F-帆板控制系统
2011年全国大学生电子设计竞赛新疆赛区获奖名单
区三等奖
10
石河子大学
A开关电源模块并联供电系统
邵星恒、刘建利、蒋华利
区三等奖
11
新疆师范大学
B基于自由摆的平板控制系统
谭玉、孙学杨、
党晨
区三等奖
12
新疆农业大学
B基于自由摆的平板控制系统
严龙、花凤、
刘登林
区三等奖
13
塔里木大学
B基于自由摆的平板控制系统
崔海龙、王勃、
刘静
区三等奖
A开关电源模块并联供电系统
佟优果、张倩倩、周宇
区一等奖
5
新疆师范大学
B基于自由摆的平板控制系统
赵凯、杜梅凤、
吴家祥
区二等奖
6
新疆大学
C智能小车
韩开芳、许程、张少华
区二等奖
7
新疆大学
D LC谐振放大器
李骕、胡红艳、
冯霞
区二等奖
8
新疆大学
E简易数字信号传输性能分析仪
铁虎、冉茂能、
胡凯
区二等奖
9
新疆大学
A开关电源模块并联供电系统
杨东、陈涛、牛晓娟
成功参赛奖
高职高专组：
序号
学校名称
参赛作品
参赛队员
赛区奖项
全国奖
1
新疆工业高等专科学校
F帆板控制系统
白由田、文龙、王金涛
区一等奖
二等奖
2
新疆工业高等专科学校
F帆板控制系统
漆春江、周建南、郑雄韬
区二等奖
3
新疆工业高等专科学校
F帆板控制系统
赵磊、马荣强、马新龙
区三等奖
4
塔里木大学
帆板控制系统(基于STM32)
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。
基于PID控制的光伏帆板跟踪系统设计与性能评估
基于PID控制的光伏帆板跟踪系统设计与性能评估概述：光伏帆板是一种将光能转化为电能的装置，为了提高光伏发电的效率，需要设计一个有效的跟踪系统。
PID控制是一种经典的控制方法，可以用于光伏帆板的跟踪系统设计。
本文将详细介绍基于PID控制的光伏帆板跟踪系统的设计原理、控制算法、性能评估以及一些优化方法。
一、设计原理：光伏帆板跟踪系统的设计原理是通过控制帆板的倾角和方位角，使其始终朝向太阳，最大限度地接收太阳辐射能量。
该系统一般由太阳能跟踪传感器、控制器、执行器和反馈回路组成。
太阳能跟踪传感器用于感知太阳位置，控制器根据传感器的信号计算出帆板应调整的角度，执行器根据控制器的指令调整帆板角度，反馈回路用于实时监测帆板角度并修正。
二、控制算法：PID控制算法是一种经典的反馈控制算法，适用于光伏帆板跟踪系统。
PID控制器由比例（P）、积分（I）和微分（D）三个部分组成，可以通过调整这三个参数来控制系统的稳定性和响应速度。
比例控制部分根据误差的大小调整帆板的角度，积分控制部分用于消除静态误差，微分控制部分用于抑制系统的超调和振荡。
通过合理调整PID参数，可以使光伏帆板跟踪系统具有良好的跟踪性能。
三、性能评估：为了评估光伏帆板跟踪系统的性能，常用的指标包括跟踪精度、稳定性、响应速度和能源利用效率。
跟踪精度表示系统跟踪太阳轨迹的准确程度，一般用帆板和太阳之间的夹角误差来衡量。
稳定性表示系统在不同环境条件下的稳定性能，可以通过稳定性分析和试验验证来评估。
响应速度表示系统对太阳位置变化的响应速度，可以通过响应时间和超调量来衡量。
能源利用效率表示系统将太阳辐射能转化为电能的效率，可以通过电量输出和太阳辐射能量输入的比值来衡量。
对于光伏帆板跟踪系统的性能评估，可以通过实验和模拟计算来得出评估结果。
四、优化方法：为了进一步提高光伏帆板跟踪系统的性能，可以采用一些优化方法。
例如，可以在PID控制器中引入模糊控制算法，将PID控制器与模糊控制器相结合，提高系统的鲁棒性和适应性。
高精度帆板控制系统的设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｎ ｅ ｌ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ｓ ｉ ｓ ｔ ｏ ｆ Ａ Ｔ ８ ９ Ｓ ５ ２ ，ａ ｎｇ ｌ ｅ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ，Ａ ＤＣ，ｋ ｅ ｙ ｂ ｏ ａ ｒ ｄ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｙ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ｔ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ ｈ ｔ ｌ ａ ａ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ，ｅ ｔ ｃ ． Ｔ ｈ ｅ ＷＤ Ｄ３ ５ ４ Ｄ，ａ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
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高精 度帆板控制 系统 的设计
山西职业技 术学院 刘永锋
【 摘要 】帆板控 制系统主要是 由Ａ Ｔ ８ ９ ｓ ５ ２ 单 片机 、角度传 感器 、Ａ Ｄ转换、键盘 电路、显示 电路及声光提示等 电路 组成。角度传感器采用型号为ｗＤ Ｄ３ ５ ４ Ｄ的精 密导电塑料 电位器 ，其功能是把角度机械位 移量转换成 电信号。Ａ Ｄ转换 电路用的是具有１ ２ 位分辨率 Ｔ Ｌ Ｃ ２ ５ ４ ３ ，该芯 片将 角度 传感器输 出的模拟信 号转换成数字信号 ，单 片机采 集 数 字信 号对帆板 系统电路进行 控制。键盘电路 由 ４ ＊ ４ 矩 阵键 盘组成 ，用 于调节风 扇风 力大小和帆板 转角。用Ｌ Ｃ Ｄ１ ２ ８ ６ ４ ＇ 怍为 显示器 ，来 显示帆板 的转 角，显示分 辨力达到Ｏ １ 度。风扇 由直流 电机控 制，对转速进行调节从 而使帆板的转动角度在７ — １ ５ ｃ ｍ范围内可以精确 调节。 【 关键词 】帆板控制 系统；单 片机 ；角度传感器
鲁棒性控制在帆板控制系统中的优化设计
鲁棒性控制在帆板控制系统中的优化设计鲁棒性控制是控制系统设计中的一项重要内容。
在帆板控制系统中，鲁棒性控制的优化设计可以提高系统的稳定性、可靠性和性能。
本文将围绕鲁棒性控制在帆板控制系统中的优化设计展开探讨。
一、帆板控制系统概述帆板控制系统用于控制和调节帆板的姿态以实现飞行器的控制和操纵。
帆板控制系统由传感器、执行器和控制算法三个主要组成部分构成。
传感器用于测量帆板的姿态和风速等信息，执行器用于调整帆板的姿态，而控制算法则通过分析传感器数据和计算控制指令来实现对执行器的控制。
二、鲁棒性控制的基本概念和原理鲁棒性控制是指控制系统的稳定性和性能对不确定性和扰动具有一定的鲁棒性和容忍能力。
在帆板控制系统中，不确定性主要来自风力和帆板结构的变化，扰动主要来自外部环境的影响。
为了使帆板控制系统具备一定的鲁棒性，需要采取相应的控制策略和设计方法。
鲁棒性控制的基本原理是在系统设计和控制算法中考虑不确定性和扰动，并通过相应的鲁棒性控制技术来抵消其影响。
常用的鲁棒性控制技术包括H∞控制、μ合成和鲁棒性自适应控制等。
这些技术可以通过复杂的数学模型来描述和设计，以达到对不确定性和扰动具有鲁棒性的控制效果。
三、鲁棒性控制在帆板控制系统中的应用在帆板控制系统中，鲁棒性控制可以应用于姿态控制、航迹控制和抗风扰控制等方面。
1. 姿态控制：帆板的姿态控制是帆板控制系统中最基本也是最关键的控制任务之一。
通过鲁棒性控制技术，可以实现对帆板姿态的精确控制，使其在变化的风流条件下保持稳定且快速响应。
2. 航迹控制：帆板的航迹控制是指控制帆板沿一定航线飞行的任务。
在存在强风、波浪等风流环境中，帆板的航迹容易受到扰动。
通过鲁棒性控制技术，可以在不同环境下保持帆板的航迹稳定，提高帆板飞行的控制精度和稳定性。
3. 抗风扰控制：帆板在风力较大时容易受到风扰动的影响，从而对控制系统提出了更高的要求。
通过鲁棒性控制技术，可以减小风力扰动对帆板运行的影响，提高帆板的控制性能和鲁棒性。
年全国大学生电子设计竞赛试题
2020 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2020 年8 月31 日8:00 竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也能够选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《记录表》内容，填写好的《记录表》交赛场巡视员临时保留。
（3）参赛者必需是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3 人，开赛后不得半途改换队员。
（5）参赛队必需在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必需迴避，对违纪参赛队取消评审资格。
（6）2020 年9 月3 日20:00 竞赛终止，上交设计报告、制作实物及《记录表》，由专人封存。
开关电源模块并联供电系统（A 题）【本科组】一、任务设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块组成的并联供电系统（见图1）。
图1 两个DC/DC 模块并联供电系统主电路示用意二、要求1.大体要求（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压U O=±。
（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。
（3）调整负载电阻，维持输出电压U O=±，使两个模块输出电流之和I O =且按I1:I2=1:1 模式自动分派电流，每一个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
（4）调整负载电阻，维持输出电压U O=±，使两个模块输出电流之和I O =且按I1:I2= 1:2 模式自动分派电流，每一个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。
2. 发挥部份（1）调整负载电阻，维持输出电压U O=±，使负载电流I O 在~之间转变时，两个模块的输出电流可在（~）范围内按指定的比例自动分派，每一个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。
基于C8051F020单片机的帆板控制系统设计
总体 框 图见 图 １所示 。
帆板 控制 系统 实现手 转动帆板 时或 当风扇 与帆 板 的间距 ｄ为 ｌ ｃ 时 ， 测 帆板 的转角 ； 当 间距 Ｏｍ 检 并 ｄ ０ｍ 或 ７ １ｃ 范 围时 ， 帆 板转 角 ０ ０ 一１ｃ ～ ５ｍ 使 在 ～
摘 要 ： 板 控 制 系统 设 计 ， 用 美 国 Ｃ ｇ ａ 公 司推 出的 Ｃ ０ １ 系 列 单 片 机 Ｃ ０ １ ０ ０作 为 帆 板 控 帆 选 ｙｎｌ ８６Ｆ ８５Ｆ ２
制 核 心 ， 用 Ｐ Ｄ控 制 算 法 。Ｃ ０ １ ０ ０输 出 不 同 占 空 比 的脉 冲 宽 度 调 制 信 号 （ ＷＭ ） 得 到 不 同 的 风 扇 采 Ｉ ８５Ｆ ２ Ｐ 以 电机 转 速 ， 此 改 变 帆 板 转 动 的 角 度 。 系 统 选 用 ＭＭＡ７ ６ 由 ３ １加 速 度 传 感 器 检 测 帆 板 的 转 角 ， 行 状 态 由 运 Ｒ ２ ６ Ｍ 显 示 。本 系 统 能精 确 控 制 帆 板 角度 ， 板 角度 控 制 精 度在 １ 以 内 ， 应 速 度 快 ， Ｔ１ ８ ４ 帆 。 响 工作 稳 定 可 靠 。
帆板控制系统
Ｃｏ ｍｍ ｉｔｅ ｉ ｔｏ ａ ｎ ｅ ｇ ａ ｕ ｔ ｅ ｔｏ ｉ Ｄｅ ｉ ｎ Ｃｏ ｔｓ （ ｐ ｃａｉｔｇ ｏ ｐ） ｉ ０ １ Ｔｈ ｎ ｓ ｒｉｇ ｔｅ ｎ Ｎａ ｉｎ ｌＵ ｄ ｒ ｒ ｄ ａ ｅＥｌｃｒ ｎｃ ｓｇ ｎ ｅ ｔ ｓ ｅ ｉｌ ｒ ｕ ｓ ｎ ２ １ ． ｅ ｗｉｄ ｕ ｆｎ
・４ ・ ２
（ ３ ４ 总 ７）
帆 板 控 制 系 统
２ １ 焦 ０２
文 章 编 号 ：０ ３５ ５ （０ ２ ０— ０２０ １ ０—８ ０ ２ １ ） ５０ ４—４
帆 板 控 制 系统
张 扬
（ 山西 职 业技 术 学 院 ， 原 太 ０００） ３ ０ ６
摘
要 ： ２ １ 年 全 国大 学 生 电子制 的 帆 板 控 制 系 统 实 现 比赛 题 目的 要 求 ， 在 ０１ 专 中 作 被
ｔ ｅ ＬＣＤ ｃ ｅ ｎ ｈ ｓ ｒ ｅ ．Ａｆ ｅ ｅ ｕ ｇ ｎ ｎ ａ ａ ｃ ｌ ｕ ａ ｉｎ， ｈ ｕ ｃ ｉ ｎ ｎ ｅ ｕ ｒ ｍ ｅ ｔ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｔ ｐ ｃ ｉ ｔｒｄ ｂ ｇ ｉｇ ａ ｄ ｄ ｔ ａｃ ｌｔ ｏ ｔ ｅ ｆ ｎ ｔｏ ｓ ａ ｄ ｒ ｑ ｉｅ ｎ ｓ ｏ ｈ ｏ ｔ ｓ ｏ ｉ ｓ ｒ ａ ｉｅ ｅ ｌｚ ｄ，ａ ｄ ｓ ａ ｌ ｐ ｒ ｔ ｎ ｎ ｔｂ ｅｏ ｅａ ｉ ． ｏ
时 ， 得 了 山西赛 区二等 奖 。比赛题 目为 帆板控 制 系 取 统， 系统要 求 实现 由风机吹 动帆板在 不 同的角度 ， 现 实
ｉｐ ｔｃ ｎ ｒ ｌｓｇ ａ ，ａ ｄ ａ ｊ ｓ ｈ ｉｅｏ ｈ ３３ｍｏ ｏ ｐ ｅ ｏ ｔｏ ｆｗｉｄ，ｔ ｅａ ｇｅ ｓ ｎ ｏ Ｏ ｄ ｔ ｃ ｈ ｎ ｕ ｏ ｔｏ ｉｎ ｌ ｎ ｄｕ ｔｔ ｅｓｚ ｆｔ ｅＩ（ ｔ ｒｓ ｅ ｄ ｃ ｎ ｒ ｌｏ ｎ ｈ ｎ ｌ ｅ ｓ ｒｔ ｅ ｅ ｔｔ ｅ
历年年全国大学生电子设计竞赛题目
2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛直流稳定电源A.B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器宽带放大器B.C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板积分式直流数字电压表G.H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统简易自动电阻测试仪G.H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置第十二届（2015年）【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）【高职高专组】LED闪光灯电源（H题）风板控制装置（I题）小球滚动控制系统（J题）获奖状况．。
帆板控制系统论文
帆板控制系统论文题目：帆板控制系统系别：机电工程系专业：机电一体化本系统采用AT89S51单片机作为帆板角度控制系统，单片机在各个领域都得到广泛应用，由于单片机具有可靠性高、体积小、抗干扰能力强、能在恶劣环境下工作等特点，具有较高的性价比，因此广泛应用于工程控制、仪器仪表智能化、机电一体化、家用电器、军事设备、农业机械化系统等领域，本系统采用的是8位的AT89S51单片机，该型单片机可以说是单片机的代表作，具有快速、精确、记忆功能和逻辑判断能力等特点，它具有独立ROM和RAM，具有足够多的I/O口引脚，具有面向控制的指令系统，具有编程简单，指令通俗易懂，新手容易上手优势，同时它具有强大的外部扩展能力，在内部的各种功能部分不能满足应用需求时，均可在外部进行扩展，如扩展存储器、I/O接口、定时器/计数器、终端系统等，可与许多通用的微机接口芯片兼容，系统设计方便灵活等优点，基于此，本系统拥有两片单片机，一片单片机负责接受从角度传感器传送过来的数据，同时进行运算并处理，并控制液晶显示器相应引脚的读写数据，进行角度显示输出，同时接受来自独立键盘的信号，并进行相应的运算。
另一片单片机用于产生并输出PWM信号，用于控制驱动芯片驱动电机，对电机进行调速以达到控制帆板角度的目，本系统利用风扇控制装置对帆板角度进行控制，电机采用的是5V的直流电机,该型电机电压承受能力大，可以承受3V到12V之间的电压，应用性强悍，在显示方面，本系统通过LCD1602实时显示角度变化与设定的角度信息，液晶显示器具有性价比高，显示稳定漂亮，省电环保等优点。
本系统还可依据设定的帆板角度信息智能控制风扇转速，在很短时间内动态调整帆板摆角，同时实时显示帆板角度等信息。
系统包括：单片机主控模块、角度信号采集模块、键盘输入模块、显示模块、电源模块、风扇电机驱动模块、机械结构模块、软件程序模块。
系统主控模块采用性价比高的单片机最小系统；选SCA60C 倾角传感器度传感器完成系统角度信号采集功能；利用LCD1602实时显示角度变化的信息，利用若干独立键盘完成角度设定的输入；系统电源模块采用两路5V稳压输出电路，独立给控制系统与风扇电机供电；风扇电机采用场效应管模块驱动，场效应管具有驱动简单，驱动能力强等特点。
帆板控制系统
四 川 工 程 职业 技 术学 院 学 报 第 二十 六
本设计在 ２ ０１ １年 参 加 全 国 大 学 生 电 子 设 计 大 赛 时 ， 得 了 山 西 赛 区 二 等 奖 。 赛 题 目为 帆 板 控 制 取 比
１ 系 统 方 案 （ ｓ ｅ ｓ ｕ ｉ ｓ） Ｓｙ ｔ ｍ ｏｌ ｔ ｏｎ
ｗｉ ，ｔ ｅ ａ ｇ ｅｓ ｎｓ ｒｔ ｅ ｅ ｔｔ ｎｄ ｕｒｉ ｏａｉ ｎ ａ ｇｅ， ｈ ｎｄ ｈ ｎ ｌ ｅ ｏ ｏ ｄ ｔ ｃ ｈｅｗｉ ｓ ｆ ｎｇ ｒｔ ｔｏ ｎ ｌ ｔ ｅ ＬＣＤ ｃｅ ｎ，ｒ ｌ ｔｍ ｅｒ ａ ｕ ｏ ｔ ｉｔｏ ｓｒｅ ｅａ－ ｉ ｅ ｄ ｏ ｔｔ ｈｅｐｏｎ ｆ ｎｕｍｂ ｒ ｈ ｎ ｌｄｅｅ ｔｏ ｉ ｎ ｌｆ ｅ ｅ ，ｔ ｅ ｆ ａ ｔｃｉ ｎ ｓｇ ａ ｅ ｄｂａ ｋ ｉ ｃ ｍｉｒ ｃ ｎｔｏｌｒ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｎ ｅ ｌ ｉ ｓ ａ ｔｒ ｕｇ ｈｅ ｃｏ ｏ ｒ ｌ ｏ ｒ ｃｉ ａ ｄ ｒ ａ—ｔｍｅ ｄｉｐｌｙ ｈ ｏ ｈ ｔ ＬＣＤ ｅ ｏ ｓ ｒ ｅ ａ ｏ ｒ ｌ ｎｄ ｕ ｆｎ ｏ ｎｅ ａｕ Ａｆｅ ｂ ｇｎｇａ ｄ ｄ ｔ ａｃ ｌｔｏ ｕｎ ｔｏ ｓａ ｄ ｒ ｑ ｒ ｍｅ ｔ ｆｔ ｃ ｅ ｎｆ ｎｃ ｎｔｏ ｗｉ ｓ ｒｉ ｇｃ ｒ ｒｖ ｌ ｅ． ｔｒｄｅ ｕｇ ｉ ｎ ａ ａｃ ｕ ａｉｎ ｆ ｃｉ ｎ ｎ ｅ ｕｉｅ ｎ ｓｏ ｌ ｈｅ ｃ ｎｔｓ ｏ ｃ ａ ｔｂｌ ｐｅ ａｉｎ． ｏ ｅ ｔｔｐｉ， ｎｄ ｓａ ｅｏ ｒ ｔ ｏ Ｋｅ ｙｗｏｒ Ｍ ＣＵ； ｄ： Ａｎｇｅｓ ｎｓ ｒＤＣ ｌ ｅ ｏ ；
制 帆 板 转 角 的数 值 。 经 过 系统 调 试 和 数 据 测 算 ， 实现 了竞赛 题 目的功 能和 要 求 ， 运 行 稳 定 。 且
智能帆板控制系统的设计
Ｗ Ｕ ａ Ｎｉ ｎ—ｘ ａ ｇ， ｉｎ ＺＯＵ ａ—ｄ ｎ ＣＨＥＮ ａ Ｈｕ ｏ ｇ， Ｘｉｏ—ｌ“ ｉ
（ ｅ ａ ｍｅｔ ｆ ｃ ａ ｏ ｉ ｎ ｉｅｒ ｇ Ａ ｈ ｉ ａｉ ａ Ｄ ｆ ｃ ｏａ ｏ ａ Ｃ ｌ ｇ ， ｕｎ２ ７ １ ， ｈｎ ） Ｄ ｐ ｒ ｎ ｈ ｔ ｎｃ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｎ ｕ Ｎ ｔ ｎｌ ｅ ｎ ｅＶ ｃｔｎ ｌ ｏ ｅｅ Ｌ ａ ３ ０ Ｃ ｉａ ｔ ｏ Ｍｅ ｒ ｓ ｎ ｎ ｏ ｅ ｉ ｌ １
Ａｂｔａ ｔＴ ｅｄｓ ｎｏ ｔ ｌ ｅ ｔ ｏ ｔ ｌｓｓ ｍ ｆ ｏｉｏ ｄｕｔ ｎ ａｅ ｎ Ｓ Ｃ ９ ５ Ｒ Ｕ ｓ ｇ ｓｒｃ ：ｈ ｅｉ ｆ ｎｅ ｉ ｎ ｎｒ ｙｔ ｒｐｓ ｉ ａｊｓ ｔ ｓｄｏ Ｔ ８ Ｃ ２ Ｃ ＭＣ ．Ｕ ｉ ｇ ｉ ｌｇ ｃ ｏ ｅ ｏ ｔｎ 制 ； 向处 理 ； 辨 防抖 动处理 电路 中图分类 号 ： Ｎ ０ Ｔ ７２ 文献标 识码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ３—８７ （０ ２ Ｏ ０ ６ Ｏ １７ ７ ２ ２ １ ） ｌ一 ０ Ｏ— ５
Ｄｅｉｎ ｏ ｔｌｇｎ ｏ ｔｏ Ｓ ｓ ｍ ｏ ｏｉｏ ｊ ｓ ｎ ｓ ｆ ｎｅ ｉｅ ｔＣ ｎｒ ｌ ｙｔ ｆｒＰ ｓ ｉｎＡｄｕｔ ｔ ｇ Ｉ ｌ ｅ ｔ ｍｅ
安徽科技学院学报 ，０ ２２ （ ）６ ６ ２ １ ，６ １ ：０～ ４
Ｊｕｎ ｌｏ ｎ ｕ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ／ｌｇ ｉｅｓｙ ｏ ｒ ａ ｆＡ ｈ ｉＳ ｉｎ ｅａ ｄＴ ｅ ｒ ｏｙＵｎｖ ｒｉ ｏ ｔ
全国大学生电子设计竞赛论文F题
2011年全国大学生电子设计竞赛帆板控制系统F 题120212组2011年9月6日摘要本文主要介绍了一种帆板控制系统;通过对直流风扇风速的控制,调节风力大小,改变帆板的转角;其主控芯片为MC9S12XS128,通过PWM对电机驱动7960的控制,来调节电机的转速,同时应用光电编码器和倾角传感器作为反馈,对整个调速系统进行PID闭环调节,以到所预期的角度;并且介绍了在调试过程中的实时监控、宏观曲线分析和数据分析应用等调试手段;文章着重介绍核心器件的选择、各部分电路、软件的设计和调试手段关键词：PID调速MC9S12XS128 调试手段目录1系统方案................................................... 错误!未定义书签。
角度调整系统方案的论证与选择........................................................... 错误!未定义书签。
电机驱动方案的论证与选择................................................................. 错误!未定义书签。
MCU控制系统的论证与选择............................................................... 错误!未定义书签。
2系统理论分析与计算......................................... 错误!未定义书签。
帆板受力的分析与计算....................................................................... 错误!未定义书签。
帆板转角的原理............................................................................... 错误!未定义书签。
帆板控制系统的设计与制作--2011年全国大学生电子设计竞赛F题
１ Ｆ 完 成 ，实 时 显 示 ｅ， 并 由声 光 提 ｏ）内 （） 离 检测 电路 ３距 ≤ ３ ，维 稳 控 制 的Ｐ Ｍ 按 下 列 公式 计 。 Ｗ值 示 ， 以便进 行 测试 。 风 扇 与 帆 板 之 间 距 离 检 测 ， 采 用 算 出 。 二 、系统 基 本方 案 Ｇ ２ １ Ｏ ｊ Ｏ ￣ 距 传 感 器 。 其 测 距 范 ＰＤ２Ｘ ＯＦ ０ Ｐ Ｍ Ｐ Ｍ＋（Ｗ ｚＰ Ｍ） ６ ＊（ Ｗ ＝ Ｗ ｌ Ｐ Ｍ－ Ｗ １／ ９ ２０—０１ ）
及具 体制 作 尺 寸如 图 ２ 所示 。 ２ 技 术要 求和 指 标 ． （） １ 用手 转 动 帆 板 时 ，能 够 数字 显 示 帆 板 的 转 角 ０。显 示 范 围 为０ ６ 。 ，分 —０ 辨力 为２ ，绝 对 误差 ≤５ 。 。。 （） 间距 ｄ １ ｃ 时 ， 通 过 操摘要 】帆板控制 系统 以Ａ Ｒ 片机 为核心，采用距离测量传感器计算帆板 与风扇之 间的距离，采用高精度角度传感器对帆板 的转动角度 进行实时检测 ，通过键 Ｖ单
一
、
设计 任 务
２ 生成 调 节 电机 转速 的Ｐ Ｍ 号 ； ） Ｗ信
（） ５ 电机 驱动 电路
１ 赛 题要 求 ．
３ 控 制 显 示 电路 ， 实 现 字 符 、 数 据 ）
４ 键 盘 信 息 读 取 ， 实 现 预 置 参 数 ）
2003-2011电赛历届题目
2011年题目清单开关电源模块并联供电系统基于自由摆的平板控制系统智能小车（C题）LC谐振放大器（D简易数字信号传输性能分析仪（E题）帆板控制系统（F题简易自动电阻测试仪（G题）波形采集、存储与回放系统(H题) 2009年题目清单：A题--光伏并网发电模拟装置B题--声音导引系统C题--宽带直流放大器D题--无线环境监测模拟装置E题--电能收集充电器F题--数字幅频均衡功率放大器G题--低频功率放大器H题--LED点阵书写显示屏I 题--模拟路灯控制系统2007年全国大学生电子设计竞赛题目A 音频信号分析仪B 无线识别C 数字示波器（D 程控滤波器（E 开关稳压电源（F 电动车跷跷板（G 积分式直流数字电压表（H 信号发生器（I 可控放大器（J 电动车跷跷板（第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛题目1、正弦信号发生器（A题）2、集成运放测试仪（B题）3、简易频谱分析仪（C题）4、单工无线呼叫系统（D题）5、悬挂运动控制系统（E题）6、数控恒流源（F题）7、三相正弦波变频电源（G题）2003年A题：电压控制LC振荡器下载B题：宽带放大器下载C题：低频数字式相位测量仪下载D题：简易逻辑分析仪下载E题：简易智能电动车下载F题：液体点滴速度监控装置下载主要题目类型：1、电源：开关电源、并网发电、电能收集充电、数控电源2、信号产生、处理、显示：模拟滤波器、数字滤波器、眼图、谐振放大器、宽带放大器、程控滤波器、压控LC振荡、可控放大器3、小车：电机控制：自由摆、帆板控制、电动车跷跷板、悬挂运动控制系统4、无线电：无线环境监测模拟装置、单工无线呼叫系统、无线识别5、仪器、仪表：低频数字式相位测量仪、简易逻辑分析仪、简易数字信号传输性能分析仪、简易自动电阻测试仪、波形采集、存储与回放系统。
帆板角度控制系统的设计与实现
数 码管显 示
存储 器
电机 驱动
为２ 。 ， 绝对误差 ≤５ 。 ； 当间距 ｄ： ７～ １ ５ ｃ ｍ时， 通过操 作 键 盘控 制风 力 大小 ， 控 制 帆板 转 角 ０ ， ０在 ０ 。 ～６ ０ 。 ， 要 求 控制 过程 在 ５ Ｓ 内完 成 ， 并 实时 显 示 ， 且 有 声光 提
ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ ｅ ｎ ｃ ｏ ｄ ｅ ｒ ｉ ｎ ｒ ｅ ａ ｌ ｔ ｉ ｍｅ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｃ ｏ ｄ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｏ ｆ ＨＥＤＳ ９ ７ ０１ ｇ ｒ ｏ ｏ ｖ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｃ ｈ ｉ ｐ ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｉ ｎ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｗｉ ｎ ｄ ｓ ｕ ｒ ｆ ｉ ｎ ｇ， ｔ ｈ ｕ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ｌ ａ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ． Ａｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｔ ｈｅ ａ ｃ ｔ ｕ ｌ ａ ａ ｎ ｄ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ Ｖ ｌｕ ａ ｅ ｓ ，ｔ ｈ ｅ
图 １ 帆 板 控 制 系统 示 意 图
号， 无 需通过 Ａ ／ Ｄ采用模 块输人单 片机 系统 ， 稳 定 可靠。 （ ２ ） 电机驱 动模 块 ： 选 用 直 流 电机 风扇 ， 工 作 电 流 １ ． ２ Ａ， 工 作 电压 １ ２ Ｖ。经 测 试 ， 风力 能 将 帆板 吹至 约 ８ ０ 。 。采用 单 片机 Ｓ Ｔ Ｃ ８ ９ Ｃ ５ ４作 为 主控 芯片 ， 通 过 编 码 器 输 出 的正 交 信 号 可 以实 现 直 流 电机 的正 反 转控 制 ， 通过 Ｐ ＷＭ 方 式 控 制 风 扇 转 速 ， 从 而 实 现 对 帆 板 的 角
计算机控制的帆板控制系统
郑州
４ ５ １ １ ９ １ ）
要 ：众所 周知 ， 矿井风机的排风量受到外部风 向、 风道畅通程度影 响。通 过帆板偏转 角度测试 可以准确检测 矿井 的排风 量。基于 此提出并 制作 了一种用 于矿井通风机风道 的帆板控 制系统 ， 能够智 能检测与控 制矿井 风机 的排风量 ， 且可 由 电脑 远程控制 。
为了保证测量 和控制 的准确性 ， 采用了数字滤波算 法和改进 的 Ｐ Ｉ Ｄ积分算 法。电脑可实 时显示并控 制帆板角度 和风扇转速 。
实验证 明其控制速度快 、 超调量小 、 稳定性好 。 关键词 ：角度测量 ； 帆板控制 ； Ｐ Ｉ Ｄ积分算法
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ・ ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０— ３ ８ ８ ６ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ３ ． ０ １ ６
［ 中图分类号 ］Ｔ Ｐ ２ ７ ３ ［ 文献标志码］Ａ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ ０—３ ８ ８ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ４ ５— ０ ２
Ｃｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｐａ ｎ ｅ ｌ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓｙ ｓ ｔ ｅ ｍ
Ｚ Ｈ０Ｕ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ． ｈ ｕ，ＬＩ Ｎａ．Ｗ ＡＮＧ Ｋｅ． ｆ ｕ
（ Ｄ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆＥ ｏ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ， Ｚ ｈ ｅ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ５ １ １ ９ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
全国大学生电子竞赛-帆板控制系统(F题)设计论文初稿防灾科解读
全国大学生电子竞赛-帆板控制系统（F题）设计论文初稿防灾科解读防灾科技学院指导教师:彭宏伟组员:张云博、李孟霖、毕俊新帆板控制系统(F题摘要:本设计采用 S T C 89C 52单片机作为帆板控制系统的核心,整个系统由帆板控制器、 D C -D C 降压电路、液晶显示电路、键盘输入电路、直流风扇驱动电路、角度测量电路、声光提示电路构成。
角度传感器 M M A 7361L 将实时采集到的角度数据以模拟电压的形式传递给模数转换器,经单片机处理后显示在 L C D 12864液晶屏上, 并可通过键盘设定风速和角度, 利用 P W M 对风扇进行调速,实现帆板的姿态调整,当达到设定要求时可进行声光提示,并且加了入语音播报、风扇距离调节等人性化设计。
该系统具有测量准确、控制灵活的优点。
关键词:S T C 89C 52单片机,角度测量, P W M 直流电机调速, D C -D C 降压目录1. 系统方案选择和论证 ........................................................................... ........... 5 1. 1各模块方案选择和论证 ...........................................................................5 1. 1. 1控制器方案 ........................................................................... ..... 5 1. 1. 2电源方案 ........................................................................... ........ 5 1. 1. 3风扇驱动方案 . ......................................................................... ... 6 1. 1. 4角度测量方案 . ......................................................................... ... 6 1. 1. 5数字显示方案 . ......................................................................... ... 7 1. 1. 6键盘模块设计方案 (7)1. 2系统各模块的最终方案 ...........................................................................8 2.系统的硬件设计与实现 ........................................................................... ........ 8 2. 1系统硬件的基本组成部2. 1. 1电源电路 ........................................................................... ........ 9 2. 1. 2角度测量电路 . ......................................................................... ... 9 2. 1. 3风扇控制电路 . ..........................................................................10 2. 1. 4单片机外围电路 (11)2. 1. 5声光提醒电路 . (12)3. 软件设计与算法分析 ........................................................................... ......... 13 3. 1P W M 电机调速算法 ........................................................................... ..... 13 3. 2角度测量算法 ........................................................................... ........... 14 3. 3风扇控制算法分析与选择 . (15)3. 4总体程序流程图 . ......................................................................... ......... 16 4. 系统测试 . ......................................................................... ........................... 18 4. 1测试仪器 . ......................................................................... . (18)4. 2测试数据与分析 . ......................................................................... ......... 18 5. 结论与总结 ........................................................................... ..................... 18 参考文................................ 19附录 1主要元器件清单 . ......................................................................... .......... 19附录 2总体电路图 ........................................................................... (20)1. 系统方案选择和论证 1. 1各模块方案选择和论证 1. 1. 1控制器方案根据题目要求,控制器主要用于对倾角传感器传回的数据进行处理,对于控制器的选择有以下三种方案。
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一、系统方案论证与比较1．主控电路选择方案一：采用AT89S52单片机构成的主控电路，支持ISP 下载技术，控制操作简单，价格低廉，通用性强。
方案二：由FPGA 构成主控电路，系统板体积小，运算速度快，稳定性强，而且功能强大，可以提供丰富的逻辑单元和I/O 口资源，但是成本较高，不符合节能、环保的要求。
权衡利弊，全面考虑AT89S52单片机就可以满足题目的需要，而且价格低廉，性价比高，因此选择方案一。
2.风扇电路控制电路的选择方案一：采用单片机输出PWM 波控制晶闸管导通截止，从而驱动风扇进行工作。
但此方法占用单片机资源较多，不利于整体方案设计。
方案二：采用恒流源来控制风扇的转速，电路以 MAX6225芯片输出2.5V 的基准电压送到DA 芯片MAX539，并通过单片机控制MAX539输出模拟量，间接的控制风扇的转速。
经分析比较，方案二具有电路结构简单，稳定性强，故采用此方案。
3.角度测量的选择 方案一：采用超薄低功耗加速度ADXL345检测帆板角度变化。
ADXL345分辨率高达13位，测量范围达到±16g 。
它可以在角度检测中测量静态加速度，也可以测量运动或冲击导致的动态加速度。
其高分析率及快速的响应速度，使其可以检测不到1º的角度变化。
方案二：采用旋转编码器检测帆板角度变化。
旋转编码器是通过轴承的旋转，通过单片机直接读取输出代码，进行旋转角度的检测。
这个电路价格昂贵，外围电路复杂，同时归零电路难以实现。
经分析比较，基于题目所要求的分辨率和响应时间，方案一更具有优势，故选取此方案。
4.显示电路的选择方案一：用数码管作为显示器件，能在低电压、小电流条件驱动发光，用数码管直接连接到单片机的I/O 口进行控制，发光响应时间短，成本较低，但是显示内容较为单一，只能显示数字，而且功耗也比较大(8位数码管的功耗W mA V P 2.0558=⨯⨯≈)。
方案二：用液晶1602作为显示器件，相对于数码管功耗较低，显示信息量大且内容丰富，可显示数字、字母、字符等，显示效果好。
方案三：采用液晶12864作为显示器件，具备了方案二的功能外，还可以进行图形、字符及图形和字符混合3种方式显示，但成本比较高。
题目要求显示字母及数字，方案二方案三都能达到要求，但经比较分析，方案二性价比高且功耗小，故选取此方案。
二、电路模块的设计与分析1．系统设计分析系统由单片机主控电路、加速度传感器、风扇恒流驱动电路等三个电路模块组成，系统框图如图F-2-1所示。
整个系统采用AT89S52单片机为核心，通过加速度传感器对角度进行采集，并通过恒流源驱动电路控制风扇转速，从而调节帆板转动的角度，并实时显示和声光提示。
图F-2-1系统总体框图2．单片机主控电路主控电路包括单片机最小系统、键盘扫描和液晶显示控制，电路如图F-2-2。
单片机P1键盘进行扫描，以判断按键是否输入信息；P0口则用于传输显示数据，使1602能够实时显示系统工作状态。
C 730P C 830P12345678J4C ON 812345678J5C ON 812345678J8C ON 812345678J9C ON 8Y 112M123456J3C ON 6C 11u F/25VR 11kR 28.2kS112J7C ON 2+5VP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78R ST 9P3.010P3.111P3.212P3.313P3.414P3.515P3.616P3.717X TA L 218X TA L 119G ND20P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728PSE N 29A LE /PRO G30E A/V PP 31P0.732P0.633P0.534P0.435P0.336P0.237P0.138P0.039V CC 40A T 89S 51IC 1A T89S 52Q 1R 341kU 3B EL L+5VP2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7T XD R XD 12JP3V SS 1V CC 2V EE 3R S 4R /W 5E 6D 07D 18D 29D 310D 411D 512D 613D 714D +15D -16JP2L CD 1602+5V R P110K +5VP2.5P2.6P2.7P0.0P0.1P0.2P0.2P0.3P0.3P0.4P0.4P0.5P0.5P0.6P0.6P0.7P0.7M OS I M IS O SC K R ST R 1110Ω+5VA LE Q 119012+5V+5VR ST复位电路单片机系统LCD 显示电路报警电路123456789J64.7KD 11L EDS12S16S20S24S13S17S21S25S14S18S22S26S15S19S23S2712345678J14CON8C ON1C ON2C ON3C ON4C ON5C ON6C ON7C ON8C ON1C ON2C ON3C ON4C ON5C ON6C ON7C ON8C ON1C ON2C ON3C ON4C ON5C ON6C ON7C ON8C ON1C ON2C ON3C ON4C ON5C ON6C ON7C ON8C ON1C ON2C ON3C ON4C ON5C ON6C ON7C ON84X4键盘电路图F-2-2 单片机主控电路3. 风扇转速控制电路采用恒流源来控制风扇的转速，由MAX6225芯片输出2.5V 的基准电压送到DA 芯片MAX539，并通过单片机控制MAX539输出模拟量。
恒流源电路的负反馈放大以一个精密运放OP07构成一个同相放大器，引入深度的电流负反馈，控制场效应管的导通角，从而稳定负载电流。
OP07正常工作于同相放大状态时，由运放虚地的原理可知：in U =Rsa1U ，得出：111Rsa1//I Rsa in Rsa Rsa R U R U ==。
同时因OP07的输入阻抗高，运放的端口输入电流可认为零。
所以有：1/I Rsa in L R U =。
由上面的公式可知，只要取样电阻Rsa1、Rsa2取值适合，就可以用输入电压精确的控制输出电流了。
由于OP07不是理想的运放，同反相输入脚上有一定的电压差，所以需要手动调零，RP2为调零电位器。
图F-2-3 风扇转速控制电路4.角度测量原理用数字加速度计ADXL345进行角度计算原理：单个轴通过重力旋转，根据基本三角原理，X 轴上的重力矢量投影会等于加速度计轴与水平线夹角正弦值的输出加速度。
根据公式：θsin G A x =可知道加速度的值。
由于通过重力旋转时，加速度的输出遵循一种正弦关系，所以运用反正弦函数来实现加速度和角度的换算。
换算公式：)arcsin(G A x=θ ，经过单片机运算后，输入液晶1602进行显示。
5．创新功能（1）用四位半的表头ICL7129对风扇电流进行实时检测及显示。
（2）用数字温度传感器18B20检测环境温度的变化。
（3）用24C02存储及记忆数据，方便用户翻看及调用。
（4）用PT2272无线遥控接收模块，对整个系统进行无线的操控。
三、系统软件设计1．系统软件流程图系统的软件程序由汇编语言编写，使用WA VE 编译环境，详细的程序流程图如图F-3-1。
图F-3-1 主程序流程图系统初始化操作后，立即对键盘进行循环扫描，判断电压设置键是否按下，并在执行完相应的工作操作后再进行角度的采集，同时进行角度的显示。
四、系统测试与分析1．系统测试仪器四位半万用表2台、秒表一台、量角器一把。
2．系统测试与结果分析（1）用手转动帆板时，能够数字显示旋转角θ。
显示范围从0～80°变化，分辨力为1°，绝对误差小于等于3°。
表F-4-1测试记录角度实际值/°0 10 11 30 40 50 70 80 角度实测值/°0 11 12 31 42 48 70 79 绝对误差值/°0 1 1 1 2 2 0 1 测试结果分析：手动旋转帆板，θ显示的范围从0～80°变化，分辨力为1°，达到甚至超过题目要求的范围。
（2）当间距d=10cm时，帆板旋转角θ在45°±5°范围内变化时声光报警情况。
表F-4-2测试记录预设角度/°实测角度/°T θ/s 是否声光报警39 38 5 否 40 40 4 是 45 44 4 是 50 50 5 是 51515否测试结果分析：帆板旋转角θ在45°±5°范围内，声光报警工作正常，并能5内完成。
（3）间距d 在7～15cm 范围内任意选择，由键盘设定帆板转角（θ）的范围在0～60°变化时各个参数值。
表F-4-3测试记录测试结果分析：当间距 7～15cm 范围内任意设定旋转角，能在5秒内达到预设角度。
（4）间距d 在7～15cm 范围内任意选择，由键盘设定帆板转角（θ），最大误差的绝对值变化如下表。
表F-4-4测试记录角度预设d=7( cm)最大误差d=10( cm) 最大误差d=11( cm) 最大误差d=15( cm) 最大误差5° 5° 5° 5° 5° 10° 5° 5° 5° 5° 15° 6° 6° 5° 6° 20° 6° 6° 6° 5° 25° 6° 6° 5° 3° 30° 6° 2° 2° 1° 35° 5° 5° 5° 4° 40° 3° 1° 1° 5° 45° 5° 2° 4° 2° 50° 5° 5° 5° 3° 55° 5° 5° 3° 3° 60°5°1°5°2°d=7( cm)d=10( cm)d=15( cm) θ实测/° △θ/°T θ/s θ实测/° △θ/° T θ/s θ实测/° △θ/° T θ/s 0° 0 0 5 0 0 4 0 0 4 20° 19 1 5 20 0 4 19 1 5 40° 39 1 5 40 0 5 40 0 4 60° 60 0 4 59 1 5 60 0 4 70°7047046913距离角 度 预 设65°4°2°5°2°70°5°2°2°5°测试结果分析：当间距7～15cm范围内任意设定旋转角，最大误差的绝对值能达到题目要求。