简易风洞设计(带有程序)

简易风洞设计

需要的材料

风机，小球，51单片机，风机驱动模块，液晶1602，超声波，电源

设计任务

设计制作一简易风洞及其控制系统。风洞由圆管、连接部与直流风机构成。圆管竖直放置，长度约40cm，内径大于4cm且内壁平滑，小球（直径4cm黄色乒乓球）可在其中上下运动；管体外壁应有A、B、C、D等长标志线，BC段有1cm间隔的短标志线；可从圆管外部观察管内小球的位置；连接部实现风机与圆管的气密性连接，圆管底部应有防止小球落入连接部的格栅。控制系统通过调节风机的转速，实现小球在风洞中的位置控制。

设计要求

（1）小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达BC段，并维持5秒以上。（20分）

（2）当小球维持在BC段时，用长形纸板（宽度为风机直径的三分之一）遮挡风机的进风口，小球继续维持在BC段。（10分）

（3）以C点的坐标为0cm、B点的坐标为10cm；用键盘设定小球的高度位置（单位：cm），启动后使小球稳定地处于指定的高度3秒以上，上下波动不超过±1cm。（10分）（4）以适当的方式实时显示小球的高度位置及小球维持状态的计时。（10分）

小球置于圆管底部，启动后5秒内控制小球向上到达圆管顶部处A端，且不跳离，维持5秒以上。（10分）

（5）小球置于圆管底部，启动后30秒内控制小球完成如下运动：向上到达AB段并维持3~5秒，再向下到达CD段并维持3~5；再向上到达AB段并维持3~5，再向下到达CD段并维持3~5；再向上冲出圆管（可以落到管外）。（20分）

（6）风机停止时用手将小球从A端放入风洞，小球进入风洞后系统自动启动，控制小球的下落不超过D点，然后维持在BC段5秒以上。（10分）

（7）其他自主发挥设计。（10分）

说明

（1）题中“到达XX段”是指，小球的整体全部进入该段内；

（2）题中“维持”是指，在维持过程中小球整体全部不越过该段的端线；

（3）小球的位置以其中心点为准（即小球的上沿切线向下移2cm，或下沿切线向上移2cm）；

（4）直流风机的供电电压不得超过24V，注意防止风机叶片旋转可能造成的伤害；可在圆管及其周围设置传感器检测管内小球的位置；可将圆管、连接部与直流风机安装在硬质板或支架上，以便于使圆管保持竖直状态，并保持风洞气流通畅。

设计论证

该装置通过利用单片机输出pwm波控制风机转速，从而达到控制小球位置的目的。利用超声波检测小球离检测装置的距离通过单片机发送至外设lcd1602显示模块，并通过显示模块显示的数据利用键盘模块进行任务的设定。

部分程序代码

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit led1=P1^3;

sbit led2=P1^4;

sbit RX=P3^2;

sbit TX=P1^5;

sbit LCM_RW=P1^1; //定义LCD引脚

sbit LCM_RS=P1^0;

sbit LCM_E=P2^5;

#define LCM_Data P0

//#define Key_Data P3_4 //定义Keyboard引脚

//#define Key_CLK P3_5

#define Busy 0x80 //用于检测LCM状态字中的Busy标识

sbit in0=P1^0;

sbit in1=P1^1;

sbit ena=P3^0;

sbit k1=P3^6;

sbit k2=P3^7;

sbit k3=P3^5;

float a;

float zkb=10;

char val=2;

void delay(int z)

{ int x,y;

for(x=z;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

//1602

void Delay12us();

void Conut(void);

void LCMInit(void);

void DisplayOneChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char DData);

void DisplayListChar(unsigned char X, unsigned char Y, unsigned char code *DData);

void Delay5Ms(void);

void Decode(unsigned char ScanCode);

void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM);

void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC);

unsigned char ReadDataLCM(void);

unsigned char ReadStatusLCM(void);

unsigned char code ASCII[15] = {'0','1','2','3','4','5','6','7','8','9','.','-','M'};

static unsigned char DisNum = 0; //显示用指针

unsigned int time=0;

unsigned long S=0;

bit flag =0;

unsigned char disbuff[4] ={ 0,0,0,0,};

void delayms(unsigned int ms)

{

unsigned char i=100,j;

for(;ms;ms--)

{

while(--i)

{

j=10;

while(--j);

}

}

}

//写数据

void WriteDataLCM(unsigned char WDLCM)

{

ReadStatusLCM(); //检测忙

LCM_Data = WDLCM;

LCM_RS = 1;

LCM_RW = 0;

LCM_E = 0; //若晶振速度太高可以在这后加小的延时

LCM_E = 0; //延时

LCM_E = 1;

}

//写指令

void WriteCommandLCM(unsigned char WCLCM,BuysC) //BuysC为0时忽略忙检测{

if (BuysC) ReadStatusLCM(); //根据需要检测忙

LCM_Data = WCLCM;