用 APR9600語音錄放集成電路。這是一種永久記憶型語音錄放電路，可重復錄放 10萬次。該芯片采用多電平直接模擬量存儲專利技術，單片電路可錄放 32～ 60秒，串行控制時可分 256段以上，并行控制時最大可分 8段。 具有價格便宜、多種手動控制方式、分段管理方便、多段控制時電路簡單、采樣速度及錄放音時間可調、每個單鍵均有開始 8 停止循環(huán)多種功能等特點。完全可以滿足題目要求。 根據本設計的要求，我們最終選用了方案二。 系統(tǒng)各模塊的最終方案 經過仔細分析和論證 ,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單片機控制。 （ 2）電源方案：采用變壓器降壓、三端穩(wěn)壓器 780 7812穩(wěn)壓后給整個系統(tǒng)提供恒定的電壓與電流。 （ 3）風扇驅動方案：采用 ULN2803芯片來做驅動電路。 （ 4）角度測量方案： 由 SYD35D4角度傳感器和 ADC0804構成角度測量電路。 （ 5）數(shù)字顯示方案：采用 LCD12864液晶顯示。 （ 6）鍵盤模塊設計方案： 4個獨立按鍵。 此外，聲光提示模塊使用高亮度的 LED和蜂鳴器，語音模塊使用 APR9600語音播報模塊，使人們能夠清晰的知道角度的位置所在。 單片機 STC89C52主要用于控制風扇速度、角度傳感器數(shù)據處理并與用戶進行交互，實現(xiàn)了帆板角度計算、風力大小控制和帆板角度值設定并穩(wěn)定角度、最終進行聲光提示、語音播報等功能。 9 2．系統(tǒng)理論分析與計算 角度測量原理 角度傳感器的 內部可看作是一個電位器。當它工作時，轉軸旋轉的角度和電位器的電阻值滿足函數(shù)關系式 )(1 ?fR? ，然后將電阻和角度的關系轉換成電壓和電阻的關系 )(2 RfU? ，再通過 A/D轉換器得到電壓數(shù)字量 )(3 UfUD ? ，即得到電壓數(shù)字量與角度的關系式 )(4 ?fUD ? ，最后列出 DU 與 ? 的表格求出角度。 10 控 制 器 按鍵 風扇 驅動電路 3．硬件電路的 設計 系統(tǒng)硬件的基本組成 本系統(tǒng)主要由 主控制 模塊、 驅動 模塊、 采集 模塊、 顯示模塊、 電源模塊組成 其結構框圖如圖 ，幾個模塊之間相互獨立且存在聯(lián)系，實現(xiàn)信息狀態(tài)的上傳和控制命令的下發(fā)。 圖 系統(tǒng)控制框圖 各部分硬件電路模塊設計 主控制電路模塊設計 主控制電路主要有單片機，獨立按鍵等部分組成，通過控制主電路來控制 系統(tǒng)的正常運行，從而實現(xiàn) 題 目 的要顯示 按鍵 控 制 器 驅動電路 電機 傳感器 11 求。其結構框圖和電路圖分別如圖 、圖 。 圖 主控電路框圖 S1切換鍵S2加一鍵S3減一鍵S4設定鍵5VY112M H ZC1C2+ C3RQ1Q2D1RX風扇P P P P P + 24 VE A /V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E /P30T X D11R X D10V C C40GND20U1805 15V1 2 3 4 5 6 7 816 15 14 13 12 11 10 9R P 18R