帆板控制系统加书签收藏下载跳至底部↓阅读:123次大小:10KB(共4页)帆板控制系统摘要：摘要：本系统以STM32F103ZE 的ARM 芯片为主控CPU，通过程序设计输出PWM 信号给直流电机驱动板以驱动风扇上的直流电机，从而带动风扇的转动。
用LSM303DLH3 三轴加速度传感器检测帆板偏转角。
可以用键盘设置PWM 占空比来改变风扇风速以控制帆板的偏转角。
还可以直接设置帆板偏转角，CPU 根据设置的偏转角和三轴加速度传感器检测的帆板偏转角的差，自动调节PWM 的占空比改变风扇风力大小，使帆板自动偏转到设定角度。
通过LCD5110 的液晶显示模块，可以实时数字显示帆板的偏转角和调节风力大小占空比。
关键词：关键词：STM32 加速度传感器PWM 偏转角帆板A bstract: This system to the ARM chips STM32F103ZE as control core, through the program design PWM signal output, in the to control dc motor drives board. With LSM303DLH3 sensor chip transmission An gle to signal to adjust the motor to control PWM signal motor speed. At the same time use the keyboard can be set rotation, adjust the pa nels of the chip, reached the PWM signal set the panels rotation Angl e. The keyboard also can adjust the PWM signal, and then chip can adjust the fan speed, to change the panels of the rotation Angle throu gh the regulation, and eventually to test LCD5110 liquid crystal displa y (LCD) module, show the panels of the deflection Angle. Key words: STM32 sailboard Angle sensor一、帆板控制系统总框架结构图和总体方案帆板控制系统总框架结构图和总体方案根据题目的要求，帆板控制系统由主控芯片模块，电机驱动模块、液晶显示模块，键盘模块等组成。
系统框图如图1。
并且对其中各模块的功能，分别做了几种不同的设计方案并进行了论证。
并作出了总结。
图1,系统框图1.1 方案论证与比较1.1.1 主控CPU 模块；方案一：采用51 单片机作为主控芯片。
方案二：采用STM32F103ZE 作为主控芯片，其自带16 通道12 位A/D,多达7 个定时器，资源丰富，功耗低，速度高，主频可达72Mhz，并且稳定性较强，但其编程有相应的库函数。
由于本系统有反馈控制，对实时性要求比较高，另外，考虑到系统会用到控制算法，需要CPU 处理速度和运算能力相对比较高。
而且STM32本身自带PWM 模块和IIC 接口模块，编程和使用比较方便，不占用系统资源，因此综合考虑我们采用第二种方案；1.1.2 风扇方案一，步进电机，步进电机时将电脉冲信号转变为角位移或线位移开环控制元，它的启动停止取决于脉冲，其惯性很小，步进电机可以精确控制转动步数和方向，是精确控制风扇的理想电机，由于步进电机功耗大，价格昂贵，而且在本题目中对电机的启动停止要求不高，而步进电机控制控制复杂，因此我们选用直流第1/4页电机带动风扇。
方案二：采用直流电机，控制直流电机的外围电路容易实现，且控制简单，只需很少的外围电路，原理和驱动电路简单，直流电机，通过脉冲控制直流电机旋转性能好，并考虑到性价比的问题。
综合考虑，我们选择方案二在本题目中非常适合。
1.1.2 电机驱动模块方案一：用L298 作驱动芯片方案二：BTS7960 作驱动芯片BTS7960 是半桥驱动芯片，就是说需要2 个芯片来驱动一个电机，电流最高43A，其内阻很小，所以散热不是很厉害。
12V,1.35A1.1.3 LCD 显示屏方案一：LED 数码管显示：LED 数码管驱动简单，它是实现显示角度的最简单的方案，而且显示较比清晰，但数码管，最大的缺陷是显示信息量有限。
方案二：LCD1602 ：LCD1602 能够显示较数码管多的内容，但是不够清晰，而且我们在本次题目中要显示三行以上的内容。
方案三：LCD NOKIA 5110 可以显示较为复杂的图形，在本题中我们要在三页上分别显示脉冲占空比、帆板实时转角、帆板角度的设定值，LCD NOKIA 5110 显示屏可以胜任这份工作，所以我们选用方案三。
1.1.4 角度传感器方案一，（编码器）WDD35D-4 电位器是角度传感器，其输出时模拟电压值，因此使用该角度传感器需要配合相应的A/D 转换芯片，较为麻烦。
方案二，LSM303DLH（3 轴数字加速度传感器）模块集成了芯片所需的所有电阻电容，仅需外接电源，地通过IIC 接口直接读取数据，即LSM303DLH3 轴数字加速度传感器模块输出为数字信号主芯片可直接处理，较为方便，所以我们经过讨论选用了第二种方案。
1.2 最终方案经过反复的论证，我们最终确定了如下方案：1，采用STM32F103ZE 为主控芯片。
2，采用直流电机带动风扇。
3，采用L CD NOKIA5110 液晶显示屏。
4，选用LSM303DLH3 轴数字加速度传感器模块和3 轴数字电子罗盘六轴模块。
二，电路设计2.1.1 电机驱动电路电机驱动模块由STM32F103ZET6主控芯片，实现对风扇的控制。
由于风扇选用的是直流电机，因此可以采用PWM调速，即通过调节输入信号占空比的大小来控制电机的加减速，从而达到控制风速的风力。
具体电路如图2所示。
STM32 I/O I/O VCC I/O I/OBTS 7960MBTS 7960GND图2风扇电机驱动模块2,.1.2.液晶显示模块液晶显示应用的是NOKIA5110，该液晶显示清楚，显示信息量大，显示接口如图3 所示。
1 2 3 4 5 6 7 8 LCD5110图33.3V PA5 PA7 PA1 PA3 PA2 GND 3.3VLCD5110 显示模块2.13.键盘电路由于本题目控制的量不多，鉴于此，我们采用5 个独立按键来分别控制传感器返回的角度值，设置角度的加减，显示占空比的加减，和一个确定键，具体电路见图4VCC1KKEY1 PE01K第2/4页KEY2 PE11KKEY3 PE21KKEY4 PE4KEY5 PE6图四键盘电路2.14.声光提示电路本个题目的声光提示电路采用的是蜂鸣器和发光二极光，控制简单，方便，而且价格低廉，并能达到良好的效果，所以我们果断选择了它们，它们的功能便于进行调试，即蜂鸣器只有在误差范围以外就响了。
具体电路图如图五3.3V 220 LED0 PA6图五声光提示模块2.15.传感器模块电路LSM303DLH（3 轴数字加速度传感器）模块可以通过IIC 接口直接对数据进行处理，对于处理角度，效果很好的，具体电路图见图六5 4 3 2 1 LSM303DHL3.3V PB6 PB7 NC GND图六,角度传感器模块5V 稳压电源模块（LM2940）主控芯片的供电电源是3.3V，其板上有个电压转换模块，可将不是3. 3V 的转换成3.3V，LM2940 是低压差线性稳压器.，因此我们选择了他LM2940 比7805 的转换效率高。
因此我们选择了它，具体电路如图七KEY0 12V C1 47uF LM2940 Vin Vout GND 5V C2 22uFGND图七5V 稳压电路三．软件设计STM32 系列微控制器采用C 语言进行程序设计，开发调试环境为Keil4.，四．系统的测试与调试（一）.测试仪器：量角器、直尺、示波器、万用表，计算器，秒表。
（二）.测试方法和结果1、用手转动帆板时，显示帆板的转角θ如见表1。
当帆板垂直不动时，此时角度传感器反馈角度为0 度。
然后，用手将帆板缓慢提升角度，观察并记录此时传感器反馈的角度。
保持现在的角度，用量角器测量并记录帆板当前的角度。
表1 ：传感器反0 15 30 45 55 60 馈角度°）（实际角度0 15 31 46 55 61 （°）2、10 厘米处时功能测试。
准备工作，用直尺测出帆板前方10 厘米，将风扇至于测量点处，电路上电准备测试。
此时进行题目中的基本要求2，10cm 时，通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ能够在0~60°范围内变化，并要求实时显示θ的测试。
通过按键调节占空比PWM，使PWM 逐渐增大观察显示屏上度数的变化，当PWM 逐渐增大时翻版角度逐渐加大，最终达到了60 度实现此功能。
接下来测量基本要求3，通过按键将角度调节到45 度，之后按启动按键，同时用秒表计时，按下启动开关后，PWM 瞬间增大，风扇加速，最后帆板稳定在45 度左右，并发出了声光报警秒表显示用间3.4 秒，此功能完成3、发挥部分功能测试。
发挥部分1，当间距d=10cm 时，通过键盘设定帆板转角，其范围为0~60°。
要θ在5 秒内达到设定值，并实时显示θ。
最大误差的绝对值不超过5°通过键盘设定好角度，分别设定20,40,55度三个数值，用秒表分别计时到达各值的时间，数据如表2。
表2 设定角度20 25 33 40 55 （°）所用时间2．88 2.92 3.13 3第3/4页．22 3.6 （s）发挥部分2，间距d 在7~15cm 范围内任意选择，通过键盘设定帆板转角，范围为0~60°。
要求θ在5 秒内达到设定值，并实时显示θ。
最大误差的绝对值不超过5°。
在7-15范围内选取几个距离，7,9，12,15。
同时分别选取角度30°，35°，50°，60°按下启动开关分别记录多用时间，数据如表3。
距离选取（cm）设角度°）（所用时间（s）五、结论经过紧张的三天四夜的奋力拼搏，与小组成员的通力协作，团结互助，终于完成了实验项目。
，经过为期四天的设计，感触颇深的是解决问题的方法、技巧。
使我们深刻地认识到学好专业知识的重要性，也理解了理论联系实际的含义，并且检验了大学三年的学习成果。
虽然在这次设计中对于知识的运用和衔接还不够熟练。