帆板控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(編輯修改稿)
2025-07-15 13:01 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 選擇方案一：采用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，風(fēng)扇運(yùn)行起來(lái)穩(wěn)定，可靠性強(qiáng)。因此可選用ULN2803構(gòu)成風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路。方案二：采用L298N驅(qū)動(dòng)芯片。L298N芯片是較常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性能，可用單片機(jī)的I/O口提供信號(hào)，其輸出的PWM 脈沖控制直流電機(jī)，能夠?qū)﹄姍C(jī)轉(zhuǎn)速的上升與下降進(jìn)行平滑調(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?？紤]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7817805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u(mài)s）、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7807812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。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，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，再通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器得到電壓數(shù)字量，即得到電壓數(shù)字量與角度的關(guān)系式，最后列出與的表格求出角度。 3．硬件電路的設(shè)計(jì)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、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)。顯示按鍵控制器驅(qū)動(dòng)電路電機(jī)傳感器 系統(tǒng)控
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