帆板控制設計方案選擇

張芝雨　張曉偉

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

關鍵詞：PWM調速；89C52單片機；角度傳感器；PEROM

1 方案設計與比較

1.1 系統總體設計方案

方案一：直接加直流電源來控制電機的轉動速度；根據電動機在其額定電壓時，電動機有一定的額定轉速。根據其輸入電壓的減小，其轉動速度也相應的減小。從而在傳統的改變電動機的轉速問題中，就是利用所給電動機的電壓的不同，而達到人們所需要的大約速度。

方案二：以單片機STC89C51為中心通過D/A轉換器，將單片機數字量轉換為模擬量，從而起到控制電動機的轉速問題。其中在單片機控制部分通過按鍵直接從程序中調出所需要速度的值，同時輸到數碼顯示部分和D/A轉換部分以實現電動機的調速。電路框圖如圖1-1所示。

方案三：采用STC89C52單片機進行控制。本設計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進行控制比較簡單、易控制、可靠性高、抗干擾能力強、精度高且體積大大減小。輸出速度的調節是通過鍵操作，顯示速度。STC89C52是一種帶4K字節閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器——具有4K字節可編程閃爍存儲器，可擦除的的只讀存儲器（PEROM）。STC的STC89C52是一種高效微控制器。STC89C51單片機為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。三級程序存儲器鎖定、128*8位內部RAM、32可編程I/O線、兩個16位定時器/計數器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和電模式、片內振蕩器和時鐘電路。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機的轉速有相應的減小，此方案操作性差且不安全。方案二不能及時的從電動機那里得到相應的轉動速度，而是直接從程序哪兒調用相應的數值給數碼顯示。所以，此處的電路在速度的顯示上失去了其真實性。方案三在可操作性與實時性方面都都結合了本專業特點，從控制理論與控制技術出發，充分發揮與應用本學科特點。所以，設計采用方案三。

2 電路設計

2.1 系統框圖

系統框圖如圖3-1所示。

3 程序設計

其總體流程圖如圖4-1示。

結果分析：通過測試、計算和分析，該設計系統能夠完成題目要求的全部基本功能。

4 總結

在帆板控制系統的設計過程中，采用了1片STC公司的STC89C51單片機作為系統的控制器件；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界面，通過按鍵調節單片機輸出PWM信號能夠控制風扇電機轉速，用以控制帆板的翻轉角度。該設計均達到賽題要求的所有基本功能。

[參考文獻]

[1]宋文緒，楊帆.自動檢測技術.北京：高等教育出版社，2008.

[2]高吉祥.全國大學生電子設計競賽培訓系列教程.北京：電子工業出版社，2007.

[3]周堅.單片機C語言輕松入門.北京：北京航空航天出版社，2006.

[4]孫傳友，等.測控電路及裝置.北京：北京航空航天大學出版社，2002.

[5]李朝青，著.單片機原理及接口技術.北京航空航天大學出版社，2005.