【毕业设计】风帆控制系统论文

因此选用方案二。

风速调节方案的比较方案采用来控制风速。

风速调节稳定，风力大小均匀，但电路控制复杂，难以实现。

方案二通过控制风速。

控制结构简单通过调节输出信号的占空比实现了对电机速度的控制。

系统低速运行平稳，调节范围较宽，快速响应性好，动态抗干扰性强。

因此选用方案二。

风扇驱动芯片的比较方案选用中功率三极管。

额定电流，饱和压降，价格低。

缺点是功率损耗较大。

方案二选用场效应管。

导通压降非常低，额定电流，相比于三级管，更适合于开关电路，且不易受温度的影响。

通过比较可以看出，方案二明显优于方案，更适合设计中大功率风扇。

因此，选用场效应管显示器方案的比较方案数码管显示其角度值，亮度高，成本低，控制简单。

显示内容不够丰富。

方案二采用液晶显示屏，可显示两行为数据，显示简单。

考虑到本题的要求，只要片就可以，因此选用此方案。

结构框图的设计根据以上分析及题目要求，设计任务主要完成风扇风力对帆板角度的精确控制，并能对控制过程中的相关数据进行显示。

为完成相应功能，我们设计了如下结构框图。

三理论分析与计算帆板偏转角度的计算帆板系统的难点在于角度的读取，用角度传感器来检测帆板偏转的角度。

传感器的精度要求较高，因此，我们采用的角度传感器是个阻值为的精密导电塑料电位器，其理论电气转角为，即转轴旋转接近周时，的抽头从端滑动到另端，阻值从变化。

由题意可知角度传感器旋转的角度范围为，在传感器上加上电压，计算。

电压变化范围是，经过转换后，值变化范围为。

所以帆板每偏转，对应的值变化为。

因此值与角度关系如下图风速控制的计算控制调节风速时，为了达到快速调节的目的，我们进行了如下测试频率角度由图表数据得与角度成如下图所示关系由以上可知角度与成正比关系，存在正比例系数，就有。

在调节角度时就可以先送出该角度对应的值，然后再通过闭环系统进行微调。

四电路的硬件设计与软件设计角度检测电路的实现在帆板角度的检测工程中我们运用了高精度角度传感器线性精度，此传感器通过对帆板偏离竖直角度的测量，对应线性输出定范围内的电压值，经过多次测试得出帆板的偏转角度与传感器的输出电压成正比关系。

将输出的电压通过转换送给单片机进行处理，完成对角度的检测。

电路如下图单片机最小系统电路的实现单片机最小系统为整个控制电路的核心部分，它主要完成了对信号的分析与处理。

电路如下图。

风扇控制电路的实现此电路采用场效应管作为驱动芯片，风扇采用供电，单片机可直接控制场效应管，此电路具有很好的高频特性，抗干扰能力强。

液晶显示电路的实现此电路模块采用了芯片来完成实时信息的显示，电路简单，易于控制，显示信息量大。

系统的软件设计软件流程图如下开始五系统测试测试仪器量角器，螺丝刀。

刻度尺精度。

秒表精度，两块。

测试方法及结果使用螺丝刀调节帆板摆动的角度，读出液晶显示角度的度数并记录。

调节角度显示角度设定风扇到帆板的距离为厘米时，设定角度任意，达到角度耗时数据如下设定角度达到角度计算差值初始化主程序转换按键扫描设定角度控制复位判差值结束占空比的调节显示设定角度实际角度差值用时设定任意距离任意角度，当达到设定角度时用时时间如下表厘米设定角度达到角度用时厘米设定角度达到角度用时厘米设定角度达到角度用时测试结果分析由以上测试结果可以看出，本控制系统能够快速准确地达到设定要求值。

其中到达角度与设定角度之间的差值均小于，完全满足误差要求。

还有，到达任意角度的时间均在之内，也满足了时间方面的要求。

由此可知，本系统是个性能比较完善和优越的帆板控制系统。

六设计总结经过三天四夜的努力，终于实现了基本要求及发挥部分。

三人齐心协力，积极讨论，分工明确，都获得了非常大的收获。

方面意识到想更好的完成任务，必须提高团队意识，三个人的思路放在起择优取之，总比个人思考来的轻松另方面锻炼提高我们专业技能，有利于今后在电子行业有更好地发展。

在设计过程中，出现了许多很难解决的问题，如风扇力度不够，帆版抖动太大，转换显示不稳等等，我们在这些问题中不断进步，不断突破障碍，无论是从硬件还是软件都解决了问题。

其中在解决帆版抖动时，也可以在帆板是加小重物，也可以把周期缩短。

在参赛过程中，我们次又次地体会到成功带来地快乐，但也饱偿了失败带来地痛苦，但庆幸是我们并没有被次又次地失败所打到，从单片机地编程到模拟电路地设计，从电路板地制作到电路地调试，我们从中学到了什么才是细心，什么才是耐心，在专业知识的获取上，我们不得不说我们丰收了，口定义外部变量，延时子函数，写指令写数据初始化写指令和写对应的数据转化按键与显示分辨率定时器主函数附录总电路图参考文献李建忠单片机原理及应用西安西安电子科技大学出版社，康华光模拟电子技术基础第五版北京高等教育出版社，江晓安董秀峰杨公华数字电路技术西安西安电子科技大学出版社，谭浩强语言程序设计第二版北京清华大学出版社，潘永雄沙河电子线路实用教程西安西安电子科技大学出版社，网络资料电子杂志芯片资料电子论文等摘要本设计为个帆板控制系统，以单片机为控制核心，用的方式来控制风力大小，从而吹动帆板偏转，通过角度传感器对帆板角度进行测量，测量结果送回单片机用来控制风力的大小，由此构成了个闭环控制系统。

通过按键可以控制风力大小和帆板角度，用将相关数据显示出来。

支架是纯手工制作的木板拼接而成，造型美观耐用环保。

关键词比例调节角度传感器帆板目录任务及要求任务基本要求发挥部分二方案的设计与论证帆板的设计角度测试方案论证转换电路方案的比较风速调节方案的比较风扇驱动芯片的比较显示方案的比较结构框图的设计三理论分析与计算帆板偏转角度的计算风速控制的计算四电路的硬件设计与软件设计角度检测电路的实现单片机最小系统电路的实现风扇控制电路的实现液晶显示电路的实现系统流程图五系统测试测试仪器测试方法及结果测试结果分析六设计总结附录附录参考文献任务及要求任务设计并制作个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变帆板转角，如图所示。

基本要求用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角。

显示范围为，分辨力为，绝对误差。

当间距时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角能够在范围内变化，并要求实时显示。

当间距时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角稳定调节装置转速控制风力角度检测信号转轴帆板风扇键盘数字显示在范围内。

要求控制过程在秒内完成，实时显示，并由声光提示，以便进行测试。

发挥部分当间距时，通过键盘设定帆板转角，其范围为。

要求在秒内达到设定值，并实时显示。

最大误差的绝对值不超过度。

间距在范围内任意选择，通过键盘设定帆板转角，范围为。

要求在秒内达到设定值，并实时显示。

最大误差的绝对值不超过。

二方案的设计与论证帆板的设计方案设计如图所示，将角度传感器固定在悬臂梁上，帆板有小铁片于角度传感器中心轴相连。

优点是帆板摆动灵活，制作简单，缺点是帆板固定不稳定，容易与悬臂梁产生摩擦。

方案二如图所示，将传感器装在两支柱的外边，帆板与角度传感器中心轴同轴。

优点是帆板稳定，但制作难度较大，中心轴摩擦力较大，帆板灵活度低。

方案三设计如图所示，将角度传感器固定在两支柱内侧。

优点灵活度相对于方案二要高，制作工艺相对简单。

经过多次测试，方案三优于其他两种方案，因此，选择方案三。

角度测试方案的比较与论证方案选用日本思博线性电位器做角度传感器，优点是精度高，测量范围广，但灵活度低，价格高，不易于安装。

方案二使用导电塑料电位器作为角度传感器，优点是灵活度高，精度高，易于安装，缺点是测量范围比上面要小。

经过两个方案的比较，方案二更适合于题意，因此，我们选用方案二。

转换器方案的比较方案转换角度传感器输出的电压。

程序简单，转换通道多。

此方案缺点在于与单片机连接口线多，方案二采用双通道的，此芯片串行输入，占用口较少，电路简单，控制方便。

因此选用方案二。

风速调节方案的比较方案采用来控制风速。

风速调节稳定，风力大小均匀，但电路控制复杂，难以实现。

方案二通过控制风速。

控制结构简单通过调节输出信号的占空比实现了对电机速度的控制。

系统低速运行平稳，调节范围较宽，快速响应性好，动态抗干扰性强。

因此选用方案二。

风扇驱动芯片的比较方案选用中功率三极管。

额定电流，饱和压降，价格低。

缺点是功率损耗较大。

方案二选用场效应管。

导通压降非常低，额定电流，相比于三级管，更适合于开关电路，且不易受温度的影响。

通过比较可以看出，方案二明显优于方案，更适合设计中大功率风扇。

因此，选用场效应管显示器方案的比较方案数码管显示其角度值，亮度高，成本低，控制简单。

显示内容不够丰富。

方案二采用液晶显示屏，可显示两行为数据，显示简单。

考虑到本题的要求，只要片就可以，因此选用此方案。

结构框图的设计根据以上分析及题目要求，设计任务主要完成风扇风力对帆板角度的精确控制，并能对控制过程中的相关数据进行显示。

为完成相应功能，我们设计了如下结构框图。

三理论分析与计算帆板偏转角度的计算帆板系统的难点在于角度的读取，用角度传感器来检测帆板偏转的角度。

传感器的精度要求较高，因此，我们采用的角度传感器是个阻值为的精密导电塑料电位器，其理论电气转角为，即转轴旋转接近周时，的抽头从端滑动到另端，阻值从变化。

由题意可知角度传感器旋转的角度范围为，在传感器上加上电压，计算。

电压变化范围是，经过转换后，值变化范围为。

所以帆板每偏转，对应的值变化为。

因此值与角度关系如下图风速控制的计算控制调节风速时，为了达到快速调节的目的，我们进行了如下测试频率角度由图表数据得与角度成如下图所示关系由以上可知角度与成正比关系，存在正比例系数，就有。

在调节角