帆板控制系统(题)-xin.docVIP

2011年全国大学生电子设计竞赛 （题）  摘 要 本设计为一种帆板控制系统，以AT89C52单片机作为控制平台，通过改变风扇的转速来改变帆板的偏转角度，并实时显示偏转角度。在模式一下，当用手改变帆板的偏转角度时，LCD能实时显示偏转角度；在模式二下，通过按键调节风扇的转速，可实现帆板偏转0°~ 60°的1 系统方案 本系统主要由模块、模块、模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 图1 闭环控制系统框图 1.1 控制模块的论证与选择 89C52还可工作于低功耗模式综合考虑采用的论证与选择 综合考虑采用的论证与选择 MOS管驱动电路。 方案二：采用LM298N电机驱动芯片，LM298N可以通过单片机实行PWM调速。 对于方案一，由于MOS管的三个管脚之间有寄生电容存在，寄生电容的存在使得在设计或选择驱动电路的时候要考虑有效接地。方案二，LM298N是专门的电机驱动芯片，能连接主控芯片实现电机转速的实时调节，该芯片驱动能力强劲，性能稳定，完全用程序进行控制。 综合考虑采用1.4 传感器模块的论证与选择 综合考虑采用1.5 电源模块的论证与选择综合考虑采用ADC0809模数转换芯片，和LCD1602液晶显示面板最终构成完整的帆板控制系统电路。 2 系统理论分析与计算0，则T=Rpwm+t0，在保证T不变的情况下改变Rpwm，即可改变电机的速度。 2.2 角度显示的分析 本系统中使用SC60C角度传感器，它通过电压的变化来体现角度的变化。 角度变化经过传感器变成电压信号，经过模数转换电路输入单片机。电压的变化来表现角度的变化计算过程：测出帆板偏转0°~ 60°时，电压的变化区间，然后通过等式b=a/65得出平均每度对应的电压值，最后在C语言编程中通过c=r/b得出角度c（其中r为取样电压值）。 3 电路与程序设计 3.1 电路的设计 3.1.1系统总体框图系统总体框图如图所示 图 系统总体框图 3.1.2 子系统电路图 子系统子系统电路 图子系统电路3.1.3 驱动电路子系统电路图子系统电路L298N构成。L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。可以方便驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。输出电压最高可达50V，可以直接通过电源来调节输出电压；可以直接用单片机的IO口提供信号；而且电路简单，使用方便。 图子系统电路 图5 角度传感器SC60C 3.1.5 模数转换电路原理图 角度传感器SC60C的输出电压是模拟信号，需经模数转换后才能送入单片机AT89C52。模数转换电路采用ADC0809芯片构成。ADC0809是逐次逼近式A/D转换器，带有8位A/D转换器、8路多路开关以及与微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。 模数转换电路原理图如图6所示。 图5 模数转换子电路原理图 3.1.6 电源 电源由变压、滤波、稳压组成。为整个系统提供5V12V电压，确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单，都采用三端稳压管实现，故不作详述。 3.2程序的设计 3.2.1程序功能描述与设计思路 1、程序功能描述 根据题目要求软件部分主要实现1）键盘实现功能：。 2）显示部分：显示2、程序设计思路3.2.2 程序流程图 1、主程序流程图主程序流程图 图6 主程序流程图2、子程序流程图子程序流程图 图7 显示子程序流程图3、子程序流程图子程序流程图 图8 反馈调节子程序流程图 11° 22° 34° 45° 53° 61° 70° 显示角度 10° 20° 30° 40° 50° 60° 67° 误差 1° 2° 4° 5° 3° 1° 3° 5 结论 综上所述，本系统实现了以下功能： （1）用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角θ。显示范围为0~60°，分辨力为2°，绝对误差≤5°。 （2）当间距d=10cm时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ能够 在0~60°范围内变化，并实时显示θ。 （3）当间距d=10cm时，操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ稳定在45°5°范围内。有声光提示， （4）当间距d=10cm时，通过键盘设定帆板转角，其范围为0~60°。 （5）间距d在7~15cm范围内任意选择，通过键盘设定帆板转角，范围为0~60°。 （6）在上述功能全部实现的基础上我们加入了模式三，它为“自然风”的设计，能够输出自然舒适的风力。 参考文献 【1】《智能电子创新制作》 陈继荣 科学出版社 2007年第一版 【2】《基于PROTEUS的电路机单片机系统设计与仿真》 张润景、张丽娜 北京航空航天大学出版社 2006年5月第一版 【3】《全国大学生电子设计竞赛培训教程》 黄智伟 北京航空航天大学