風(fēng)板控制裝置的設(shè)計

陳洪容+覃智廣+王洪

摘 要：本設(shè)計以STC89C52單片機為控制核心，調(diào)節(jié)直流風(fēng)機風(fēng)力實現(xiàn)對風(fēng)板角度的控制、監(jiān)測和顯示。控制角度在45°～135°之間設(shè)定，由起點開始啟動裝置，控制風(fēng)板達到預(yù)置角度，過渡過程時間小于10s，控制角度誤差小于5°，在預(yù)置角度上的穩(wěn)定停留時間為 2s以上。根據(jù)功能要求可以在起點和終點位置間擺動。直流風(fēng)機風(fēng)力大小通過PWM控制方式實現(xiàn)，角度的變化通過角度傳感器N1000060來檢測。本裝置經(jīng)過實際反復(fù)測試，達到了設(shè)計要求。

關(guān)鍵字：PWM，風(fēng)力控制，角度檢測

一、裝置組成

本裝置如圖1示，左右2個風(fēng)機吹出可控風(fēng)力，控制風(fēng)板左右擺動，擺動角度通過角度指示標尺實時指示。

二、控制方案設(shè)計

本系統(tǒng)由單片機通過驅(qū)動模塊控制直流風(fēng)機的運行，從而控制風(fēng)板的擺動，擺動角度通過角度傳感器來檢測，運行的狀態(tài)以及角度的變化情況通過液晶顯示器顯示，通過按鍵來控制其運行方式，同時具有聲光提示和報警功能。其系統(tǒng)組成框圖如圖2示。

三、 系統(tǒng)硬件設(shè)計

1、主控模塊

本次設(shè)計采用性價比很高的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、角度檢測模塊

風(fēng)板擺動的角度通過傾角傳感器 N1000060來檢測，其安裝在風(fēng)板擺動軸上，通過測量傾角的變化輸出0～5V的電壓，根據(jù)電壓的變化可以計算得出相應(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是0～5V的電壓，需要將電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號給主控模塊進行計算處理，所以需要加模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。本系統(tǒng)通過模數(shù)芯片ADC0804來完成此功能，ADC0804是屬于逐次逼近式A/D 轉(zhuǎn)換器，其主要特點是：模數(shù)轉(zhuǎn)換時間大約100us；方便TTL或CMOS標準接口；可以滿足差分電壓輸入；具有參考電壓輸入端；內(nèi)含時鐘發(fā)生器；單電源工作時輸入電壓范圍是0～5V；不需要調(diào)零等。控制原理圖如圖4示。

4、風(fēng)機驅(qū)動模塊

風(fēng)機驅(qū)動模塊芯片選用L298N驅(qū)動。該芯片驅(qū)動能力強，工作穩(wěn)定，控制方式簡單方便。風(fēng)力的大小由主控模塊通過PWM控制風(fēng)機的轉(zhuǎn)速來實現(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行狀態(tài)，角度的變化情況等。LCD12864是一種圖形點陣液晶顯示模組，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個按鍵，分別實現(xiàn)加1、減1、移動光標、確定、返回功能，可以進行角度值的設(shè)置輸入、裝置的啟動運行、停止等操作。由于按鍵較少，所以直接用獨立式按鍵的連接方式。

四、 軟件設(shè)計

本系統(tǒng)可以能根據(jù)設(shè)定角度穩(wěn)定運行在指定的角度，也可以在設(shè)定的起始角和終止角間來回擺動，其主程序流程圖如圖6示。

五、小結(jié)

根據(jù)實際測試，在固定角擺動時，與設(shè)定角的誤差小于3°，在左右擺動控制時，與設(shè)定角的誤差小于5°，達到了設(shè)計效果。

參考文獻

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