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2016 风板控制装置(I题)
发布时间:2016-04-26 15:06 作者:admin 来源:竞赛组委会 阅读次数:
                                            风板控制装置(I题)


                      山东水利职业学院    李德龙   范旭   王溪雷    指导教师:王金平   崔维群

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摘要:
本系统以AT89S52单片机为控制核心,以电源电路,风机驱动电路,角度传感电路,LED电路,蜂鸣器电路,显示电路为辅助电路。实现了对风板摆动方向和角度的控制。系统可以对各监测点的角度进行自动检测,并将检测结果实时传送给单片机进行协调动作。
关键字:AT89S52单片机  角度传感器  风机  自动检测
一、系统总体方案
本作品采用闭环控制系统,主控芯片通过角度传感器采集实时角度信息,依据信号与预设值比较输出PWM脉宽调制信号传送给风扇驱动模块,风扇驱动模块输出相应的电平控制直流电机转速,直流电机带动风扇推动空气产生气流吹动帆板,帆板带动角度传感器产生倾角,传感器又将检测到的角度信号输出给主控制器,控制器根据反馈回来的实时角度与设定角度比对,继续调整使帆板摆动至要求范围内。同时可通过键盘设定帆板倾角预置值,并能显示出实时角度值和设定角度值。系统总体设计框图如图1所示。
 

角度传感器
风机模块
主控制器
键盘输入模块
风板
显示模块
 
 图1 系统总体设计框图
二、方案的论证及选择
2.1主控制器选择
方案一:采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器。CPLD可以实现各种复杂的逻辑功能,易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式,提高了系统的处理速度,适合作为大规模实时系统的控制核心。但本系统不需复杂的逻辑功能。
方案二:采用AT89S52单片机进行控制。AT89S52结构简单,接线方便,含有8K存储器的单片机,运行快速、稳定,可在电磁干扰情况下工作。AT89S52单片机编程方便,还可以在线编程、下载、调试。
综合考虑:采用方案二。
2.2角度传感器选择
方案一:FB900C角位变送器采用高可靠性的自整角机或旋转变压器作检测元件。取消了传统的A/D变换,提高了转换精度。运用最新检测技术,将旋转物体转过的角度经微处理器进行处理后换算成角位移或直线位移输出。但FB900C角位变送器体积较大,主轴与风板相连。对风板的影响较大。
方案二:MMA8451Q是一款具有12位分辨率的智能低功耗、三轴、电容式微机械加速度传感器。这款加速度传感器具有丰富嵌入式功能,带有灵活的用户可编程选项。使用方便,检测迅速,能实时传输数据,对风板的影响较小。
综合考虑:采用方案二。
2.3风机模块选择
方案一:选用9GV0812K4011直流电机作为风机的动力,该直流电机功率强劲、可控性好、电压电流线性度好,成本较低、来源广。
方案二:小型家用电扇或电吹风,动力足,风力大,但可控性差,伴有一定的危险性,控制系统较难适度控制电机转速与其风力大小。
综合考虑:采用方案一。
2.4显示模块选择
方案一:使用四位七段LED数码管显示。采用LED数码管显示。数码管显示具有亮度高、夜视效果好等优点,但显示信息量小,且自身功耗较大。
方案二:使用1602液晶显示模块显示。1602液晶显示模块可轻松实现字母、数字等符号的显示。1602液晶显示屏显示清晰,功耗小,使用方便。
综合考虑:采用方案二。
三、系统设计
3.1硬件系统设计 
3.1.1主控制器电路
根据方案设计,选用AT89S52单片机为主控芯片,AT89S52单片机最小系统如图2所示: