帆板控制設(shè)計(jì)方案選擇

張芝雨　張曉偉

摘 要：本系統(tǒng)采用1片宏晶科技公司的STC89C52單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件，是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器——具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，可擦除的的只讀存儲(chǔ)器（PEROM）。

關(guān)鍵詞：PWM調(diào)速；89C52單片機(jī)；角度傳感器；PEROM

1 方案設(shè)計(jì)與比較

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案

方案一：直接加直流電源來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度；根據(jù)電動(dòng)機(jī)在其額定電壓時(shí)，電動(dòng)機(jī)有一定的額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)其輸入電壓的減小，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度也相應(yīng)的減小。從而在傳統(tǒng)的改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速問題中，就是利用所給電動(dòng)機(jī)的電壓的不同，而達(dá)到人們所需要的大約速度。

方案二：以單片機(jī)STC89C51為中心通過D/A轉(zhuǎn)換器，將單片機(jī)數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，從而起到控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速問題。其中在單片機(jī)控制部分通過按鍵直接從程序中調(diào)出所需要速度的值，同時(shí)輸?shù)綌?shù)碼顯示部分和D/A轉(zhuǎn)換部分以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。電路框圖如圖1-1所示。

方案三：采用STC89C52單片機(jī)進(jìn)行控制。本設(shè)計(jì)需要使用的軟件資源比較簡單，只需要完成編碼器采樣部分、鍵盤控制部分以及顯示輸出功能。采用STC89C52進(jìn)行控制比較簡單、易控制、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、精度高且體積大大減小。輸出速度的調(diào)節(jié)是通過鍵操作，顯示速度。STC89C52是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器——具有4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器，可擦除的的只讀存儲(chǔ)器（PEROM）。STC的STC89C52是一種高效微控制器。STC89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。三級程序存儲(chǔ)器鎖定、128*8位內(nèi)部RAM、32可編程I/O線、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、5個(gè)中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和電模式、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。電路框圖如圖1-2。

方案分析：方案一只能以減小所給電壓值而能使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速有相應(yīng)的減小，此方案操作性差且不安全。方案二不能及時(shí)的從電動(dòng)機(jī)那里得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，而是直接從程序哪兒調(diào)用相應(yīng)的數(shù)值給數(shù)碼顯示。所以，此處的電路在速度的顯示上失去了其真實(shí)性。方案三在可操作性與實(shí)時(shí)性方面都都結(jié)合了本專業(yè)特點(diǎn)，從控制理論與控制技術(shù)出發(fā)，充分發(fā)揮與應(yīng)用本學(xué)科特點(diǎn)。所以，設(shè)計(jì)采用方案三。

2 電路設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)框圖

系統(tǒng)框圖如圖3-1所示。

3 程序設(shè)計(jì)

其總體流程圖如圖4-1示。

結(jié)果分析：通過測試、計(jì)算和分析，該設(shè)計(jì)系統(tǒng)能夠完成題目要求的全部基本功能。

4 總結(jié)

在帆板控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，采用了1片STC公司的STC89C51單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件；角度檢測采用飛思卡爾公司MMA8451Q作為帆板傾角的角度檢測單元；顯示器和鍵盤組成人機(jī)界面，通過按鍵調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出PWM信號能夠控制風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速，用以控制帆板的翻轉(zhuǎn)角度。該設(shè)計(jì)均達(dá)到賽題要求的所有基本功能。

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