2011年全国大学生电子设计竞赛-帆板控制系统（f题）

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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】2011年9月3日12摘要本帆板控制系统，采用台式计算机散热风扇作为系统的风源，用塑化板做帆板。采用STC89C52作为系统的核心，通过PWM方式来控制直流电机的运转速度，从而控制帆板偏转的角度。传感器采用ＷＤＤ３５角度传感器（精密电阻式），该传感器具有机械寿命长、分辨率高、转动顺滑、动态噪声小的优良性能，从而保证本系统的稳定性。用LCD器件RT12864M作为系统的显示器件，界面友好，能够显示系统的工作模式和实时角度，通过按键还可设置电机的转速从而调整帆板的偏转角度。软件采

2、用查表法（自行设计）调整电动机需要的脉冲个数，节省大量CPU资源和程序存储空间，代码简洁，便于设计和调试。关键词：STC89C52PWM精密电阻式查表法LCD12目录1系统方案21.1的论证控制系统的论证与选择21.2显示模块与选择22系统理论分析与计算42.1传感器电压采集的分析与计算42.2PWM调速的分析和计算53电路与程序设计73.1电路的设计73.1.1系统总体框图及电路原理图73.1.2控制系统子系统电路原理图73.1.3键盘子系统电路原理图83.1.4风扇驱动子系统电路原理图83.2程序的设计133.2.1程序功能描述与设计思

3、路133.2.2程序流程图134测试方案与测试结果154.1测试方案154.2测试条件与仪器154.3测试结果及分析154.3.1测试结果(数据)154.3.2测试分析与结论155扩展部分16参考文献16附录1：电路原理图1附录2：材料清单2附录3：源程序312帆板控制系统（Ｆ题）【高职高专组】1系统方案本系统主要由控制系统模块模块、显示模块、角度传感器模块、风扇驱动模块、报警模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。1.1控制系统的论证与选择　　风扇模块是整个系统的关键，它决定整多个系统的稳定性，需要有稳定的风力，良好的风向，放置稳定。方案

4、一：采用自制12V的直流电的风扇，造价低，但不易固定，风向不集中，帆板倾角不稳定，无法准确采集角度数据，增加系统的不可用性。方案二：采用上海AVC生产的F1225型台式计算机的散热风扇，采用１２Ｖ直流供电，风力强劲，风向稳定，且利于固定　综合以上两种方案，选择方案二。1.2显示模块的论证与选择　　显示模块是人和机器的交流部分，需要有良好的显示效果，易于读数，便于直接读取数据。方案一：采用长沙太阳人生产的SMC1602A字符型液晶，该液晶价格便宜，但不能显示汉字，不利于多种显示，从而限制了整个形同的人性化。方案二：采用深圳市华创信电子有限公司

5、的RT12864M图形液晶，该液晶不但可以显示数字，字母，还可以显示图形、汉字。具有外形大方，易于直接读取数据等优点　　综合以上两种方案，选择方案二。1.3角度传感器模块的论证与选择　　12角度传感器是将角度转化为非电量的器件，要求旋转灵活，有良好的角度和非电量有良好的线性关系，是直接决定系统精度得关键原件。方案一：采用德国41M/RFC4801-636-211-201非接触式旋转角度传感器，该传感器具有分辨率高，无机械寿命。但需要适配磁块、不宜购买、价格昂贵。方案二：采用上海思博机械电气有限公司的WDD35（如图1-1）精密电阻式角度传感

6、器，该传感器具有机械寿命长、分辨率高、转动顺滑、动态噪声小的优良性能，价格适中。图1-1WDD35角度传感器综合考虑采用WDD35精密电阻式角度传感器。1.４风扇的论证与选择　　风扇模块是整个系统的关键，它决定整多个系统的稳定性，需要有稳定的风力，良好的风向，放置稳定。方案一：采用自制12V的直流电的风扇，造价低，但不易固定，风向不集中，帆板倾角不稳定，无法准确采集角度数据，增加系统的不可用性。方案二：采用上海AVC生产的F1225型台式计算机的散热风扇，采用12V直流供电，风力强劲，风向稳定，且利于固定综合考虑采用台式计算机的散热风扇。1

7、22系统理论分析与计算2.1传感器电压采集的分析与计算　　　AD0809是8为逐次逼近式AD转换器如图2-1所示，它由逻辑控制电路、移位寄存器、DA转换器及所存缓冲器组成。　　　图2-1AD内部图在第一个时钟脉冲作用下，控制电路使时序产生器的最高位置1，其他位置0，其输出经数据寄存器将1000……0，送入D/A转换器。输入电压首先与D/A器输出电压（VREF/2）相比较。如v1≥VREF/2，比较器输出为1，若vI

8、最高位已存1，则此时vO=（3/4）VRE于是v1再与（3/4）VREF相比较，如v1≥（3/4）VREF，则次高位Dn-2存1，否则Dn-2=0；如最高位为0，则vO=VREF