全国电子设计大赛论文-帆板控制系统论文

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1、赛区：江西赛区赛区编号：JXB13002测试人签字：帆板控制系统（F题）摘要：本帆板控制系统由8位MCU为主控制器，通过AD转换，对红外接收管接收的模拟量进行采样，先通过TLC2543变换运算，把模拟量转变成数字量，从而测出帆板的转动角度，然后把信号反馈回去，再由主控制器去控制L298N去控制直流电机转动的方向及转速，从而达到控制帆板的转动的角度以及对其的测量。在另一模式下，可以通过按动按键逐步调节风扇转速去调节帆板的转动角度，也可以直接设置帆板需要转动的角度，让系统自行将帆板吹到设置的角度,测量精度高达±2度，能够准确的测量和调节帆板的角

2、度，是一个价格及性能综合考虑的方案。关键词：TLC2543MCUL298N角度控制1方案论证与比较1.1采样方法比较与选择方案一：用TLC254312AD转换芯片配合电位器对信号进行采集，通过电位器跟随帆板旋转产生的电阻变化作为变化模拟信号，然后由TLC2543对电位器变化的模拟信号进行A/D转换和采集，最后送MCU处理。但是电位器变化阻值误差太大，导致所测角度不准。方案二：用霍尔传感器安装到帆板上然后将些许小磁铁安装到一个圆盘上，用MCU直接检测霍尔的信号，然后去计算帆板转过的角度，但是由于磁铁安装少了，测量的精度不够，磁铁太多又会使霍尔

3、的信号不变，从而测量不到角度，该方案较难实现。方案三：在帆板的机架安装红外对管，帆板转动时红外接收的光信号，随帆板转动而变化，红外接收的光信号模拟量，运用A/D读回模拟量，在单片机程序中进行角度转换及计算，处理方便，所测角度也准确度大大提高。所以该设计采用红外对管来采集帆板偏转的角度信号。1.2处理器的比较与选择由于51系列优点之一是它从内部的硬件到软件有一套完整的按位操作系统，称作位处理器，或布尔处理器。它不光能对片内某些特殊功能寄存器的某位进行处理，如传送、置位、清零、测试等，还能进行位的逻辑运算，其功能十分完备，使用起来得心应手。虽然

4、其他种类的单片机也具有位处理功能，但能进行位逻辑运算的实属少，89C51系列单片机价格便宜，功能相对够用，抗干扰能力强，Flash存储容量大，兼容做的很好，应用广泛，所以在帆板控制系统中是很好的选择。24赛区：江西赛区赛区编号：JXB13002测试人签字：1.3转换方案方案一：采用TLC2543，TLC2543为12为串行模数转化芯片，使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转化过程，在输入电压为0---5V时，电压精度可达到1.2mv。由于采用串行结构，能够节省51单片机的IO口资源，价格适中，外围电路简单等，稳定可靠。方案二：ADC0832是

5、并行接口的8位A/D转换器，ADC0832转换速度慢，转换精度第，在此很难达到系统设计要求。1.4数据显示方案方案一：采用字符型LCM1602液晶显示器。该显示器件低功耗、尺寸小，超薄轻巧，价格便宜，编程方便，由于在整个系统设计中只需显示转动角度和当前角度，所以从性价比上，本设计选用LCM1602液晶显示装置。方案二：采用LCM12864汉字显示器件，该器件价格较高，编程复杂，主要考虑设计成本和完成功能的方面，在本设计中没有采用LCM12864图文显示装置。1.5电源选择方案方案一：采用10节1.5V干电池供电，电压达到15V经7812稳压

6、后给直流电机供电，然后将12V电压再次降压、稳压后给单片机系统和其他芯片供电。但干电池电量有限，使用大量的干电池给系统调试带来很大的不便，因此，我们放弃了这种方案。方案二：直接通过市电降压，经LM7812和LM7805稳压后分别给直流电机、MUC主控芯片等供电，电机的启动和停止时产生的电磁干扰相对较小，能够保证整个系统能够可靠工作，同时电路也易于制作，故采用此方案。1.6电机的选择方案一：步进电机：精度高，但转速慢，不能提供快速旋转带动扇叶吹动帆板。方案二：伺服电机：耐环境方面还是比较好的，但是编码器部分非常脆弱，不能撞击或敲击。抗电磁干扰

7、要求也高（线缆部分）。相比之下精度也要高些，但是价格昂贵，用在帆板控制系统中确实有点不适。方案三：直流电源：比同等级交流电机有更大的起动转矩、调速性能好、调速方式成熟，调速方式简单，易控制，是帆板控制的最佳选择。1.7键盘选择24赛区：江西赛区赛区编号：JXB13002测试人签字：方案一：选择独立按键，独立键盘具有结构简单，程序简单，但是程序量大，占用单片机存储空间大，由于本系统需要16个按键来完成系统的所有功能，因此如果采用独立按键会占用大量I/O口，浪费单片机资源。方案二；矩形键盘程序复杂，但是程序占用内存量小，并且节省了I/O口，可以

8、有效的利用单片机资源。所以本系统采用矩阵键盘来实现。2系统设计2.1总体设计整体系统的设计思路为红外的信号经过一个10k的电阻分压以后，送到10位AD转换TLC2543，由于需要