使转角保持在给定范围之内。主控制器的选择方案采用作为系统的控制器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控制核心。但由于本设计对数据处理的速度要求不高，同时由于芯片的引脚较多，电路板布线复杂，加大了电路设计和实际焊接的工作量。方案二采用系列的单片机作为主控制器系列芯片目前使用范围最广，价格便宜，但速度较慢，数据量大时速度难以满足要求。而且其功能单，需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。方案三控制芯片控制芯片是个低电压，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数择方据存储器，器件采用的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元综合以上三种方案，选案三。电源模块的选择方案所有器件采用单电源节五号电池。供电较简单，但由于电动机启动瞬间电流很大，会造成电压不稳有毛刺等干扰，严重时可能会造成单片机系统掉电，且容易没电，使之不能完成题目的要求。方案二使用交流电供电，搭建电源模块，经变压器变压后，再用芯片进行稳压。电源为单片机及其他传感器显示屏等模块供电。使用交流电不仅能保证电量充足，而且相对于干电池有恒定的电压和电流。综合以上两种方案，故拟采用方案二。角度信号采集模块的选择方案使用无触点磁敏电位器自制重锤角度传感器。该角度传感器安装在帆板上，当帆板处在非平衡状态时，帆板的倾斜角度反映在重锤的转角上，再通过转换将角度信号采集到处理器中进行相关的处理。但在本设计中要使帆板达到定的角度就要克服传感器的重量，而这样会大大的增加帆板的负重，影响设计效果。方案二采用模拟三轴加速度模块。此传感器功耗电流降低至，比同类器件的功耗典型值低，测量动态范围是，具有额定耐冲压强度,具有良好的偏压稳定性和良好的灵敏度，且该传感器灵敏度高体积小质量轻且易操作，所以该传感器能很好的测量帆板转动角度，根据本题的要求，选择第二种方案。转换模块的选择方案美国司生产的多通道位模数转换器。采用串行通信接口，具有输入通道多性价比高易于和单片机接口的特点，可广泛应用于各种数据采集系统,但其转换精度不能满足该系统对帆板角度的准确测量。方案二是美国公司生产的位模数转换器，采用单或电源供电,可用最少数量的口线与单片机或微处理器相接,适用于单通道低速小信号采样的应用场合。在该系统中，它以位的串行方式直接传送给微控制器或微处理器，适合在系统测量中的应用。根据本设计的要求，我们最终选用了方案二。驱动模块的选择方案采用大功率三极管，二极管，电阻电容等元件。用上述元件搭建两个桥，通过对各路信号放大来驱动电机，原理简单。但由于放大电路很难做到完全致，当电机的功率较大时运行起来会不稳定，很难精确控制。方案二采用驱动芯片。芯片是较常用的电机驱动芯片。该芯片有两个兼容电平的输入，具有良好的抗干扰性能，可用单片机的口提供信号，其输出的脉冲控制直流电机，能够对电机转速的上升与下降进行平滑调节，保证调节过程中本身对风扇的影响最低，且电路简单易用稳定，具有较高的性价比。综上所述，我们决定采用方案二。显示模块的选择方案用显示，优点亮度高成本低，易于单片机编程，但是显示时占用口多，信息量不足。方案二采用液晶显示，功耗低无辐射显示稳定抗干扰能力强，编程控制简单，使用方便，显示信息能力强等特点。考虑到本设计的要求，我们选择方案二。系统理论分析与计算根据题目设计要求，控制风扇风力的大小，使帆板能在到度范围内变化。我们通过按键控制单片机输出的信号控制电机转速的快慢来控制风扇风力的大小。通过加速度传感器检测帆板的角度，经转换电路转换为数字量变化，从而也可以通过调节来调节电机的转速，所以只要帆板能在到度范围内变化，并且能够控制电机的转速使帆板保持在定的角度。控制器按键传感器电机驱动电路显示系统硬件设计与实现系统硬件的基本组成本系统主要由主控制模块驱动模块采集模块显示模块电源模块组成其结构框图如图所示，几个模块之间相互且存在联系，实现状态的上传和控制命令的下发。图系统控制框图硬件电路模块设计控制芯片设计是个低电压，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数据存储器，器件采用的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准内部寄存器地址，请参考中文页内部寄存器数据，请参考中文页发送停止信号单字节读取起始信号发送设备地址写信号发送存储单元地址，从开始起始信号发送设备地址读信号读出寄存器数据停止信号连续读出内部加速度数据，地址范围起始信号发送设备地址写信号发送存储单元地址，从开始起始信号发送设备地址读信号连续读取个地址数据，存储中存储地址中的数据最后个数据需要回回应停止信号初始化，根据需要请参考进行修改测量范围,正负，位模式速率设定为参考页选择电源模式参考页使能中断偏移量根据测试传感器的状态写入页偏移量根据测试传感器的状态写入页偏移量根据测试传感器的状态写入页显示轴合成数据显示正负符号位显示空格计算数据和显示,查考快速入门第页转换出显示需要的数据显示轴合成数据显示正负符号位显示空格计算数据和显示,查考快速入门第页转换出显示需要的数据第行，第列显示显示轴合成数据显示负符号位显示空格计算数据和显示,查考快速入门第页转换出显示需要的数据第行，第列显示,初始化连续读出数据，存储在中显示轴显示轴显示轴摘要该系统为个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小改变帆板角度。为了满足帆板控制系统的设计要求，进行了各单元模块的比较论证及确定，本系统以单片机作为系统的核心控制芯片，选模拟三轴加速度传感器模块来测量帆板转动的角度，灵敏度高，满足对角度的准确测量。对于关键的电机驱动电路，经过充分的比较与论证，最终选用驱动模块，通过单片机输出脉冲，更好地实现了电机的调速并且加入控制，实现了控制角度的优化。系统显示部分采用液晶显示，串行接口，编程容易，并且现实的信息量大。关键词脉冲目录绪论课题研究的背景及目的帆板控制系统在国内外的现状分析课题研究的主要内容课题研究的目标拟解决的关键问题系统方案选择及论证系统方案主控制器的选择电源模块的选择角度信号采集模块的选择转换模块的选择驱动模块的选择显示模块的选择系统理论分析与计算系统硬件设计与实现系统硬件的基本组成硬件电路模块设计控制芯片设计驱动模块电路设计采集模块电路设计显示模块电路设计电源模块电路设计直流稳压电源的基本原理电源电路设计软件设计程序功能描述与设计思路液晶显示的设计角度控制流程图系统流程图结论与总结结论总结致谢参考文献绪论课题研究的背景及目的利用帆板角度控制系统可以测量风力大小，假如可以精确测量出帆板偏转角度，那样就可以算出风力大小，研究成功，帆板角度控制系统将成为测量风力大小产品，就可以节约很多电能，又可以把测量风力设备向智能化产品过渡，而且在原来基础上更加完美和人性化。单片机应用意义不仅在于它广阔范围及所带来经济效益。更重要意义在于，单片机应用从根本上改变了控制系统传统设计思想和设计方法。以前采用硬件电路实现大部分控制功能，正在用单片机通过软件方法来实现。以前自动控制中调节，现在可以用单片机实现具有智能化数字计算控制模糊控制和自适应控制。单片机又称单片微控制器，单片机具有体积小功耗低控制功能强扩展灵活微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压功率频率湿度温度流量速度厚度角度长度硬度等物理量的测量。本系统就是以单片机为核心建立起来的，要实现对帆板转角大小的控制，其归根就是对风扇的控制，帆板的转角随着风扇风力的变化而变化，角度传感器给单片机不同的角度检测信号，经单片机处理后在液晶上显示。系统体现了模块化的设计理念，将单片机和各个器件结合在起，完成系统化的设计，充分发挥了单片机的可靠性可操作性和强大处理功能。在摇动帆式风力发电系统中，通过帆板的往复摇转转变为旋转运动后可以驱动发电机发电，且具有发电效率高和良好的低风速发电特性和优异的耐强风性特点。帆板转角在定范围内时发电效率较高。帆板控制系统在国内外的现状分析目前国内外有类似的研究，但是不是很多，因为帆板控制系统本身也有它的局限性，首先，可应用的范围是比较广泛，但是般不可单独使用，很多时候需要其他设备的辅助和支持，但是不可否认，它的的确确得到了定的应用，例如在条件要求极其苛刻，不允许有漏电，电磁辐射等破坏和干扰的条件下，所有电器几乎都不用使用，帆板控制系统就可以实现较远距离的闭环式自动控制，满足特殊环境下的控制要求，不仅如此它在农业军事航空等领域也都有重大应用潜力。单片机源于世纪年代，到现在也有定历史，单片机发展经历了几个不同阶段，现在单片机越来越成熟，成为些智能化产品设计者研究对象。随着社会发展，智能化已经成为现代化产品发展新趋势，基于微机控制系统智能化有利于对帆板控制。是否可以实现远程控制是否可以进行语音报警。又成为越来越感兴趣研究方向。国内外走在积极发展这方面技术应用于生产生活，控制系统随社会发展需求发展，将会更加智能化，便捷化，更灵活，更方便应用于生产生活，帆板转角控制系统研究发展就沿这趋势。课题研究的主要内容以单片机控制系统为核心，设计个帆板控制系统，通过对风扇转速的控制，调节风力大小，改变帆板转角，可实现转角值的实时显示和控制。课题研究的目标提高了系统抗干扰性准确性和稳定性，整个控制系统响应速度快，成本低，容易驱动控制，噪音小低功耗，。就基本满足设计要求。拟解决的关键问题对风扇电机转速进行快速而准确控制，以保证风扇转角在控制范围内为保证系统精度要求，必须要对帆板转动角度进行实时检测为保证帆板在尽可能短时间内达到预定角度还需要相应设定及显示电路。系统方案选择及论证系统方案本系统主要由主控制模块驱动模块采集模块显示模块电源模块组成，系统框图见图所示。图系统总框图该系统的工作原理是通过调节装置单片机控制电机驱动芯片,控制电机带动风扇的转动通过调节调节电机的转速，使帆板与竖直平面达到到定的夹角，通过角度传感器不断测量帆板的转角即实际转角，该实际转角与给定转角作比较，形成转角偏差，通过直流电机控制风扇的转速，通过控制不断修正该转角偏差，最终使转角保持在给定范围之内。主控制器的选择方案采用作为系统的控制器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控制核心。但由于本设计对数据处理的速度要求不高，同时由于芯片的引脚较多，电路板布线复杂，加大了电路设计和实际焊接的工作量。方案二采用系列的单片机作为主控制器系列芯片目前使用范围最广，价格便宜，但速度较慢，数据量大时速度难以满足要求。而且其功能单，需要仿真器来实现软硬件调试，较为烦琐。方案三控制芯片控制芯片是个低电压，片内含的可反复擦写的只读程序存储器和的随机存取数择方据存储器，器件采用的高密度非易失性存储技术生产，兼容标准指令系统，片内置通用位中央处理器和存储单元综合以上三种方案，