关于帆板控制系统的设计实现
2023-04-09 09:47:36 来源：金风故事网
单片机作为微控制器的一种，广泛应用于日常生活。该课程由于其综合性和实践性较强，涉及知识较多，对培养和锻炼学生运用单片机技术的硬件、软件进行开发设计的能力，学生分析问题，解决问题的能力，高职学生职业技能，实践创新能力有重要的作用，为从事自动控制及应用电子产品的检测、设计奠定基础。本文来源于2011年全国电子设计竞赛F题，设计实现帆板控制系统。系统要求通过键盘预置角度，利用风扇风力大小控制帆板转角，并实时显示。本题涉及了角度检测、电机驱动、PWM、闭环控制、AD转换等单片机应用技术，是帆板自主航行系统中重要的组成部分。 1 系统方案描述 根据要求，本系统由单片机最小系统、人机交互模块、风扇控制模块、角度检测模块、声光报警模块、系统电源6大模块构成，具体框图如图1所示。
1．1 微处理器模块
采用STC公司的STC12C5A60S2单片机作为微处理器。
该单片机为增强型51单片机，具有高速、低功耗及超强抗干扰等特点，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A／D转换器(速度达25万次／秒)，非常符合系统要求。
1．2 角度检测模块
采用MMA7361加速度角度传感器测量角度。加速度角度传感器是通过测量由于重力引起的加速度计算出器件相对于某一平面的倾斜角度。角度传感器反应灵敏、输出数据准确且价格适中。利用加速度传感器进行角度测量分为3种：单轴倾角测量、双轴倾角测量和三轴倾角测量。本次设计中，由于只要测量帆板与竖直方向夹角，故选用单轴倾角测量。单轴倾角测量的原理如图2所示，单个轴(即x轴)通过重力旋转。 由于本方法近仅使用单个轴且要求重力矢量，仅当器件具有特定方向且x轴始终具有处于中心面时，算出的倾角才能准确。根据基本三角原理，x轴上的重力矢量投影会产生等于加速度计x轴与水平线夹角正弦值的输出加速度。水平线通常为与重力矢量垂直的平面。在重力为理想值1 g时，输出加速度为：
AX．OUT[g]=lgxsin(φ)
在实际使用中，查阅所用传感器MMA7361技术手册及利用加速度传感器测量角度的原理，可得输出电压与测量角度的关系为：
其中，VOUT表示加速度传感器的输出电压，VOFFSET表示重力加速度为0 g加速度传感器的偏移量，表示加速度传感器的灵敏度，1 g表示地球上的重力加速度，θ表示偏转角度。
所以，可以得到角度值为：
多轴运动控制系统CRT工业运动控制系统，其硬件结构基于高性能 DSP 为控制核心、FPGA 协处理，插补算法、脉冲信号产生及直线曲线加减速控制、I/O 信号的检测处理。DMC600M系列3~6轴运动控制系统1970-01-01 08:00:00楼体亮化无线智能控制系统——济南惠驰手机通信系统，无线远程集中智能控制景观灯光，实现对景观灯的三遥，遥控、遥信、遥测。系统原理简单，安装使用方便，大大解决了景观灯智能控制系统方面的难题。随着LED灯光数1970-01-01 08:00:00景观灯控制系统——济南惠驰关键词：景观灯控制系统 景观灯无线控制系统 景观灯智能控制系统 城市楼体亮化智能控制系统、景观灯无线智能控制系统、照明亮化无线控制系统、照明亮化集中控制系统、照明亮化远程无线控制系统。导读：济南惠驰1970-01-01 08:00:00基于STM32的帆板控制系统设计基于单片机的帆板控制系统，主要是为了解决简易帆板角度检 测以及精确控制等问题，而进行了整个帆板控制系统的方案设计。通过对帆板 控制策略的研究，论证了控制系统方案的可行性。最后通过帆板控制系统的硬 件2022-01-14 11:45:5902011年帆板控制系统（F 题）（含源程序）帆板控制系统要求1 、基本要求（1）用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角 θ 。显示范围为 0~60°，分辨力为 2°，绝对误差≤5°。（2）当间距 d=10cm 时，通过操作键盘控制风力大小，使2021-12-23 19:20:260电力拖动自动控制系统之运动控制系统电子版电力拖动自动控制系统之运动控制系统电子版2021-07-15 17:07:5710无人机滑降着陆控制系统的设计与实现无人机滑降着陆控制系统的设计与实现2021-07-01 16:19:355无线智能照明控制系统的“无线”是如何实现的无线智能照明控制系统的“无线”是如何实现的呢？这就涉及到智慧城市建设当中必备的通信技术了。2021-07-01 11:25:38496基于DSP的矢量控制系统的分析与实现 提出一种基于DSP数字信号处理器的双闭环矢量控制系统实现方案，设计了系统结构及软硬件设计方案。2021-06-11 10:23:4316基于WSN的信号灯控制系统设计与实现基于WSN的信号灯控制系统设计与实现2021-05-29 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1．1 微处理器模块
采用STC公司的STC12C5A60S2单片机作为微处理器。
该单片机为增强型51单片机，具有高速、低功耗及超强抗干扰等特点，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A／D转换器(速度达25万次／秒)，非常符合系统要求。
1．2 角度检测模块
采用MMA7361加速度角度传感器测量角度。加速度角度传感器是通过测量由于重力引起的加速度计算出器件相对于某一平面的倾斜角度。角度传感器反应灵敏、输出数据准确且价格适中。利用加速度传感器进行角度测量分为3种：单轴倾角测量、双轴倾角测量和三轴倾角测量。本次设计中，由于只要测量帆板与竖直方向夹角，故选用单轴倾角测量。单轴倾角测量的原理如图2所示，单个轴(即x轴)通过重力旋转。 由于本方法近仅使用单个轴且要求重力矢量，仅当器件具有特定方向且x轴始终具有处于中心面时，算出的倾角才能准确。根据基本三角原理，x轴上的重力矢量投影会产生等于加速度计x轴与水平线夹角正弦值的输出加速度。水平线通常为与重力矢量垂直的平面。在重力为理想值1 g时，输出加速度为：
AX．OUT[g]=lgxsin(φ)
在实际使用中，查阅所用传感器MMA7361技术手册及利用加速度传感器测量角度的原理，可得输出电压与测量角度的关系为：
其中，VOUT表示加速度传感器的输出电压，VOFFSET表示重力加速度为0 g加速度传感器的偏移量，表示加速度传感器的灵敏度，1 g表示地球上的重力加速度，θ表示偏转角度。
所以，可以得到角度值为：
多轴运动控制系统CRT工业运动控制系统，其硬件结构基于高性能 DSP 为控制核心、FPGA 协处理，插补算法、脉冲信号产生及直线曲线加减速控制、I/O 信号的检测处理。DMC600M系列3~6轴运动控制系统1970-01-01 08:00:00楼体亮化无线智能控制系统——济南惠驰手机通信系统，无线远程集中智能控制景观灯光，实现对景观灯的三遥，遥控、遥信、遥测。系统原理简单，安装使用方便，大大解决了景观灯智能控制系统方面的难题。随着LED灯光数1970-01-01 08:00:00景观灯控制系统——济南惠驰关键词：景观灯控制系统 景观灯无线控制系统 景观灯智能控制系统 城市楼体亮化智能控制系统、景观灯无线智能控制系统、照明亮化无线控制系统、照明亮化集中控制系统、照明亮化远程无线控制系统。导读：济南惠驰1970-01-01 08:00:00基于STM32的帆板控制系统设计基于单片机的帆板控制系统，主要是为了解决简易帆板角度检 测以及精确控制等问题，而进行了整个帆板控制系统的方案设计。通过对帆板 控制策略的研究，论证了控制系统方案的可行性。最后通过帆板控制系统的硬 件2022-01-14 11:45:5902011年帆板控制系统（F 题）（含源程序）帆板控制系统要求1 、基本要求（1）用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角 θ 。显示范围为 0~60°，分辨力为 2°，绝对误差≤5°。（2）当间距 d=10cm 时，通过操作键盘控制风力大小，使2021-12-23 19:20:260电力拖动自动控制系统之运动控制系统电子版电力拖动自动控制系统之运动控制系统电子版2021-07-15 17:07:5710无人机滑降着陆控制系统的设计与实现无人机滑降着陆控制系统的设计与实现2021-07-01 16:19:355无线智能照明控制系统的“无线”是如何实现的无线智能照明控制系统的“无线”是如何实现的呢？这就涉及到智慧城市建设当中必备的通信技术了。2021-07-01 11:25:38496基于DSP的矢量控制系统的分析与实现 提出一种基于DSP数字信号处理器的双闭环矢量控制系统实现方案，设计了系统结构及软硬件设计方案。2021-06-11 10:23:4316基于WSN的信号灯控制系统设计与实现基于WSN的信号灯控制系统设计与实现2021-05-29 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