风帆控制-陈果.docVIP

2015年全国大学生电子设计竞赛

帆板控制系统〔Ｆ题〕

【高职高专组】

2015年7月30日

摘要

本文主要介绍了一种帆板控制系统。通过对直流风扇风速的控制，调节风力大小，改变帆板的转角。其主控芯片为STM32F103VET6，通过PWM对电机驱动模块的控制，来调节电机的转速，同时应用电位器和风扇的信号线的返回信号作为反应，对整个调速系统进行PWM闭环调节，以到所预期的角度。并且介绍了在调试过程中的实时监控和数据分析应用等调试手段。

文章着重介绍核心器件的选择、各局部电路、软件的设计和调试手段

1竞赛作品上交及包装密封要求

2011年9月3日晚20:00竞赛结束时，参赛队需要上交的材料包括：①《设计报告》；②制作实物；③《2011全国大学生电子设计竞赛登记表》，必须封入由各校自备的纸箱。密封后的纸箱内部所有物品及纸箱外部不得出现任何校名、参赛队代号、参赛队员姓名及其它暗记，否那么视为无效。纸箱封条由赛区组委会自备，各参赛学校必须按照赛区组委会要求的时间、地点上交。

2.《设计报告》写作与装订要求

《设计报告》文字应控制在8000字以内，第一页为300字以内的设计中文摘要，正文采用小四号宋体字，标题字号自定，一律采用A4纸纵向打印。《设计报告》每页上方必须留出3cm空白，空白内不得有任何文字，每页右下端注明页码。报告用纸由参赛学校自备。

3.《设计报告》的密封方法

竞赛结束时，参赛队应将设计报告密封纸在距设计报告上端约2厘米处装订，然后将参赛队的代码〔代码由赛区组委会统一编制，在发放题目时通知各参赛队〕写在设计报告密封纸的最上方。设计报告装订好后将密封纸掀起并折向报告反面，最后用胶水在后面粘牢。设计报告上不允许出现参赛队的学校、姓名等文字。

目录

TOC\o1-3\h\z\u264791系统方案 1

106301.1智能控制模块的论证与选择 1

17391.2电机驱动模块的论证与选择 1

80141.3角度传感器的论证与选择 1

133111.3显示模块的论证与选择 1

198882系统理论分析与计算 2

250922.1帆板受力的分析和计算 2

17252.1.1帆板转角的原理 2

86102.1.2帆板的受力分析 2

274462.2角度传感器的分析与计算 3

244152.2.1角度传感器的原理 3

289702.2.2角度传感器的计算 3

36242.3电机转速的控制的分析和计算 3

103672.3.1电机转速的控制的分析 3

3125PID算法的计算 3

299073电路与程序设计 4

153343.1电路的设计 4

28505系统总体原理图 4

22702控制系统框图与电路原理图 4

30872声光报警子系统框图与电路原理图 5

4174电源 6

3173.2程序的设计 6

27372程序功能描述与设计思路 6

2653程序流程图 6

83874测试方案与测试结果 7

84054.1测试方案 7

129334.2测试条件与仪器 8

298724.3测试结果及分析 8

427测试结果(数据) 8

29883测试分析与结论 8

187165.设计总结 8

30046.参考文献 9

2301附录1：电路原理图 10

8843附录2：源程序 11

帆板控制系统〔Ｆ题〕

【高职高专组】

1系统方案

本系统主要由智能控制模块、电机驱动模块、角度传感器模块、显示模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1智能控制模块的论证与选择

方案一：选用传统的89C51单片机，它的结构较为先进，功能较强，在原来的根底上增加了更多的电路单元和指令,指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，但是传统的51单片机只有32个独令的IO口且没有ADC模数转换功能和PWM输出功能。

方案二：ST公司的STM32F103VET6是一款高性能、低功耗的32位ARM微处理器，具有高速，内部集成了ADC模数转换，同时还具有丰富的外设资源，可谓功能强大。

通过对系统的综合设计考虑以及外设的要求，我们最终选择了STM32F103VET6这款功能更完善，速度更高的单片机。

综合以上两种方案，选择方案二。

1.2电机驱动模块的论证与选择

方案一：通过用三极管搭建H桥来做电机驱动模块，来控制电机的正反转，通过两个8050和8550搭建成H桥。优点是：结构简单，方便搭建。缺点是