陳洪容+覃智廣+王洪

摘 要：本設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為控制核心，調(diào)節(jié)直流風(fēng)機(jī)風(fēng)力實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)板角度的控制、監(jiān)測(cè)和顯示?？刂平嵌仍?5°～135°之間設(shè)定，由起點(diǎn)開(kāi)始啟動(dòng)裝置，控制風(fēng)板達(dá)到預(yù)置角度，過(guò)渡過(guò)程時(shí)間小于10s，控制角度誤差小于5°，在預(yù)置角度上的穩(wěn)定停留時(shí)間為 2s以上。根據(jù)功能要求可以在起點(diǎn)和終點(diǎn)位置間擺動(dòng)。直流風(fēng)機(jī)風(fēng)力大小通過(guò)PWM控制方式實(shí)現(xiàn)，角度的變化通過(guò)角度傳感器N1000060來(lái)檢測(cè)。本裝置經(jīng)過(guò)實(shí)際反復(fù)測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

關(guān)鍵字：PWM，風(fēng)力控制，角度檢測(cè)

一、裝置組成

本裝置如圖1示，左右2個(gè)風(fēng)機(jī)吹出可控風(fēng)力，控制風(fēng)板左右擺動(dòng)，擺動(dòng)角度通過(guò)角度指示標(biāo)尺實(shí)時(shí)指示。

二、控制方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)由單片機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊控制直流風(fēng)機(jī)的運(yùn)行，從而控制風(fēng)板的擺動(dòng)，擺動(dòng)角度通過(guò)角度傳感器來(lái)檢測(cè)，運(yùn)行的狀態(tài)以及角度的變化情況通過(guò)液晶顯示器顯示，通過(guò)按鍵來(lái)控制其運(yùn)行方式，同時(shí)具有聲光提示和報(bào)警功能。其系統(tǒng)組成框圖如圖2示。

三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1、主控模塊

本次設(shè)計(jì)采用性價(jià)比很高的STC89C52作主控系統(tǒng)，其具有8k字節(jié)Flash，512字節(jié)RAM， 32 位I/O 口線，完全能滿足本系統(tǒng)的控制要求。

2、角度檢測(cè)模塊

風(fēng)板擺動(dòng)的角度通過(guò)傾角傳感器 N1000060來(lái)檢測(cè)，其安裝在風(fēng)板擺動(dòng)軸上，通過(guò)測(cè)量?jī)A角的變化輸出0～5V的電壓，根據(jù)電壓的變化可以計(jì)算得出相應(yīng)的角度。其原理圖如圖3示。

3、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

由于角度傳感器采集到的信號(hào)是0～5V的電壓，需要將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)給主控模塊進(jìn)行計(jì)算處理，所以需要加模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。本系統(tǒng)通過(guò)模數(shù)芯片ADC0804來(lái)完成此功能，ADC0804是屬于逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，其主要特點(diǎn)是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)間大約100us；方便TTL或CMOS標(biāo)準(zhǔn)接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時(shí)鐘發(fā)生器；單電源工作時(shí)輸入電壓范圍是0～5V；不需要調(diào)零等?？刂圃韴D如圖4示。

4、風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊芯片選用L298N驅(qū)動(dòng)。該芯片驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，控制方式簡(jiǎn)單方便。風(fēng)力的大小由主控模塊通過(guò)PWM控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(yùn)行狀態(tài)，角度的變化情況等。LCD12864是一種圖形點(diǎn)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(diǎn)陣的漢字，滿足本系統(tǒng)的顯示要求。

6、按鍵模塊

本系統(tǒng)用到5個(gè)按鍵，分別實(shí)現(xiàn)加1、減1、移動(dòng)光標(biāo)、確定、返回功能，可以進(jìn)行角度值的設(shè)置輸入、裝置的啟動(dòng)運(yùn)行、停止等操作。由于按鍵較少，所以直接用獨(dú)立式按鍵的連接方式。

四、 軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)可以能根據(jù)設(shè)定角度穩(wěn)定運(yùn)行在指定的角度，也可以在設(shè)定的起始角和終止角間來(lái)回?cái)[動(dòng)，其主程序流程圖如圖6示。

五、小結(jié)

根據(jù)實(shí)際測(cè)試，在固定角擺動(dòng)時(shí)，與設(shè)定角的誤差小于3°，在左右擺動(dòng)控制時(shí)，與設(shè)定角的誤差小于5°，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 陳海宴. 51單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 2010.

[2] 楊清梅，孫建民.傳感器與測(cè)試技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社， 2005.

[3] 康華光.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社， 2006.endprint