帆板控制系统设计--毕业设计.doc

长沙师范学校 电子信息工程 系 计算机应用（实时控制） 专业 09 级 毕业论文（设计） 题目: 帆板控制系统设计 姓名 ： 陈 欣 学号 ： 2009540930104 指导教师（签名）： 李列文 2011年 11 月 8 日 帆板控制系统 摘 要 通过分析帆板控制系统的任务和基本要求，设计制作了帆板控制系统。系统主要是由电源电路、中央处理器、运算放大电路、角度检测电路、AD/DA转换电路、帆板偏转机构以及显示系统等部分组成。系统可通过独立键盘预设倾角或设置风扇转速。控制风扇直流电机转速，则采用模糊PI算法实现风扇电机转速闭环控制，利用PWM结合增量式PI算法进行自动调节控制。STC89C52单片机为控制核心，通过单轴倾角传感器SCA60C水平固定在帆板转轴上，达到实时检测帆板角度的目的，并利用STC89C52的定时器实现脉宽调制，以L298芯片为驱动芯片从而控制风扇转速实现帆板的转动角度设定目 录1、绪论 1 2、总体设计 4 2.1设计风扇控制系统总体方案 2.2设计分析 2.2.1基 5 2.2.2补充部分 2.3器件选定 6 2.3.1选定主控器 2.3.2选定角度传感器 2.3.3选定显示模块 2.3.4选定电机驱动模块 2.4风扇控制电路 2.5角度检测原理 2.6控制算法 3、系统详细设计 3.1电路设计 3.2程序设计 4、测试 4.1测试方法 16 4.2数据处理 4.3结果分析 附录 19 参考文献 1、绪论 随着电子技术、信息技术和自动控制技术的飞速发展，近来单片机等微型处理器在控制方面的应用也越来越多。随之逐渐渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹导航装置，飞机上仪表的控制，网络通讯与数据传输，工业自动化实时控制和数据处理，广泛使用的各智能IC卡，轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具等等，这些都离不开单片机。体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，实现诸如电压、功率、频率、流量、湿度、温度、速度、厚度、长度、角度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化微型化功能比起采用电子或数字电路更加强大。单片机可以构成工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等形式多样的控制系统、数据采集系统体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等STC89C52单片机为控制核心.1设计风扇控制系统总体方案 系统主要由STC89C52单片机主控器模块、SCA60C单轴角度检测模块、12位A/D转换模块TLC2543芯片、电机驱动芯片L298以及键盘显示模块等组成其中LCD1602数据口接P0口。Rw接P2.5、Rs接P2.6、En接P2.7；A/D转换芯片TLC2543的Clk接P2.0、Din接P2.1、Dout接P2.2、Cs接P2.3。.2设计分析 .2.1基础一，系统通过角度传感器SCA60C实时测量角度并通过电压值发送到主控单片机STC89C52，通过A/D芯片TLC2543转换为数值，单片机得到数值后实在显示模块LCD1602上显示出来。 二，通过按键设置风速大小并通过电机驱动芯片L298来改变直流风扇电机的脉宽调制来改变风扇转速，从而改变帆板的倾斜角度，并通过问题一的解决方案实时显示出帆板的角度值。 三，可在系统调试的时候测出帆板与风扇距离为10厘米且帆板被风扇吹起45度时电机的占空比并存入程序中，当通过按键显示模块设置帆板转角为45度时，调用45度所对应的脉宽调制来控制电机转速，使帆板倾角呈现45度来达到题目要求。 .2.2补充部分 可在其三的基础上，将帆板与风扇距离为10厘米时帆板被风扇吹起的角度从0度到60度的风扇直流电机的脉宽调制（PWM）测量出来，整理成表格写入程序，当设定需要达到某个角度时只需查表调用对应角度的PWM值控制风扇电机即可让帆板倾角达到设定的角度值。 由于帆板与风扇的距离不定，所以前面所做的角度与脉宽调制（PWM）对应表格肯定与实际情况会存在误差。系统将通过软件实现增量式PI智能控制算 法，通过传感器实时反馈角度值并不断调整误差，直至达到设定角度值为止。 2.3器件选定 2.3.1选定主控器 用FPGA来产生直流风扇的控制PWM信号。易于产生PWM波形，FPGA的成本太高性价比不高。用单片机作为直流风扇的控制单元。使PWM信号的脉冲宽度实现微秒级的变化，从而提高直流风扇电机的转动。单片机完成控制算法，再将计算结果转化为PWM信号输出到直流风扇电机，由于单片机系统是一个数字系统，其控制信号的变化完全依靠硬件计数，所以受外界