基于STC8952CRC單片機的導風板控制系統設計

摘 要：鑒于家用壁掛式空調機的送風量和送風角度直接決定空調性能與空調房間的舒適性，因此對空調系統導風板控制系統進行研究具有重要意義。本文針對空調系統風量和角度的控制問題，設計了一款比較先進的控制系統。該系統以STC89C52RC單片機為核心，通過角位移傳感器對導風板傾斜角度進行采集，經信號調理后，單片機讀取A/D轉換結果并與設定角度進行比較，比較得出的差值應用PID算法運算，以運算結果控制PWM信號，作用于直流風扇，從而調節風扇的風力。

關鍵詞：導風板 單片機STC89C52RC A/D轉換

一、系統總體方案

本系統主要有導風板角度檢測模塊（角位移傳感器）、風機驅動模塊（PWM調速）、單片機最小系統、顯示模塊、電源模塊等。系統總體方案框圖如圖1所示。

該系統采用STC89C52RC單片機作為控制核心，采用按鍵預置角度大小，使單片機產生PWM波形來控制兩個電機的轉動，達到控制風扇風力的目的[1]。同時固定在導風板轉動軸上的角位移傳感器WDD35D4對導風板的傾斜角度進行采集，通過A/D轉換，將信號送入單片機進行處理，單片機實時顯示角度。

二、系統硬件設計

1.供電電路。供電電路由變壓器、橋式整流電路與電容組合而成，將220V電壓經過變壓器降壓，經過橋式整流電路將交流電轉變為直流電，再經電容濾波后，讓它轉換為系統需要的5V電壓，來為單片機以及其它模塊供電。

2.風機驅動電路。風機驅動電路采用L298N芯片，單片機產生PWM波，通過調整PWM的占空比，來調節輸出電壓，進而可以控制風機轉速的快慢。

3.顯示電路。顯示電路采用LCD12864液晶顯示屏，同時可以顯示4行，相對LCD1602可以顯示更多的內容，包括文字、數據、圖形等。

三、理論分析

本系統應用了PWM脈沖調制方式和PID算法。

PWM調制，即脈沖寬度的調制，是在直流電壓穩定的情況下，通過控制開關器件的通斷，可以得到一系列等幅不等寬的脈沖，通過調節占空比可以達到調節直流電機電樞電壓的大小。

本設計采用為增量式PID算法調節占空比，實現對直流電機電樞電壓的控制，進而實現電機轉速的調節。

四、系統軟件設計

在上述理論分析的基礎上，對系統的軟件部分進行了設計，主程序流程圖如圖2所示。

五、仿真測試結果

首先將導風板的角度進行預置，設置在45°-135°之間，由起點開始，10s內到達第一個預置角度，穩定停留5s，然后回到終點。測試結果如表1所示。

六、結語

該系統在任務一中導風板的過渡時間不大于10s，控制的角度的誤差不大于5°，同時在預置角度上停留的時間大于或等于5s，誤差范圍在2s以內。仿真測試結果顯示，本系統可以完成設定的動作，實時調整導風板的角度，進而可以調整空調系統風量，讓空調房間環境的舒適性提高。

參考文獻：

[1]胡漢才.單片機原理及接口技術（第3版）[M].北京：清華大學出版社，2010.

[2]周潤景.Protel 99SE電路設計及應用[M].北京：機械工業出版社，2012.

[3]丁鎮生.電子電路設計與應用手冊[M].北京：電子工業出版社，2013.

[4]黃智偉.全國大學生電子競賽常用電路模塊制作[M].北京：北京航空航天大學出版社，2011.

[5]黃智偉編著.全國大學生電子設計競賽—電路設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2006.