【正文】 ） 指導(dǎo)教師（簽名） 年 月 日 答辯委員會(huì)（小組）評(píng)語(yǔ)： （根據(jù)學(xué)生答辯回答問(wèn)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(wèn)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 。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。經(jīng)測(cè)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(cè)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(cè)帆板轉(zhuǎn)角；③按鍵控制風(fēng)力、系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)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(cè)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(cè)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。其中， A/D 轉(zhuǎn)換子程序流程圖如圖 a 所示（附錄 1），角度測(cè)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 。 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。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 。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。積分分離算法在控制開(kāi)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)。 范圍內(nèi)。177。 勻速變化。 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。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。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。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(guò)操作鍵盤控制風(fēng)力大小，使帆板轉(zhuǎn)角在 0～ 60176。過(guò)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。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。 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(kāi)關(guān) S5來(lái)控制錄放。 15 聲光提示模塊電路的設(shè)計(jì) 當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)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。 圖 顯示 電路 顯示部分 用 LCD12864來(lái)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(cè)角度”。 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。 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。 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。 范圍內(nèi) 均勻、穩(wěn)定 變化。 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 。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 。通過(guò)調(diào)節(jié)按鍵來(lái)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂骑L(fēng)速的大小、風(fēng)扇的啟動(dòng)與停止以及設(shè)定范圍內(nèi)角度的調(diào)節(jié)。其結(jié)構(gòu)框圖和電路圖分別如圖 、圖 。 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)。 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。 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。 （ 5）數(shù)字顯示方案：采用 LCD12864液晶顯示。 （ 3）風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)方案：采用 ULN2803芯片來(lái)做驅(qū)動(dòng)電路。 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。完全可以滿足題目要求。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。 方案二：采用 APR9600語(yǔ)音錄放集成電路。 語(yǔ)音播放模塊 方案一：采用 ZY1420A語(yǔ)音模塊。這類型的 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。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(duì)此芯片原理不夠熟悉。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。所以我們采用此方案。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。 電源模塊的選擇 使用交流電 220v供電，搭建獨(dú)立電源模塊，