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基于STC89C52单片机的帆板角度控制系统
目录
一、 引言 1
二、系统方案 1
(一)方案论证与比较 1
1、主控电路 1
2、角度传感器的选用 2
3、按键选用 2
4、显示 2
5、电机的驱动 2
6、风扇 3
7、电源 3
(二) 总体设计方案 3
三、理论分析与计算 3
(一)距离计算 3
(二)角度计算 4
(三)控制算法 4
四、电路与程序设计 4
(一)硬件设计 4
1、总体电路图(见附录1) 4
2、主控电路 4
3、风扇控制 5
4、显示模块 5
5、声光提示模块 6
6、传感器模块 6
(二)软件设计 6
1、风扇控制算法设计 6
2、声光提示算法设计 7
3、系统流程图 7
五、系统测试 7
(一)测试方法与仪器 7
(二)测试结果 8
1、功能要求测试 8
2、按键控制风力等级测试 8
(三)测试结果分析 9
六、设计总结 9
参考文献 9
附录1 硬件原理图 10
附录2 程序代码 11
帆板控制系统
摘要:报告介绍基于STC89C52单片机的帆板角度控制系统,系统可以利用风扇控制装置对帆板角度进行控制,并通过LCD12864实时显示角度变化。还可依据设定的帆板角度信息智能控制风扇转速,在很短时间内(5秒以内)动态调整帆板摆角,同时实时显示帆板角度等信息。系统包括:单片机主控模块、角度信号采集模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块、风扇电机驱动模块。系统主控模块采用性价比高的单片机最小系统;选用ADXL345加速度传感器完成系统角度信号采集功能;利用LCD12864实时显示角度变化的信息,5*6矩阵键盘完成风力等级和角度设定的输入;系统电源模块采用两路稳压输出电路(5v、15v),提供控制系统与风扇电机的工作电源;风扇电机采用L298N模块驱动。本系统制作成本较低、工作性能控制稳定,能很好达到设计要求。
关键词: STC89C52;加速度传感器;LCD12864;L298N
一、 引言
单片机单片微控制器单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度等物理量的测量。单片机该集成芯片为专用的水平倾角测量芯片,具有体积小、灵敏度高等优点LCD12864功能每一行最多显示8个中文,16个半宽字体。带字库的用功率放大器件通过使用不同的放大电路和不同参数的器件,可达到不同的放大的要求,放大后能得到较大的功率。蓄电池蓄高低温适应性强
图2—1总体框图
三、理论分析与计算
(一)距离计算
帆板尺寸:长 15cm,宽 10cm。风扇到帆板的距离:7~15cm。本系统帆板转轴直径0.5cm
(二)角度计算
帆板转角:0~60度。
帆板转角测量原理:风扇吹动帆板转动,产生帆板角度变化,利用ADXL345数字加速度传感器测出三维坐标x 、y 、z的变化,将加速度传感器固定在帆板上,从而通过固定y,利用x 、z的关系求出角度。角度θ=(180*atan(temp z/temp x))/3.14。角度的测量范围是0—90°,可以满足系统要求。
(三)控制算法
首先利用键盘控制风扇的转速,使帆板能够偏转一定的角度,再利用加速度传感器测出帆板的角度,送显示电路显示。具体控制算法采用C语言编程实现,具体程序代码见附录2。
四、电路与程序设计
(一)硬件设计
1、总体电路图(见附录1)
2、主控电路
系统采用STC89C52单片机构成主控制电路,电路如图4—1所示:
图4—1主控电路
3、风扇控制
风扇电机选用L298N模块驱动,并由4*4按键矩阵控制PWM,改变电机速度,达到控制风扇风力大小的目标。L298N驱动模块如下图4—2所示:
图4—2风扇控制
4、显示模块
使用LCD12864显示,如下图4—3所示:
图4—3显示模块
5、声光提示模块
图4—4声光提示模块
6、传感器模块
图4—5传感器模块
(二)软件设计
1、风扇控制算法设计
风扇控制算法如下图4—6所示:
图4—6风扇控制算法
2、声光提示算法设计
声光提示算法如下图4—7所示:
图4—7声光提示算法
3、系统流程图
整个系统程序流程图如图4—8所示:
图4—8系统流程图
五、系统测试
(一)测试方法与仪器
利用四位半数字万用表秒表量角器0-60°,实时显示。 0-66° 2 分辨力为2°,绝对误差≤5°。 分辨1°误差3° 3 使帆板转角θ稳定在45°±5°范围内,制过程在10 秒内完成,实时显示θ,并由声光提示 5秒 4 θ在5 秒内达到设定值 5秒 表 1
2、按键控制风力等级测试
风力等级 角度W 角度W 角度W 0 0° 0° 0° 5 1° 1° 1° 10 9° 10° 11° 15 23° 22° 23° 20 25°
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