SCA60C
5
5
6
T
总体设计
角度检测
转轴
模数转换
L293D
电机
按键输入 按键配置：+，，稳定45度，功 能切换，确认
STC89C51 主控器
数码管
声光提示
总体设计
• 本系统以STC89C51单片机为控制芯片，采 用L293D驱动直流电机。根据角度传感器的 反馈信号，经A/D转换之后输入给单片机， 通过PWM方式，调节脉冲宽度，从而调控 直流电机的转速，实现风扇转速的控制， 从而调节风力大小，改变帆板转角，该转 角可以通过数码管实时显示。帆板控制系 统总体设计方案如图所示。
28
29 30
3.439
3.470 3.500
(0.031)
(0.031) (0.030)
31
32
3.530
3.560
(0.030)
(0.030)
46 47
3.939 3.963
(0.025) (0.024)
48
49 50 51
3.986
4.009 4.032 4.054
(0.023)
(0.023) (0.023) (0.022)
角度（°） 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
输出电压（V） 2.500 2.535 2.570 2.605 2.640 2.674 2.709 2.744 2.778 2.813 2.847 2.882 2.916 2.950 2.984 3.018 3.051 3.085
P0.1/AD1
P0.0/AD0
P2.7/A15
P2.6/A14
P2.5/A13
P2.4/A12
P2.3/A11
P2.2/A10
P1.2/ECI
P2.1/A9
P2.0/A8
P1.0/T2
单片机控制模块
VCC
2
2
2
2
2
2
2
2
8
7
6
5
4
3
2
1
3
3
3
3
3
3
3
3
4
8
7
6
5
4
3
2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
+5V
D
D
任务分析：关键点？
（1）输入和输出端的确定：采用哪些I/O分配给输入输出端？ （2）按钮按下的输入信号应从哪个端口输入？ （3）用什么方法可以角度信息反馈给单片机？ （4）用什么方法可以实现基本要求？
（5）用什么方法可以实现发挥部分要求？
角度传感器
• SCA60C角度检测 • 采用SCA60C检测帆板的倾斜角度。 SCA60C是一款低成本单轴倾角(加速度)传 感器，可以测量垂直Z轴方向的加速度值， 测量范围±1g，其模拟输出特性如图 所示。
•
G
N
C
3
D
2
C
1
0
0
u
F
1
0
4
1
0
0
u
F
1
0
•
稳压电路
2
4
4
P35
2
R34
0
0
+5V
9
Q
0
1
1
4
DS14
P35
2
R33
0
声光提示
0
+5V
9
Q
0
2
1
4
9
Q
0
3
1
4
• 通过单片机P3.5口电平的高低，控制9014 通断，实现声光报警系统。
Mic1
MK1
4
7
n
F
C
8
4
3
2
1
SCA60C
U
9
4
3
2
1
5引脚定义U191
4
7
n
F
2
8
7
8
+5V
A
O
U
2
C
8
3
7
3
4
6
4
角度传感器SCA60C检测电路如图所示，引脚4接 地，引脚8接5V，引脚4和8之间用电容隔离，电容 值不小于47nF，这里取47nF，7引脚是电压输出端， 传感器SCA60C在水平位置时，V0端输出2.5V， 在-90°时电压输出0.5V，在+90°时电压输出 4.5V。
3.589 3.618
(0.029) (0.029)
35
36 37
3.647
3.676 3.704
(0.029)
(0.029) (0.028)
38
39 40 41 42
3.731
3.759 3.786 3.812 3.838
(0.027)
(0.028) (0.027) (0.026) (0.026)
D
D
D
D
D
D
P17
P16
P15
P14
P13
P12
P11
P10
7
6
5
4
3
2
1
0
软件系统设计
帆板控制系统试验与测试
表1 显示转角与实测转角
显示 2° 30° 45° 60° 转角 实测 0° 30° 45° 62° 转角
表2显示转角与实测转角（单位：度）
设定 10 20 30 40 50 60 角度 实际 到达 13 20 30 40 48 56 角度
现代传感器技术及其应用（角 度传感器）
项目 帆板控制系统设计与制作
• 设计并制作一个帆板控制系统，通过对风 扇转速的控制，调节风力大小，改变帆板 转角θ，如图 1 所示。
项目要求
• 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，使帆板转角θ能够在 0~60°范围内变化， 并要求实时显示θ。 • （3）当间距 d=10cm 时，通过操作键盘控制风 力大小，使帆板转角θ稳定在 45°±5°范围内。 要求控制过程在10 秒内完成，实时显示θ，并由 声光提示，以便进行测试。
风扇控制算法
使用闭环控制，把转轴的实际所在位置经角 度传感器检测后反馈给单片机处理，经过与设 定值比较之后再输出修正量，如此循环。
电源
• 采用稳压电源供电，输出电压12V。经过降压稳 压器7805输出5V电压，如图所示，其中5V电压 供给控制电路，12V供给L293D驱动直流电机。
+12V U 1 MC7805BT 1 3 +5V I N O U C 1 T C
6
7
8
5
6
7
8
角度传感器电路
+5V
A
O
U
T
ALE
A
O
ALE
CLK
O
E
1
2
2
2
2
2
2
U 2 1
3
2
3
4
5
5
4
3
2
1
8
7
6
9
6
0
T
ADC0809FN
U
3
G
ADD
C
ADD
B
ADD
A
IN7
IN6
IN5
IN4
IN3
IN2
IN1
IN0
O
START
ALE
CLK
N
E
D
REF+
REF-
EOC
VCC
D
D
D
D
D
D
D
D
7
6
5
4
3
2
1
0
1
1
7
2
2
1
1
8
1
1
1
1
6
2
1
0
9
8
5
4
7
1
+5V
EOC
D
D
D
D
D
D
D
D
7
6
5
4
3
2
1
0
+5V
1.5K
R
1.5K
R
2
1
+5V
4.7p
C
模数转换电路
1
4
8
+5V
RST
VCC
6
THR
5
7
CVOLT
DISC
2
TRIG
1
0
0
C
1
3
u
G N
D
O U
T
2
CLK
LM555J
U
1
P37
1
1
1
1
3
2
5
项目要求
• 2、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°。 • （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°。 • （3） 其他。