風板控制裝置的設計

陳洪容+覃智廣+王洪

摘 要：本設計以STC89C52單片機為控制核心，調節直流風機風力實現對風板角度的控制、監測和顯示。控制角度在45°～135°之間設定，由起點開始啟動裝置，控制風板達到預置角度，過渡過程時間小于10s，控制角度誤差小于5°，在預置角度上的穩定停留時間為 2s以上。根據功能要求可以在起點和終點位置間擺動。直流風機風力大小通過PWM控制方式實現，角度的變化通過角度傳感器N1000060來檢測。本裝置經過實際反復測試，達到了設計要求。

關鍵字：PWM，風力控制，角度檢測

一、裝置組成

本裝置如圖1示，左右2個風機吹出可控風力，控制風板左右擺動，擺動角度通過角度指示標尺實時指示。

二、控制方案設計

本系統由單片機通過驅動模塊控制直流風機的運行，從而控制風板的擺動，擺動角度通過角度傳感器來檢測，運行的狀態以及角度的變化情況通過液晶顯示器顯示，通過按鍵來控制其運行方式，同時具有聲光提示和報警功能。其系統組成框圖如圖2示。

三、 系統硬件設計

1、主控模塊

本次設計采用性價比很高的STC89C52作主控系統，其具有8k字節Flash，512字節RAM， 32 位I/O 口線，完全能滿足本系統的控制要求。

2、角度檢測模塊

風板擺動的角度通過傾角傳感器 N1000060來檢測，其安裝在風板擺動軸上，通過測量傾角的變化輸出0～5V的電壓，根據電壓的變化可以計算得出相應的角度。其原理圖如圖3示。

3、模數轉換模塊

由于角度傳感器采集到的信號是0～5V的電壓，需要將電壓信號轉換為數字信號給主控模塊進行計算處理，所以需要加模數轉換模塊。本系統通過模數芯片ADC0804來完成此功能，ADC0804是屬于逐次逼近式A/D 轉換器，其主要特點是：模數轉換時間大約100us；方便TTL或CMOS標準接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內含時鐘發生器；單電源工作時輸入電壓范圍是0～5V；不需要調零等。控制原理圖如圖4示。

4、風機驅動模塊

風機驅動模塊芯片選用L298N驅動。該芯片驅動能力強，工作穩定，控制方式簡單方便。風力的大小由主控模塊通過PWM控制風機的轉速來實現。其原理圖如圖5示。

5、顯示模塊

顯示模塊主要顯示裝置的運行狀態，角度的變化情況等。LCD12864是一種圖形點陣液晶顯示模組，顯示分辨率為128*64，能顯示8字*4行16*16點陣的漢字，滿足本系統的顯示要求。

6、按鍵模塊

本系統用到5個按鍵，分別實現加1、減1、移動光標、確定、返回功能，可以進行角度值的設置輸入、裝置的啟動運行、停止等操作。由于按鍵較少，所以直接用獨立式按鍵的連接方式。

四、 軟件設計

本系統可以能根據設定角度穩定運行在指定的角度，也可以在設定的起始角和終止角間來回擺動，其主程序流程圖如圖6示。

五、小結

根據實際測試，在固定角擺動時，與設定角的誤差小于3°，在左右擺動控制時，與設定角的誤差小于5°，達到了設計效果。

參考文獻

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