外部AD转换帆板控制系统WHC.doc

帆板控制系统 作者：何波 王和创 吴海 作者单位：广东科学技术职业学院 邮编：519090 摘要：本系统采用STC89C51单片机作为核心控制器，由主控制模块、角度测量模块、键盘输入模块、LCD显示模块、电源模块、提示音模块、A/D转换模块、电机驱动电路等八部分构成。由单片机实时读取N1000060C角度传感器测量的帆板转角θ值，通过与设定值相比较，改变PWM输出信号，精密调节风扇电机的转速，改变风力大小，达到调整帆板转角的要求。经验证，本系统性能稳定、可靠、精度高。 关键词：STC89单片机，角度传感器，液晶显示屏1602，PWM脉冲 Abstract: tthis system adopts the STC89C51 single-chip microcomputer as the core controller, by the main control module, the Angle measurement module, keyboard input module, LCD display module, power module, voice module, A/D conversion module, motor drive circuit and so on eight parts. N1000060C Angle sensor reading by the single chip microcomputer real time measurement of the panels rotation theta values, by comparing with the set point, change the PWM output signal, precise adjustment of the fan motor speed, change the size of wind, to suit the requirements of adjusting the panels around the corner. Verified, the system performance is stable, reliable, high precision. Key words: STC89C51 microcontroller, Angle sensors, liquid crystal display 1602, PWM pulse  方案比较与论证 剖析赛题 本赛题要求设计一个帆板控制系统，依赛题的要求，该系统应具有主控制模块、角度测量模块、串口模块、键盘输入模块、LCD显示模块、电源模块，电机驱动电路等。系统整体模块图如图1所示。 图1 系统基本框图 2.各模块实现方案比较与选择 1）主控制器模块 方案一：帆板控制系统采用传统的STC89C52单片机作为调节装置和风扇控制的核心。STC89C52?单片机具有价格低廉,使用简单和广泛性特点，并且运算速度，功能都能满足中端产品开发，另外还可以扩展外围模块。使用STC系列单片机，该系列单片机是高集成单片机，功能和性能都要比51系列强大很多，而且内部集成了内置振荡器和复位，EEPROM、ADC、PWM、四态I/O接口。 方案二：帆板控制系统采用以?ARM?为系统控制器采用?32?位?RISC?微处理器?ARM?实现调节装置和风扇控制功能的核心，能完成研究题目的要求，但是,ARM?不适合多线程操作，另外应用在系统中会使电路和软件设计变得复杂。 方案三：帆板控制系统采用FPGA作为系统控制器核心，因为FPGA可以直接用硬件扫描、编码、解码、纠错，稳定性高、扩展性能好、体积小，可以提供丰富的逻辑单元和I/O资源。具有很强的实时性和准确性。可以实现各种灵活控制。因此特别适合复杂逻辑电路设计，但FPGA的成本偏高。 角度测量模块 探测角度满足本题目的要求，且SPI数字输出无需外加A/D转换电路，软件调试简单。方案：采用KMZ41磁阻式角度传感器测量帆板的角度，然后通过无线发射系统把测得的角度发送给控制系统，但需外加侧场合信号调理芯片构成的电压输出式角度传感器UZ9000/UZ9001才能输出数字信号。探测角度大，增强了帆板的稳定性，但附加电路复杂，误码率不为零，无法确保系统的稳定。 方案：探测角度满足本题目的要求，且SPI数字输出无需外加A/D转换电路，软件调试简单。该芯片性能稳定，测量精度高，外围元件少，使用方便，符合要求。 综上方案论证，采用方案。 ?-60° -45°? -30° ?0°? 30°?? 45°?? 60° ?电压 0.82V ?1.15V 1.56V 2.5V 3.56V? 3.98V 4