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2011 年全国大学生电子设计竞赛

帆板控制系统( 帆板控制系统(F 题) 【高职高专组】 高职高专组

2011 年 9 月 3 日





帆板控制系统由控制装置,风扇和帆板组成。本系统是基于自动控制原理, 帆板控制系统由控制装置,风扇和帆板组成。本系统是基于自动控制原理 , 技术动态控制电动机的转速; 针对帆板的转角调节风力大小, 针对帆板的转角调节风力大小,采用 PMW 技术动态控制电动机的转速;利用 风力来吹动帆板,利用划线变阻器确定角度,自动寻找位置, 划线变阻器确定角度 风力来吹动帆板,利用划线变阻器确定角度,自动寻找位置,系统的控制部分 以单片机开发板为核心,通过角度传感器和风扇转速的配合进行控制, 以单片机开发板为核心,通过角度传感器和风扇转速的配合进行控制,实现帆 板在风力下转到某一角度, 动态现实帆板角度的大小及声光提示, 板在风力下转到某一角度, 同时利用 LED 动态现实帆板角度的大小及声光提示, 使得本设计更趋智能化, 性化。 使得本设计更趋智能化,人性化。 关键词:帆板,风扇,现实, 关键词:帆板,风扇,现实,角度

I





1 系统设计方案及控制策略 ............................................................................................................ 1 1.1 系统方案设计................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 1.2 控制策略........................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2 系统硬件设计.............................................................................................. 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.1 角度传感器.................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.1.1 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.1.2 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.1.3 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.2 风扇控制电路................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.2.1 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.2.2 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.2.3 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.3 控制算法........................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.3.1 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.3.2 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 2.3.3 XXX ....................................................................................... 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 3 电路与程序设计............................................................................................................................ 1 3.1 电路的设计......................................................................................................................... 1 3.1.1 系统总体框图 .......................................................................................................... 1 3.1.2 XXXX 子系统框图与电路原理图 ......................................................................... 1 3.1.3 XXXX 子系统框图与电路原理图 ......................................................................... 2 3.1.4 电源.......................................................................................................................... 2 3.2 程序的设计......................................................................................................................... 2 3.2.1 程序功能描述与设计思路 ...................................................................................... 2 3.2.2 程序流程图 .............................................................................................................. 2 4 测试方案与测试结果.................................................................................................................... 3 4.1 测试方案............................................................................................................................. 3 4.2 测试条件与仪器................................................................................................................ 3 4.3 测试结果及分析................................................................................................................ 3 4.3.1 测试结果(数据) ....................................................................................................... 3 4.3.2 测试分析与结论 ...................................................................................................... 3 附录 1:电路原理图........................................................................................................................ 5 附录 2:源程序................................................................................................................................ 6

II

帆板控制系统( 帆板控制系统(F 题) 【高职高专组】 高职高专组
1 系统方案及控制策略 系统方案及控制策略
本系统以参赛题目要求为目的,利用角度传感器检测帆板转动的角度, 本系统以参赛题目要求为目的,利用角度传感器检测帆板转动的角度,控制风扇 的转速的快慢及保持匀速的位置,并显示帆板转动的角度, 的转速的快慢及保持匀速的位置,并显示帆板转动的角度,并有声光提示以达到预先设 定位置。 定位置。

1.1 系统方案设计
本系统为典型的实时控制系统,易用单片机控制来实现。根据题目要求,设计了 系统为典型的实时控制系统,易用单片机控制来实现。根据题目要求, 两套控制系统, 两套控制系统,即帆板转角的控制系统和风扇自动调速控制系统 1.1.1 帆板转角的控制系统 帆板转角的控制系统如图 1 所示

语音模块

LED 显示模

单片机

3 电路与程序设计
3.1 电路的设计
3.1.1 系统总体框图 系统总体 总体框图 系统总体框图如图 X 所示,XXXXXX
图X 系统总体框图

3.1.2 XXXX 子系统框图与电路原理图 子系统框图与电路原理图 1、XXXX 子系统框图
1

图X

XXXX 子系统框图

2、XXXXX 子系统电路
图X XXXX 子系统电路

3.1.3 XXXX 子系统框图与电路原理图 子系统框图与电路原理图 1、XXXX 子系统框图
图X XXXX 子系统框图

2、XXXXX 子系统电路
图X XXXX 子系统电路

3.1.4 电源 电源由变压部分、滤波部分、稳压部分组成。为整个系统提供 5V 或者 12V 电

压,确保电路的正常稳定工作。这部分电路比较简单,都采用三端稳压管实现,故不作 详述。

3.2 程序的设计
3.2.1 程序功能描述与设计思路 程序功能描述与设计思路 1、程序功能描述 根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置和显示。 1)键盘实现功能:设置频率值、频段、电压值以及设置输出信号类型。 2)显示部分:显示电压值、频段、步进值、信号类型、频率。 2、程序设计思路 3.2.2 程序流程图 1、主程序流程图

2、XXX 子程序流程图

3、XXX 子程序流程图 4、XXX 子程序流程图

2

4 测试方案与测试结果
4.1 测试方案
1、硬件测试 2、软件仿真测试 3、硬件软件联调

4.2 测试条件与仪器
测试条件:检查多次,仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同,并且检查 无误,硬件电路保证无虚焊。 测试仪器:高精度的数字毫伏表,模拟示波器,数字示波器,数字万用表,指针式 万用表。

4.3 测试结果及分析
4.3.1 测试结果 数据 测试结果(数据 数据) 2V 档信号测试结果好下表所示:
信号值 显示 0.2050 0.2051 0.2100 0.2100 0.2045 0.2044 0.4026 0.4026 1.007 1.006 1.542 1.542 1.669 1.669

(单位/V)
1.999 1.999

4.3.2 测试分析与结论 测试分析与结论 根据上述测试数据,XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX,由此可以得 出以下结论: 1、 2、
3

3、 综上所述,本设计达到设计要求。

4

附录 1:电路原理图 :

5

附录 2:源程序 :

6


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