基于STC12C5A60S2的帆板控制系統(tǒng)設計

摘要：以STC12C5A60S2單片機為控制核心，利用單片機控制風扇完成對帆板轉(zhuǎn)角的控制。該系統(tǒng)主要模塊有單片機控制模塊，人機交互模塊、角度檢測模塊、風扇控制調(diào)速模塊、電源模塊、聲光報警模塊。由角度傳感器測得帆板角度并反饋給單片機風扇轉(zhuǎn)速控制模塊構(gòu)成風速閉環(huán)控制系統(tǒng)，利用單片機產(chǎn)生的PWM控制風扇電機驅(qū)動模塊，從而實現(xiàn)角度的精準控制。
關鍵詞：帆板控制系統(tǒng)；STC12C5A60S2；角度傳感器；PWM

單片機作為微控制器的一種，廣泛應用于日常生活。該課程由于其綜合性和實踐性較強，涉及知識較多，對培養(yǎng)和鍛煉學生運用單片機技術的硬件、軟件進行開發(fā)設計的能力，學生分析問題，解決問題的能力，高職學生職業(yè)技能，實踐創(chuàng)新能力有重要的作用，為從事自動控制及應用電子產(chǎn)品的檢測、設計奠定基礎。本文來源于2011年全國電子設計競賽F題，設計實現(xiàn)帆板控制系統(tǒng)。系統(tǒng)要求通過鍵盤預置角度，利用風扇風力大小控制帆板轉(zhuǎn)角，并實時顯示。本題涉及了角度檢測、電機驅(qū)動、PWM、閉環(huán)控制、AD轉(zhuǎn)換等單片機應用技術，是帆板自主航行系統(tǒng)中重要的組成部分。

1 系統(tǒng)方案描述
根據(jù)要求，本系統(tǒng)由單片機最小系統(tǒng)、人機交互模塊、風扇控制模塊、角度檢測模塊、聲光報警模塊、系統(tǒng)電源6大模塊構(gòu)成，具體框圖如圖1所示。

1．1 微處理器模塊
采用STC公司的STC12C5A60S2單片機作為微處理器。
該單片機為增強型51單片機，具有高速、低功耗及超強抗干擾等特點，內(nèi)部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A／D轉(zhuǎn)換器(速度達25萬次／秒)，非常符合系統(tǒng)要求。
1．2 角度檢測模塊
采用MMA7361加速度角度傳感器測量角度。加速度角度傳感器是通過測量由于重力引起的加速度計算出器件相對于某一平面的傾斜角度。角度傳感器反應靈敏、輸出數(shù)據(jù)準確且價格適中。利用加速度傳感器進行角度測量分為3種：單軸傾角測量、雙軸傾角測量和三軸傾角測量。本次設計中，由于只要測量帆板與豎直方向夾角，故選用單軸傾角測量。單軸傾角測量的原理如圖2所示，單個軸(即x軸)通過重力旋轉(zhuǎn)。