帆板控制(F题)-xin.doc

《帆板控制(F题)-xin.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2011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】1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°的自由调节；模式三下，通过按键设置指定角度，控制风扇转速，使帆板的偏转角度达到设定值。本系统灵活可调、控制准确，性能稳定。关键词：自动控制AT89C52单片机多级调速1目录11系统方案本系统主要

2、采用了闭环控制系统对整个系统电路实现联动控制。闭环框图如图1所示电路由控制模块、显示模块、驱动模块、传感器模块、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方案一：采用凌阳公司的16位单片机。方案二：采用Atmel公司的AT89S52单片机。对于方案一，它是16位控制器，具有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。但是价格比较贵。对于方案二，AT89C52是一个低功耗、性能优良、价格便宜的8位单片机，片内含8k空间的F

3、lash只读存储器，具有128B的随机存取数据存储器（RAM），32个IO口，3个16位定时器/计数器。89C52还可工作于低功耗模式性价比很高，对于我们的使用它完全能满足要求。综合考虑采用方案二。1.2显示模块的论证与选择方案一：采用数码管显示角度，动态扫描显示方式。方案二：采用液晶显示屏LCD显示角度。对于方案一，该方案成本低廉，显示角度明确醒目，功耗低，显示驱动程序的编写也相对简单。不足之处是数码管可以显示的字符有限，显示单一。对于方案二，液晶显示屏具有显示字符优美，不但能显示数字还能显示字符甚至图形的优

4、点，人机界面友好，这是数码管无法比拟的。综合考虑采用方案二。1.3驱动模块的论证与选择方案一：采用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。1616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。综合考虑采用方案二。1.4传感器模块的论证与选择方案一：采用光电二极

5、管电路，接收光信号的多少和帆板偏转的角度成正比，并将光信号转换为电压信号，来反映角度的变化。方案二：采用SC60C角度传感器专用芯片，通过角度的改变输出的电压相应发生变化。它的抗冲击能力强，能耗低，性能稳定。对于方案一，该电路结构简单、价格低廉。但在实际运用中测量精度太小，环境适应能力不高，无法满足系统要求。对于方案二，该芯片性能稳定，测量精度高，外围元件少，使用方便，符合要求。综合考虑采用方案二。1.5电源模块的论证与选择方案一：采用12V直流电池经7805稳压后给单片机和其他芯片供电。方案二：采用220V交

6、流电经变压器降压，整流后再采用LM2576将电压稳至5V和12V。对于方案一，7805压降过大，使7805消耗的功率过大，导致7805发热量过大。对于方案二，2576的输出电流最大可至3A，完全满足系统要求。综合考虑采用方案二。1.6系统模块选择总体论述综上所述，本系统采用AT89C52单片机为主控芯片，L298N为电机驱动芯片，12V的直流电机，SC60C角度传感器，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2.1电机转速的分析本系统通过调节电

7、机的转速来控制帆板偏转的角度。采用直流电机带动风扇产生风力，单片机控制电机转速，构成直流调速器。单片机通过脉冲宽度调制（PWM）进行调速。1616在PWM调速中，通过改变脉冲处于高电平的时间长短来改变电机的转速。改变处于高电平的时间也就是改变脉冲的占空比。占空比越高，电机被高电平触发的时间越长，电机的转速就越快。PWM的脉冲周期为T，高电平时间为Rpwm，低电平时间为t0，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

8、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系统总体框图本系统由单片机AT89C52、电机驱动电路、角度传感器