帆板控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2024-10-04 16:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 滑調(diào)節(jié)，保證調(diào)節(jié)過(guò)程中本身對(duì)風(fēng)扇的影響最低，但是 L298N的發(fā)熱太快不能長(zhǎng)時(shí)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(gè) H橋，通過(guò)對(duì)各路信號(hào)放大來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，原理簡(jiǎn)單。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(lái)會(huì)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(diǎn)亮度高、成本低，易于單片機(jī)編程，但是顯示時(shí)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(wú)輻射顯示穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)，編程控制簡(jiǎn)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。單片機(jī)可以通過(guò)軟件編程，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)液晶的顯示的控制與設(shè)定。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。 考慮到本設(shè)計(jì)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(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。 5V電源為單片機(jī)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(duì)于干電池有恒定的電壓和電流。容易完成本設(shè)計(jì)的要求。所以我們采用此方案。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的選擇 方案一： TLC1543美國(guó) TI司生產(chǎn)的多通道 10位 模數(shù)轉(zhuǎn)換器。采用串行通信接口，具有輸入通道多、性?xún)r(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(mǎn)足該系統(tǒng)對(duì)帆板角度的準(zhǔn)確測(cè)量。 方案二：采用 8位的 A/D轉(zhuǎn)換器 MAX1113構(gòu)成 A/D轉(zhuǎn)換電 7 路。采用單一的 5V電源供電， 性?xún)r(jià)比高 、易于與單片機(jī)接口連接，但是我們對(duì)此芯片原理不夠熟悉。 方案三： ADC0804是屬于連續(xù)漸進(jìn)式（ Successive Approximation Method）的 A/D轉(zhuǎn)換器，它是 8位，即分辨率為 1/256，轉(zhuǎn)換值介于 0～ 255之間，采用單一的 5V電源供電。這類(lèi)型的 A/D轉(zhuǎn)換器除了轉(zhuǎn)換速度快（幾十至幾百 us）、分辨率高外，還有價(jià)錢(qián)便宜的優(yōu)點(diǎn)，普遍被應(yīng)用于微電腦的接口設(shè)計(jì) 上。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求和我們對(duì)芯片的熟悉程度，我們最終選用了方案三。 語(yǔ)音播放模塊 方案一：采用 ZY1420A語(yǔ)音模塊。 ZY1420A內(nèi)部使用ISD1420作為主控芯片 ,雖然它實(shí)現(xiàn)的聲音較好，但外圍電路復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)的要求高，價(jià)格昂貴，性?xún)r(jià)比不高，對(duì)工業(yè)來(lái)說(shuō)，不利于產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。 方案二：采用 APR9600語(yǔ)音錄放集成電路。這是一種永久記憶型語(yǔ)音錄放電路，可重復(fù)錄放 10萬(wàn)次。該芯片采用多電平直接模擬量存儲(chǔ)專(zhuān)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。 具有價(jià)格便宜、多種手動(dòng)控制方式、分段管理方便、多段控制時(shí)電路簡(jiǎn)單、采樣速度及錄放音時(shí)間可調(diào)、每個(gè)單鍵均有開(kāi)始 8 停止循環(huán)多種功能等特點(diǎn)。完全可以滿(mǎn)足題目要求。 根據(jù)本設(shè)計(jì)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(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。 （ 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(gè)系統(tǒng)提供恒定的電壓與電流。 （ 3）風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)方案：采用 ULN2803芯片來(lái)做驅(qū)動(dòng)電路。 （ 4）角度測(cè)量方案： 由 SYD35D4角度傳感器和 ADC0804構(gòu)成角度測(cè)量電路。 （ 5）數(shù)字顯示方案：采用 LCD12864液晶顯示。 （ 6）鍵盤(pán)模塊設(shè)計(jì)方案： 4個(gè)獨(dú)立按鍵。 此外，聲光提示模塊使用高亮度的 LED和蜂鳴器，語(yǔ)音模塊使用 APR9600語(yǔ)音播報(bào)模塊，使人們能夠清晰的知道角度的位置所在。 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(hù)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(yǔ)音播報(bào)等功能。 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。當(dāng)它工作時(shí)，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的角度和電位器的電阻值滿(mǎn)足函數(shù)關(guān)系式 )(1 ?fR? ，然后將電阻和角度的關(guān)系轉(zhuǎn)換成電壓和電阻的關(guān)系 )(2 RfU? ，再通過(guò) A/D轉(zhuǎn)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(guān)系式 )(4 ?fUD ? ，最后列出 DU 與 ? 的表格求出角度。 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)。 圖 系統(tǒng)控制框圖 各部分硬件電路模塊設(shè)計(jì) 主控制電路模塊設(shè)計(jì) 主控制電路主要有單片機(jī)，獨(dú)立按鍵等部分組成，通過(guò)控制主電路來(lái)控制 系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn) 題 目 的要顯示 按鍵 控 制 器 驅(qū)動(dòng)電路 電機(jī) 傳感器 11 求。其結(jié)構(gòu)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(shè)定鍵5VY112M H ZC1C2+ C3RQ1Q2D1RX風(fēng)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
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