大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告智能帆板控制系統(tǒng)

1、參賽隊(duì)號(hào)：遠(yuǎn)帆一隊(duì)2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告競(jìng)賽題號(hào)：帆板控制系統(tǒng)（f題）智能帆板控制系統(tǒng)【摘要】： 本設(shè)計(jì)使用stc89c52rc型單片機(jī)作為帆板控制系統(tǒng)的主控制器，采用編碼器作為角度傳感器，配以后端辨向計(jì)數(shù)處理電路，將信號(hào)送往單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并實(shí)時(shí)顯示，通過(guò)控制風(fēng)速使得角度能夠得到精確控制，設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)由直流電機(jī)控制，采用脈寬調(diào)制控制技術(shù)，通過(guò)改變信號(hào)的占空比調(diào)節(jié)風(fēng)速，在單片機(jī)接受到了外部輸入的角度信號(hào)的前提下，不斷調(diào)整控制占空比控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，直到帆板達(dá)到控制的角度。同時(shí)采用超聲波進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)距，根據(jù)測(cè)得的風(fēng)機(jī)與小車的距離調(diào)整脈寬調(diào)整步距，使得電機(jī)能夠迅速準(zhǔn)確驅(qū)動(dòng)帆板到達(dá)制定角

2、度。本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)從零度到60度的帆板角度勻速控制，并且能夠準(zhǔn)確控制帆板達(dá)到45度角，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了帆板控制系統(tǒng)的數(shù)字輸入智能控制方式，能夠通過(guò)人為設(shè)置角度后通過(guò)智能控制程序是得帆板達(dá)到要求的角度。【關(guān)鍵詞】：帆板控制系統(tǒng)；脈寬調(diào)制控制；聲光提示；旋轉(zhuǎn)編碼器辨向處理，防抖動(dòng)處理電路 1. 引言智能帆板控制系統(tǒng)的主要任務(wù)為制作一個(gè)帆板控制系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，改變帆板轉(zhuǎn)角。該任務(wù)既包含有測(cè)量角度的環(huán)節(jié)，還包含有對(duì)風(fēng)機(jī)的速度控制，如何根據(jù)角度變化及時(shí)來(lái)控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速等問(wèn)題。關(guān)鍵問(wèn)題之一為角度信息的采集，通常情況下角度信號(hào)的采集有角度傳感器，編碼器，編碼盤等器件，其主要的原理為

3、把整個(gè)圓周分為多個(gè)等份，到每個(gè)等分刻度時(shí)，光電信號(hào)變化，檢測(cè)到光電信號(hào)后轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的角度信號(hào)。關(guān)鍵問(wèn)題之二為電機(jī)的控制，常用的小型動(dòng)力電機(jī)有直流電機(jī)和步進(jìn)電機(jī)，直流電機(jī)的控制相對(duì)步進(jìn)電機(jī)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，只要通過(guò)控制電機(jī)電壓或者控制電機(jī)的通電時(shí)間的占空比即能實(shí)現(xiàn)調(diào)速，步進(jìn)電機(jī)牽涉到相序和信號(hào)發(fā)送頻率等問(wèn)題，處理相對(duì)復(fù)雜。關(guān)鍵問(wèn)題之三為如何準(zhǔn)備的根據(jù)帆板的角度信號(hào)及時(shí)的控制電機(jī)風(fēng)速，使電機(jī)能夠穩(wěn)定在指定的角度位置。關(guān)鍵問(wèn)題之四為信息的及時(shí)顯示，用來(lái)顯示的器件通常有7段數(shù)碼管和液晶顯示模塊可以用來(lái)作為顯示，液晶顯示模塊使用靈活，控制相對(duì)有一定難度，但是解決了關(guān)鍵問(wèn)題后使用和修改比較便利。綜合上述的關(guān)鍵

4、問(wèn)題后，我們根據(jù)自身的技術(shù)積累，采用相關(guān)的單片機(jī)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、電路處理技術(shù)等，設(shè)計(jì)了一套智能帆板控制系統(tǒng)，完成了大賽題目所有的基本功能和附加要求。 1.控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)圖 1 帆板控制系統(tǒng)示意圖本題目主要是任務(wù)是通過(guò)控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)力吹動(dòng)帆板，使其達(dá)到指定角度，并且把角度信息實(shí)時(shí)顯示。其中的關(guān)鍵問(wèn)題是如何測(cè)定帆板的轉(zhuǎn)角和如何控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)力。為此，我們?cè)O(shè)計(jì)了一套系統(tǒng)總體控制方案，如圖2所示。圖.系統(tǒng)總體控制方案圖2所示為本系統(tǒng)采用的整體設(shè)計(jì)方案，帆板擺動(dòng)時(shí)，光電編碼器隨著帆板擺動(dòng)，產(chǎn)生兩路正交的方波信號(hào)，由辨向處理電路處理后分正反向兩路信號(hào)送給單片機(jī)的和兩路計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)

5、，兩路計(jì)數(shù)器的差值乘當(dāng)量值即為角度信信息，由單片機(jī)控制液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示，光電傳感器為絕對(duì)零位設(shè)定使用，帆板在不動(dòng)情況下光電傳感器的信號(hào)為高電平，此時(shí)，送到單片機(jī)的中斷口，單片機(jī)處理中斷時(shí)把兩路計(jì)數(shù)器里面的數(shù)字清零，此時(shí)角度信息為零。單片機(jī)主要為電機(jī)驅(qū)動(dòng)使用，單片機(jī)采集到角度信號(hào)后，由當(dāng)前角度信號(hào)與實(shí)際輸入角度進(jìn)行比對(duì)，由角度差值，選擇合適的檔位，通過(guò)p0口把信息送到單片機(jī)2的p0口，并通知單片機(jī)2控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此循環(huán)執(zhí)行，直到達(dá)到指定的角度。2. 系統(tǒng)理論分析與計(jì)算2.1 風(fēng)扇控制系統(tǒng)由于直流電機(jī)非常簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)調(diào)速，本控制系統(tǒng)風(fēng)扇扇葉驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源采用直流電機(jī)，直流電機(jī)的調(diào)速有下面幾種方案一

6、：采用電阻網(wǎng)絡(luò)或數(shù)字電位器調(diào)整電動(dòng)機(jī)的分壓，從而達(dá)到調(diào)速的目的。但是電阻網(wǎng)絡(luò)只能實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速，而數(shù)字電阻的元器件價(jià)格昂貴，且可能存在干擾。更主要的問(wèn)題在于一般電動(dòng)機(jī)的電阻很小，但電流很大，分壓不僅會(huì)降低效率，而且實(shí)現(xiàn)很困難。方案二：采用繼電器對(duì)電動(dòng)機(jī)的開或關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開關(guān)的切換對(duì)小車的速度進(jìn)行調(diào)整。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。方案三：采用集成芯片l298n構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。l298n是雙h橋高電壓大功率集成電路，可用來(lái)驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)等電感性負(fù)載。此電路用單片機(jī)控制l298n芯片使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整

7、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。l298n是三極管工藝的，所以導(dǎo)通的飽和壓降比較大，1a時(shí)大約2-3a的壓降，這種電路效率非常高；此電路內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，信號(hào)特別易于處理，電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)方向的控制；電子開關(guān)速度很快，穩(wěn)定性也極強(qiáng)，是一種廣泛采用的技術(shù)。通過(guò)比較，使用l298n芯片充分發(fā)揮了它的功能，能穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)電機(jī)，且價(jià)格不高，故選用方案三。整個(gè)風(fēng)扇控制系統(tǒng)采用脈寬調(diào)速技術(shù)，通過(guò)控制脈沖寬度來(lái)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速?gòu)亩刂品宓慕嵌取?圖3 電機(jī)控制信號(hào)占空比的不同決定了直流電機(jī)的通電時(shí)間，也決定了直流電機(jī)單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的角度，及速度，所以通過(guò)占空比的控制可以準(zhǔn)確控制風(fēng)扇的風(fēng)速。2.2 角度測(cè)量處理系統(tǒng)

8、2.2.1角度測(cè)量處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 根據(jù)碼盤形式光電編碼器分為絕對(duì)式和增量式兩種。絕對(duì)式碼盤在任意位置都可給出與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字轉(zhuǎn)角輸出量 ,故不存在四倍頻的問(wèn)題。增量式碼盤是根據(jù)軸所轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ,輸出一系列脈沖 ,并通過(guò)計(jì)數(shù)電路 ,對(duì)脈沖進(jìn)行累計(jì)計(jì)數(shù).得到相對(duì)角位移量。由于單個(gè)絕對(duì)碼盤的角位移的測(cè)量范圍僅為 0 360 ,需多個(gè)碼盤才能測(cè)量大于 360的角位移 ,從而提高了系統(tǒng)的價(jià)格和復(fù)雜程度 ,而增量式碼盤轉(zhuǎn)角測(cè)量范圍只受計(jì)數(shù)電路的位數(shù)限制 ,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,價(jià)格低廉 ，應(yīng)用廣泛，所以本系統(tǒng)角度測(cè)量采用編碼器，角度的測(cè)量采用 200線的歐姆龍旋轉(zhuǎn)編碼器，型號(hào)為，光電編碼器是高精度控制系統(tǒng)常用的位移

9、檢測(cè)傳感器。當(dāng)控制對(duì)象發(fā)生位置變化時(shí) ,光電編碼器便會(huì)發(fā)出a、 b 兩路相位差90 的數(shù)字脈沖信號(hào)。正轉(zhuǎn)時(shí)a 超前b 為 90 ,反轉(zhuǎn)時(shí)b 超前a為90 。脈沖的個(gè)數(shù)與位移量成比例關(guān)系 ,因此 ,通過(guò)對(duì)脈沖計(jì)數(shù)就能計(jì)算出相應(yīng)的位移。 圖4 編碼器正反轉(zhuǎn)輸出波形整個(gè)角度測(cè)量的方案為： 圖 5 角度處理系統(tǒng)編碼器兩路方波信號(hào)通過(guò)信號(hào)辨向處理電路后分為正向和反向兩路送給單片機(jī)計(jì)數(shù)器，單片機(jī)計(jì)數(shù)器內(nèi)的數(shù)值差代表了角度位移的大小，乘與角度當(dāng)量后為角度信息，由單片機(jī)送往液晶顯示器顯示。2.2.2 編碼器抖動(dòng)信號(hào)的處理a 專用倍頻細(xì)分處理芯片處理抖動(dòng)。對(duì)于確定的碼盤，其脈沖周期t 對(duì)應(yīng)的碼盤角位移固定為，故

10、其量化誤差為 /2。如果能夠?qū) 或b 信號(hào)四倍頻,則計(jì)數(shù)脈沖的周期將減小到t/4 。量化誤差下降為 /8 ,從而使光電編碼器的角位移測(cè)量精度提高4 倍。在實(shí)際電路中,可以使用專用芯片將兩路正交的方波進(jìn)行四倍頻后產(chǎn)生兩路加、減計(jì)數(shù)信號(hào),送雙時(shí)鐘可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行加、減計(jì)數(shù),也可直接送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,達(dá)到更集成化的效果。該類芯片包含相關(guān)時(shí)序模塊，可以處理由于抖動(dòng)產(chǎn)生的高頻雜訊。 b 多級(jí)d 觸發(fā)器濾除抖動(dòng)信號(hào)。多級(jí) d 觸發(fā)器濾除法是利用電路對(duì)信號(hào)的延遲和門電路的邏輯運(yùn)算能力來(lái)消除振動(dòng)引起的高頻方波干擾脈沖, 防止誤計(jì)數(shù)。第一種方法需用專用的倍頻芯片，不容易獲得，成本也比較大，另外旋轉(zhuǎn)的速度要均

11、勻，且必須在一比較小的范圍內(nèi)；第二種方法只有在觸發(fā)器級(jí)數(shù)大于3 的時(shí)候?yàn)V除的效果才比較明顯，而此時(shí)硬件資源開銷比較大，比較適合使用于以較高速率采集數(shù)據(jù)的環(huán)境中。本次設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊張，無(wú)法采購(gòu)到專用的倍頻處理芯片，所以只能采用方法二對(duì)抖動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，對(duì)下面兩種方案進(jìn)行了電路設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。方案一： 圖6 典型辨向處理電路當(dāng)光電編碼器順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí) ,a相信號(hào)在相位上超前 b相信號(hào) 1 /4周期。經(jīng)過(guò) d觸發(fā)器后 ,q1為高電平 ,q2為低電平 ,于是 , c1有計(jì)數(shù)脈沖 ,可接入雙向計(jì)數(shù)器的“+” 端 ,而 c2保持為低電平。反之 ,當(dāng)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí), c1將保持低電平 , c2形成的計(jì)數(shù)脈沖

12、可作為雙向計(jì)數(shù)器“- ” 端的輸入信號(hào),從而完成對(duì)光電編碼器輸出信號(hào)的計(jì)數(shù)。方案二： 圖7 防抖動(dòng)的辨向處理電路信號(hào)經(jīng)過(guò) d觸發(fā)器需要一定的時(shí)延 td,因此 ,相對(duì)于 t時(shí)刻的信號(hào) a ( t)、 b ( t) ,第 i級(jí)的 d觸發(fā)器的輸出信號(hào) qi和 將在 t + i td時(shí)刻建立。因此 ,若電路有 n級(jí) d觸發(fā)器組成 ,那么 ,將在 n td時(shí)間內(nèi) ,每隔 td產(chǎn)生一個(gè)信號(hào) qi和 ( i = 1, 2n) ,這些信號(hào)經(jīng)過(guò)“ 與 ” 運(yùn)算后 ,得到用于順時(shí)針?lè)较虻挠?jì)數(shù)信號(hào) cw 和逆時(shí)針?lè)较虻挠?jì)數(shù)信號(hào)ccw,見下式?？紤]光電編碼器順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn) ,當(dāng)在 ( t, t +n td)內(nèi)某一時(shí)刻

13、 ,信號(hào) a、 b的相位差由于振動(dòng)而被破壞并產(chǎn)生高頻干擾脈沖時(shí) ,此干擾信號(hào)到達(dá)計(jì)數(shù)器的必要條件是 q1 , q2 qn 全為“1” ,但是由于 d觸發(fā)器的延遲作用 ,而使 q1 , q2 qn 全為“1” 的可能性得到扼制。若按等概率事件計(jì)算 ,高頻干擾信號(hào)經(jīng)過(guò) n級(jí) d觸發(fā)器到達(dá)計(jì)數(shù)器的概率為 1/2n 。方案三：采用高頻濾波消除抖動(dòng)?？梢酝ㄟ^(guò)低通濾波器實(shí)現(xiàn)高頻雜訊波的處理。本次設(shè)計(jì)三種方案都經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。具體實(shí)驗(yàn)過(guò)程在測(cè)試章節(jié)詳細(xì)介紹。3.電路與程序設(shè)計(jì)1. 總體原理圖 圖8 總體電路原理圖 根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案和大賽的任務(wù)細(xì)節(jié)，我們?cè)O(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的電路，主要有兩個(gè)單片機(jī)信號(hào)的通信處理通過(guò)p0

14、口交換信息，在達(dá)到45度時(shí)控制喇叭發(fā)聲的功放電路，還有就是對(duì)應(yīng)的光電閃爍，用于滿足基本要求中的第三項(xiàng)。 基本的單片機(jī)系統(tǒng)最小板我們?cè)诒荣愔型ㄟ^(guò)pcb板雕刻機(jī)自動(dòng)雕刻，目前該最小系統(tǒng)運(yùn)行良好。2.辨向處理電路圖。 圖9根據(jù)處理電路的需要，設(shè)計(jì)了編碼器辨向處理電路圖。采用的光電編碼器為集電極開路的編碼器，所以輸出端口需要接上一個(gè)上拉電阻到電源正極，信號(hào)出來(lái)后通過(guò)光耦隔離，兩路正交的編碼器信號(hào)通過(guò)辨向電路后分正反轉(zhuǎn)兩路信號(hào)送往單片機(jī)的計(jì)數(shù)端口。3.電源模塊設(shè)計(jì) 圖10方案一：所有器件采用單一電源12v（8節(jié)aa電池）。這樣供電比較簡(jiǎn)單；但是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間電流很大，而且l298驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)電流有波

15、動(dòng)，會(huì)造成電壓不穩(wěn)、有毛刺等干擾，嚴(yán)重時(shí)可能造成單片機(jī)系統(tǒng)掉點(diǎn)電，缺點(diǎn)十分明顯。 方案二：雙電源供電。將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)與單片機(jī)以及其周圍電路電源完全隔離。這樣做雖然不如單電源方便靈活，但可以將電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)所造成的干擾徹底消除，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。我們認(rèn)為本設(shè)計(jì)的穩(wěn)定可靠性更為重要，故擬采用方案二。 編碼器供電需要+12v電源，單片機(jī)、其它元件和編碼器輸出信號(hào)上拉電阻端需要+5v電源，還有就是風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)需要有+15v的電源。我們采用方案二制作了電源模塊。供應(yīng)12v和5v的電源，由于風(fēng)機(jī)需要較大的電流，所以供電選用了開關(guān)電源+24v通過(guò)穩(wěn)壓塊7815穩(wěn)定到15v輸出。2程序設(shè)計(jì)思路 整個(gè)設(shè)計(jì)程序模塊中

16、，單片機(jī)1作為主控模塊使用，主要負(fù)責(zé)計(jì)數(shù) 顯示，后發(fā)送控制調(diào)節(jié)信號(hào)。單片機(jī)二主要是接受控制信號(hào)并控制電機(jī)速度。程序開發(fā)流程圖：?jiǎn)纹瑱C(jī)1程序流程圖：程序初始化讀取定時(shí)器信號(hào)實(shí)時(shí)顯示到液晶器功能模塊開始圖11 功能處理模塊中包括有定時(shí)器溢出處理，外部中斷1處理，鍵盤響應(yīng)處理模塊等。定時(shí)器不管正向還是反向都要計(jì)數(shù)，一旦溢出，可以通過(guò)定時(shí)器中斷，用65536減去另外一個(gè)定時(shí)器的計(jì)數(shù)，并且賦值給溢出的定時(shí)器。鍵盤輸入模塊處理中，一旦獲得了對(duì)應(yīng)需要控制的角度信息后，馬上讀取角度信息進(jìn)行比對(duì)，然后根據(jù)比對(duì)信息調(diào)節(jié)占空比實(shí)現(xiàn)角度閉環(huán)控制，但是里面設(shè)置了控制次數(shù)，一旦到達(dá)控制次數(shù)，不再調(diào)節(jié)，以防止死循環(huán)。單片機(jī)

17、2程序流程圖： 單片機(jī)2為輔助控制模塊，主要是為了減輕單片機(jī)1的控制負(fù)擔(dān)，其功能相對(duì)較為簡(jiǎn)單，主要是具體實(shí)現(xiàn)電機(jī)的脈寬調(diào)制控制，單片機(jī)總是查詢與單片機(jī)1交換信號(hào)窗口，一旦單片機(jī)發(fā)送需要控制電機(jī)的信息后，馬上通過(guò)設(shè)計(jì)端口p1.0獲取第一個(gè)單片機(jī)發(fā)來(lái)的脈寬調(diào)制信息，得到后控制電機(jī)達(dá)到對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)速。是否有脈寬信號(hào)開始控制電機(jī)無(wú)有圖124.測(cè)試方案與測(cè)試總結(jié)1.防抖動(dòng)處理電路的測(cè)試帆板在穩(wěn)定位置時(shí)候的抖動(dòng)信號(hào)無(wú)法進(jìn)行處理，所以系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)時(shí)候會(huì)引起誤計(jì)數(shù)，按照第二部分中的防抖動(dòng)處理方案中的方案二，設(shè)計(jì)加工了相關(guān)電路板，但是在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)由于兩路輸入的與門在制作四路輸入的與門時(shí)，存在邏輯競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，而手頭又

18、沒有四路輸入與門，所以后面采用了方案三中的低通濾波處理，但是抖動(dòng)信號(hào)的處理效果不是很明顯。 2.角度實(shí)時(shí)顯示測(cè)試 角度實(shí)時(shí)顯示測(cè)試，從角度0到角度60度由人任意移動(dòng)角度，我們?cè)O(shè)計(jì)了液晶顯示計(jì)數(shù)和量角器計(jì)數(shù)的兩種方法，并且通過(guò)兩種方法進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)對(duì)060度范圍進(jìn)行了30等分進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)整個(gè)移動(dòng)過(guò)程中，實(shí)時(shí)顯示的誤差為3度左右，完全滿足實(shí)際需求。3.鍵盤控制風(fēng)速在0-60范圍測(cè)試設(shè)置了兩個(gè)風(fēng)速控制按鈕，通過(guò)其中一個(gè)控制風(fēng)速度增加，另外一個(gè)減少，并顯示角度。通過(guò)多次檢測(cè)處發(fā)現(xiàn)，角度完全在5度范圍內(nèi)，滿足要求。4.帆板穩(wěn)定在45度的風(fēng)力測(cè)試。 帆板控制在45度范圍內(nèi)，可以通過(guò)第三步中控制風(fēng)速增加

19、按鈕，一旦達(dá)到45度，蜂鳴器發(fā)出聲音，光電管發(fā)出彩色燈。5.鍵盤設(shè)定角度進(jìn)行定位測(cè)試通過(guò)鍵盤控制輸入角度，系統(tǒng)自動(dòng)辨識(shí)，該步驟我們也經(jīng)過(guò)測(cè)試，完全達(dá)到要求。 6風(fēng)機(jī)距離變化時(shí)鍵盤定位角度測(cè)試風(fēng)機(jī)距離變化時(shí)，通過(guò)鍵盤定位時(shí)候，我們通過(guò)一步定位法，先一步到達(dá)一定得風(fēng)速檔位，讀取實(shí)際角度，如果角度與讀入角度相比小或者大，及時(shí)朝不同方向改變占空比調(diào)節(jié)速度，實(shí)際結(jié)果稍微有所偏差，比規(guī)定角度偏大。5.結(jié)論 本次電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽帆板控制系統(tǒng)的制作經(jīng)過(guò)了多次摸索和實(shí)踐，終于實(shí)現(xiàn)了比賽的功能， 在編碼器抖動(dòng)信號(hào)處理方面花費(fèi)了大量的時(shí)間，通過(guò)本次比賽我們鍛煉了自己的設(shè)計(jì)應(yīng)用能力，在構(gòu)造嵌入式系統(tǒng)方面積累了經(jīng)驗(yàn).參考文

20、獻(xiàn)1. 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)何立民 編 航天航空大學(xué)出版社 2. 單片機(jī)基礎(chǔ)李廣弟 編 北京航空航天大學(xué)出版社 3. 新型實(shí)用電子電路400例何希才 編 電子工業(yè)出版社 4. 傳感器集成電路手冊(cè),第一版趙負(fù)圖 編 化學(xué)工業(yè)出版社 5. 電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng),第二版陳伯時(shí) 編 北京:機(jī)械工業(yè)出版社 6. 新編mcs-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì),第一版張毅剛,彭喜元 編 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 7. 電子技術(shù)基礎(chǔ) 模擬部分（第五版）康華光 編 高等教育出版社8. 單片機(jī)原理及接口技術(shù) 余錫存 曹國(guó)華 編 西安電子科技大學(xué)9. 電子技術(shù)基礎(chǔ) 數(shù)字部分（第五版）康華光 編 高等教育出版社10. hcs12微控制器

21、原理及應(yīng)用，王威 編 北京航空航天大學(xué)出版社11. 常用電路模塊分析與設(shè)計(jì)指導(dǎo)，王松武 編 清華大學(xué)出版社 12. 大學(xué)生電子設(shè)計(jì)與應(yīng)用，王彥朋 編 中國(guó)電力出版社 13. 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)，黃麗亞、楊恒 編 機(jī)械工業(yè)出版社 程序附錄 /*- 名稱：pwm 調(diào)光 日期：2009.5 修改：無(wú) 內(nèi)容：1、學(xué)習(xí)目的：利用定時(shí)器產(chǎn)生pwm，了解原理和使用方法 2、硬件要求：led燈 定時(shí)器 3、試驗(yàn)現(xiàn)象：led燈由亮到滅，由滅到亮逐步變化，也就是調(diào)光現(xiàn)象-*/#include /包含頭文件，一般情況不需要改動(dòng)，頭文件包含特殊功能寄存器的定義#include#define data p1 /數(shù)據(jù)端口#

22、define datapwm p0sbit key4=p31;sbit key3=p36;sbit key1=p30;sbit key2=p37;sbit rs = p20;/27;sbit rw = p21;/31;sbit e = p22;/30;sbit led = p23; /七彩閃光燈sbit sound=p27;unsigned char pluscounter,flagangle,setangle=2,flag=1,pwm_on=1;unsigned int num1,num2,angle; /高電平時(shí)間、周期長(zhǎng)度、角度、設(shè)定角度char data tab016=set: ;ch

23、ar data tab116=pwm: angle: ;/ 微秒延時(shí)函數(shù) /*void delayus(unsigned char us)/delay us unsigned char uscnt; uscnt=us1; /*12mhz頻率*/ while(-uscnt);/ 毫秒函數(shù)聲明 /*void delayms(unsigned char ms) while(-ms) delayus(250); delayus(250); delayus(250); delayus(250); / 寫入命令函數(shù) /*void writecommand(unsigned char c) delayms(

24、5);/操作前短暫延時(shí)，保證信號(hào)穩(wěn)定 e=0; rs=0; rw=0; _nop_(); e=1; data=c; e=0;/ 寫入數(shù)據(jù)函數(shù) /*void writedata(unsigned char c) delayms(5); /操作前短暫延時(shí)，保證信號(hào)穩(wěn)定 e=0; rs=1; rw=0; _nop_(); e=1; data=c; e=0; rs=0;/寫入顯示數(shù)組/*void writestring(unsigned char s,char *ptr) unsigned char i; if(s=1) writecommand(0x80); else writecommand(0x

25、c0); for(i=0;i16;i+) writedata(*(ptr+i); / 初始化 /*void initlcd() delayms(15); writecommand(0x38); writecommand(0x38); writecommand(0x38); /設(shè)置顯示模式多發(fā)幾次 writecommand(0x06); /顯示光標(biāo)移動(dòng)位置 writecommand(0x0c); /顯示開及光標(biāo)設(shè)置 writecommand(0x01); /顯示清屏/*/* 延時(shí)函數(shù) */*/void delay(unsigned int cnt) while(-cnt);/自動(dòng)判斷是否達(dá)到設(shè)定

26、角度、/*void goangle(void) if(!key2) flagangle=1;/啟動(dòng)設(shè)置的角度 if(flagangle)/緩慢平穩(wěn)的到達(dá)角度 switch(setangle) case 2:pwm_on=5;break;case 4:pwm_on=10;break;case 6:pwm_on=12;break;case 8:pwm_on=13;break;case 10:pwm_on=14;break;case 12:pwm_on=15;break;case 14:pwm_on=16;break;case 16:pwm_on=17;break;case 18:pwm_on=18

27、;break;case 20:pwm_on=19;break;case 22:pwm_on=20;break;case 24:pwm_on=21;break;case 26:pwm_on=22;break;case 28:pwm_on=23;break;case 30:pwm_on=25;break;case 32:pwm_on=26;break;case 34:pwm_on=27;break;case 36:pwm_on=29;break;case 38:pwm_on=30;break;case 40:pwm_on=33;break;case 42:pwm_on=34;break;case

28、44:pwm_on=37;break;case 46:pwm_on=39;break;case 48:pwm_on=41;break;case 50:pwm_on=44;break;case 52:pwm_on=46;break;case 54:pwm_on=48;break;case 56:pwm_on=49;break;case 58:pwm_on=53;break;case 60:pwm_on=55;break;default:break; datapwm=pwm_on; flagangle=0; / 第三個(gè)要求的控制過(guò)程/*void yaoqiu3(void) tab04=l;tab0

29、5=e;tab06=t;tab07=g;tab08=o;writestring(1,tab0); /顯示let go pwm_on=47;datapwm=pwm_on; /先到達(dá)大概位置 if(angle=45)/如果等于45度 sound=1; /開啟聲音 led=0; /開啟彩燈 if(angle45) /如果大于45度 sound=0; /關(guān)閉聲音 led=1; /關(guān)閉彩燈pwm_on-;delayms(100);pluscounter+; tab07=0xfe;tab08=0xfe;writestring(1,tab0); /清除go /*/* 主函數(shù) */*/main() initl

30、cd(); tmod=0x55; tr0=1; /開啟t0 tr1=1; /開啟t1 et0=1; /開啟t0中斷 et1=1; /開啟t1中斷 ex0=1; /開啟外部中斷0 it0=0; /電平觸發(fā) ea=1; /全局中斷開 datapwm=pwm_on; /給單片機(jī)二一個(gè)初始化 tab115=0xdf;/度數(shù)的符號(hào) writestring(2,tab1); tab06=0xdf;/度數(shù)的符號(hào) writestring(1,tab0); sound=0; /關(guān)閉聲音 led=1; /關(guān)閉彩燈while(1) if(!key3&!key4) th0=tl0=th1=tl1=0; /按鍵計(jì)數(shù)器清

31、零 if(!key1) /轉(zhuǎn)換按鍵 flag+;if(flag3) flag=1; /標(biāo)志位是從1到3。 if(flag=1) tab14=pwm_on/10+0x30; tab15=pwm_on%10+0x30; writestring(2,tab1); tab04=0xff; /把角度設(shè)置去掉 tab05=0xff; tab06=0xff; writestring(1,tab0); if(flag=2) tab04=setangle/10+0x30; tab05=setangle%10+0x30; tab06=0xdf; writestring(1,tab0); tab14=0xff; /

32、把度數(shù)設(shè)置去掉 tab15=0xff; writestring(2,tab1); /第二和第三個(gè)基本要求:調(diào)風(fēng)速 ，在60度范圍內(nèi)變化，并能10秒達(dá)到45度 if(flag=1) /按鍵設(shè)置脈寬大小 while(!key3|!key4) if(!key3) pwm_on-;if(pwm_on99) pwm_on=99;datapwm=pwm_on; delay(1000); tab14=pwm_on/10+0x30; tab15=pwm_on%10+0x30; writestring(2,tab1); if(!key2) th0=tl0=th1=tl1=0;/將兩個(gè)計(jì)數(shù)器清零 if(flag=2) /按鍵設(shè)置角度大小 while(!key3|!ke