基于STC12C5A60S2的帆板控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：以STC12C5A60S2單片機(jī)為控制核心，利用單片機(jī)控制風(fēng)扇完成對帆板轉(zhuǎn)角的控制。該系統(tǒng)主要模塊有單片機(jī)控制模塊，人機(jī)交互模塊、角度檢測模塊、風(fēng)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(jī)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制模塊構(gòu)成風(fēng)速閉環(huán)控制系統(tǒng)，利用單片機(jī)產(chǎn)生的PWM控制風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動模塊，從而實現(xiàn)角度的精準(zhǔn)控制。
關(guān)鍵詞：帆板控制系統(tǒng)；STC12C5A60S2；角度傳感器；PWM

單片機(jī)作為微控制器的一種，廣泛應(yīng)用于日常生活。該課程由于其綜合性和實踐性較強(qiáng)，涉及知識較多，對培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生運用單片機(jī)技術(shù)的硬件、軟件進(jìn)行開發(fā)設(shè)計的能力，學(xué)生分析問題，解決問題的能力，高職學(xué)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(yīng)用電子產(chǎn)品的檢測、設(shè)計奠定基礎(chǔ)。本文來源于2011年全國電子設(shè)計競賽F題，設(shè)計實現(xiàn)帆板控制系統(tǒng)。系統(tǒng)要求通過鍵盤預(yù)置角度，利用風(fēng)扇風(fēng)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(jī)驅(qū)動、PWM、閉環(huán)控制、AD轉(zhuǎn)換等單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)，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(jī)最小系統(tǒng)、人機(jī)交互模塊、風(fēng)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(jī)作為微處理器。
該單片機(jī)為增強(qiáng)型51單片機(jī)，具有高速、低功耗及超強(qiáng)抗干擾等特點，內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路，2路PWM，8路高速10位A／D轉(zhuǎn)換器(速度達(dá)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(yīng)靈敏、輸出數(shù)據(jù)準(zhǔn)確且價格適中。利用加速度傳感器進(jìn)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(shè)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)。