电子设计大赛风板控制系统

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帆板控制系统(基于STM32)

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。

高精度帆板控制系统的设计

高精度帆板控制系统的设计

高精度帆板控制系统的设计作者:刘永锋来源:《电子世界》2013年第10期【摘要】帆板控制系统主要是由AT89S52单片机、角度传感器、AD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WDD354D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。

AD转换电路用的是具有12位分辨率的TLC2543,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LCD12864作为显示器,来显示帆板的转角,显示分辨力达到0.1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7-15cm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1.引言本文是对帆板控制系统的设计,该课题来源于2011年全国大学生电子设计竞赛的F组题目之一。

大赛要求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。

2.系统方案设计与论证2.1 系统方案设计本系统主要目标是实现对风扇转速的控制来控制帆板的转角及其它一些相关功能。

该系统采用了能支持在线下载的AT89S52单片机。

角度传感器采用型号位WDD354D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。

AD转换电路用的是具有12位分辨率的TLC2543,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LCD12864作为显示器,来显示帆板的转角。

声光提示由发光二极管和蜂鸣器组成。

风扇由直流电机控制,容易对转速进行调节。

帆板控制系统框图如图2所示。

2.2 系统方案论证2.2.1 处理器的论证与选择本系统主要目标是实现对风扇转速的控制来控制帆板的转角及其它一些相关功能。

实现题目中的要求既可以采用单片机实现该功能,也可以利用数字电路、模拟电路的相关理论实现该功能。

2023年全国大学生电子设计竞赛作品

2023年全国大学生电子设计竞赛作品

本系统电路连接及硬件资源分派见图4.1所示。

采用AT89S51单片机作为核心器件, 多圈电位器为悬挂物体位置采集器件, 通过ADC0832转换位数字信号送入单片机解决, L298作为直流电机的驱动模块, 以MAX7219驱动的LED显示和4×4键盘作为人机接口。

4.2 寻轨迹控制策略根据题目的规定, 悬挂物沿曲线运动的轨迹分为两段, 连续段和间断段。

可采用4个光电一体化传感器TCRT5000作为检测元件, 其放置方式如图4.2所示。

寻找黑线策略, 采用模糊寻找的方式, 一方面物体从坐标(0, 8)运营到坐标(80, 8), 检测这之间有无黑线, 如无, 则从坐标(80, 16)运营到坐标(0, 16), 再检测这之间有无黑线, 如有, 则从坐标(0, 12)运营到(80, 12), 检测, 假如没有检测到黑线, 再进一步缩小范围从(80, 14)运营到(80, 14);假如检测到黑线, 再进一步缩小范围从(80, 10)运营到(80, 10), 当检测到黑线时就停下, 此处将是黑线起点;假如没有检测到黑线则返回从(80, 12)运营到(0, 12)检测到的黑线即为黑线起点。

以同样的运营检测方式即可寻找出黑线的起点。

在连续段寻迹时, 通过判断四个传感器的16种组合状态, 使电机作出相应的伸缩动作。

当轨迹为间断线时, 电机拉动传感器在大角度方向内位移, 直到在某一方向检测到新的黑线为止。

然后再调用连续段的寻迹程序。

4.3 系统各模块单元电路设计4.3.1 电源部分电路设计本系统中使用了直流12V电机, 其额定工作电压为12V, 而单片机额定工作电压为5V, 所以电路中采用了7805和7812作为稳压模块, 其最大输出电流为1.5A, 满足系统电机驱动电流的规定, 其电路如图4.3.1所示。

4.3.2 电机控制模块设计物体运动的轨迹由电机的转速和转向决定, 电机的转速和转向的控制是通过多圈电位器对滑轮所转的圈速进行检测, 同时通过另一个计数器对时间进行测量, 结合两个计数器的值, 由单片机计算出电机的速度, 而物体运动的轨迹的里程由滑轮的周长和所转的圈数来计算。

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计导言风力发电已经成为一种重要的可再生能源,被广泛应用于各个领域。

风力发电系统包括风轮、转子、发电机等组成部分,而风力发电系统的控制是保证其高效稳定运行的关键。

本文将基于PLC设计一个风力发电控制系统。

1.系统结构设计风力发电控制系统的基本结构包括传感器、PLC、执行器和人机界面。

传感器用于实时监测风力发电系统的各个参数,如风速、转子转速等。

PLC作为控制中心,接收传感器信号并进行逻辑控制。

执行器根据PLC的控制输出信号来控制风力发电系统的各个部分,如调节风机转速等。

人机界面用于显示系统状态、设置参数等。

2.控制策略设计2.1风速监测与控制通过风速传感器实时监测风速,当风速低于一定阈值时,关闭风机,避免风机受到损坏;当风速在一定范围内时,根据发电机的负载情况自动调整风机转速,以保证风力发电系统的稳定运行。

2.2风轮传感器监测与控制风轮传感器用于监测转子的转速及转向,当转速过高时,PLC将自动减小风机转速;当转速过低时,PLC将自动增加风机转速。

2.3发电机控制发电机的电压、频率等参数需要监测和控制,PLC将通过与发电机的连接,监测其电压和频率,当参数超过设定范围时,PLC将调节风机的转速,以确保发电机稳定运行。

2.4过载保护控制当发电机过载时,PLC将根据预设的过载保护策略,立即切断风机的供电,以保护发电机的安全运行。

3.软件编程设计PLC的软件编程需要根据控制策略进行设计,通常使用PLC编程语言(如LD、FC等)进行编程。

根据控制策略中描述的各种情况及相应的控制动作,设计相应的逻辑流程和控制算法。

4.人机界面设计人机界面通常使用触摸屏显示,显示风力发电系统的各项参数,如风速、转速、电压、频率等,并提供实时监控和报警功能。

用户可以通过触摸屏进行参数设置、故障诊断及报警解除等操作。

结论基于PLC的风力发电控制系统设计是实现风力发电系统高效稳定运行的关键。

通过PLC的控制,可以对风速、转速、电压、频率等参数进行实时监测和控制,提高风力发电系统的可靠性和效率。

电子设计大赛控制类题目汇总

电子设计大赛控制类题目汇总

全国大学生电子设计竞赛历年题目(1994-2011)第一届(1994年)全国大学生电子设计竞赛题目题目三简易无线电遥控系统一、任务设计并制作无线电遥控发射机和接收机.1.无线电遥控发射机2.无线电遥控接收机二、要求1.基本要求(1)工作频率:fo=6~10MHz中任选一种频率.(2)调制方式:AM、FM或FSK……任选一种.(3)输出功率:不大于20mW(在标准75Ω假负载上).(4)遥控对象:8个,被控设备用LED分别代替,LED发光表示工作.(5)接收机距离发射机不小于10m.2.发挥部分(1)8路设备中(de)一路为电灯,用指令遥控电灯亮度,亮度分为8级并用数码管显示级数.(2)在一定发射功率下(不大于20mW),尽量增大接收距离.(3)增加信道抗干扰措施.(4)尽量降低电源功耗.注:不能采用现成(de)收、发信机整机.三、评分意见电子设计大赛控制类题目汇总·控制类(de)题目均要注意外界(de)干扰.要采取一定(de)屏蔽措施.·涉及到电机时要考虑控制部分和电机部分,分开供电.双电源供电.将电动机驱动电源与单片机以及其周边电路完全隔离,利用光电耦合传输信号.这样做虽然不如单电源方便灵活,但可以将电动机所造成(de)干扰彻底消除,提高了系统稳定性.·掌握各种算法.第三届(1997年)C题水温控制系统一、任务设计并制作一个水温自动控制系统,控制对象为1升净水,容器为搪瓷器皿.水温可以在一定范围内由人工设定,并能在环境温度降低时实现自动控制,以保持设定(de)温度基本不变.二、要求1.基本要求(1)温度设定范围为40~90℃,最小区分度为1℃,标定温度≤1℃.(2)环境温度降低时(例如用电风扇降温)温度控制(de)静态误差≤1℃.(3)用十进制数码管显示水(de)实际温度.2.发挥部分(1)采用适当(de)控制方法,当设定温度突变(由40℃提高到60℃)时,减小系统(de)调节时间和超调量.(2)温度控制(de)静态误差≤℃.(3)在设定温度发生突变(由40℃提高到60℃)时,自动打印水温随时间变化(de)曲线.三、评分意见四、说明(1)加热器用1千瓦电炉.(2)如果采用单片机控制,允许使用已右(de)单片机最小系统电路板(3)数码显示部分可以便用数码显示模块.(4)测量水温时只要求在容器内任意设置一个测量点.(5)在设计报告前附一篇400字以内(de)报告摘要.赛题分析:一、赛题要点:水温(de)范围水温调节(de)误差水温变化(de)速度打印水温变化(de)曲线二、参考设计方案1、水温(de)测量.温度传感器(参考型号AD590K)2、加热水.用脉冲移相触发可控硅来调节加热丝有效功率.3、控制算法.采用分段非线性加积分分离PI算法进行温度控制.模糊控制算法三、一些设计中(de)创新1、加入报警装置,当温度变化过大时,报警.2、通过键盘在线打印曲线与数据.3、加入语音模块.四、设计中(de)注意事项若采用1000w电炉加热1L水,控制对象(de)数学模型难以准确确定,所以要通过实验总结其控制特性,以确定控制算法(de)各项参数.第五届(2001年)C题自动往返电动小汽车一、任务设计并制作一个能自动往返于起跑线与终点线间(de)小汽车.允许用玩具汽车改装,但不能用人工遥控(包括有线和无线遥控).跑道宽度,表面贴有白纸,两侧有挡板,挡板与地面垂直,其高度不低于20cm.在跑道(de)B、C、D、E、F、G各点处画有2cm宽(de)黑线,各段(de)长度如图1所示.二、要求1.基本要求(1)车辆从起跑线出发(出发前,车体不得超出起跑线),到达终点线后停留10秒,然后自动返回起跑线(允许倒车返回).往返一次(de)时间应力求最短(从合上汽车电源开关开始计时).(2)到达终点线和返回起跑线时,停车位置离起跑线和终点线偏差应最小(以车辆中心点与终点线或起跑线中心线之间距离作为偏差(de)测量值).(3)D~E间为限速区,车辆往返均要求以低速通过,通过时间不得少于8秒,但不允许在限速区内停车.2.发挥部分(1)自动记录、显示一次往返时间(记录显示装置要求安装在车上).(2)自动记录、显示行驶距离(记录显示装置要求安装在车上).(3)其它特色与创新.三、评分标准四、说明(1)不允许在跑道内外区域另外设置任何标志或检测装置.(2)车辆(含在车体上附加(de)任何装置)外围尺寸(de)限制:长度≤35 cm,宽度≤15cm.(3)必须在车身顶部明显标出车辆中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、要求往返一次(de)时间最短,中间有限速区,接近终点也要减速,故要时时对小车(de)速度进行调整.2、限速区低速通过,接近终点要减速.故要准确判断加速减速(de)区域,即要精确定位.3、前轮方向要有纠偏装置,防止小车撞到挡板.4.、车速、行驶距离要显示.二、参考设计1、控制系统.采用两片单片机分工协作.2、车速和距离(de)检测.检测仪器应安装在前轮.因为后轮刹车时易打滑和反转.○1断续式光电开关.由于该开关是沟槽结构,可以将其置于固定轴上,再在车轮上均匀地固定多个遮光条.让其恰好通过沟槽,产生一个个脉冲.通过脉冲(de)计数,对速度进行测量.○2开关式霍尔传感器.该器件内部由三片霍尔金属相组成,当磁铁正对金属板时,出于霍尔效应,金属板发生横向导通,因此可以在车轮上安装磁片、而将霍尔集成片安装固定在轴上,通过对脉冲(de)计数进行车速测量.○3光电码盘.3、路面黑线检测.○1脉冲调制(de)反射式红外发射—接收器○2光电传感器.传感器(de)放置位置可以使小车底部(de)前中后,也可以是小车前面.根据不同(de)位置,采用不同(de)算法分析.4、停车方案.满速前进,临近终点反向制动.到终点后再反向制动断电即停.5、限速方案.反向制动-----正向驱动-----反问驱动------正向驱动(de)循环驱动过程.该方案通过单片机精确(de)驱动信号,使反向制动时间小于正向驱动时间,以达到小车总体向前缓速前进.6、避免小车碰壁(de)方案.○1超声波传感器.超声波传感器可以给CPU提供足够精确(de)位置信息,使得CPU可以根据该信息精确调整小车(de)运行方向和状态,使小车在运行时达到最小(de)横向抖动.单片机根据发射和接收到超声波(de)时间差判断小车离挡板(de)长度,根据这个数据发出前轮左转、右转或保持方向(de)指令.从而实现自动校正行车路线,少撞墙而快速地往返.○2光电传感器完成对左右挡板(de)检测.同时为了减小车与挡板相撞时(de)摩擦,可以在车体(de)四个角加装四个小滑轮.三、设计中(de)亮点1、加入语音模块.2、可以用实验(de)方法确定脉冲宽度(de)工作频率.3、加装车灯,指示行驶状态.4、刹车时,加入自动防抱死(ABS)环节.第六届(2003年)简易智能电动车(E题)一、任务设计并制作一个简易智能电动车,其行驶路线示意图如下:二、要求1、基本要求(1)电动车从起跑线出发(车体不得超过起跑线),沿引导线到达B点.在“直道区”铺设(de)白纸下沿引导线埋有1~3块宽度为15cm、长度不等(de)薄铁片.电动车检测到薄铁片时需立即发出声光指示信息,并实时存储、显示在“直道区”检测到(de)薄铁片数目.(2)电动车到达B点以后进入“弯道区”,沿圆弧引导线到达C点(也可脱离圆弧引导线到达C点).C点下埋有边长为15cm(de)正方形薄铁片,要求电动车到达C点检测到薄铁片后在C点处停车5秒,停车期间发出断续(de)声光信息.(3)电动车在光源(de)引导下,通过障碍区进入停车区并到达车库.电动车必须在两个障碍物之间通过且不得与其接触.(4)电动车完成上述任务后应立即停车,但全程行驶时间不能大于90秒,行驶时间达到90秒时必须立即自动停车.2、发挥部分(1)电动车在“直道区”行驶过程中,存储并显示每个薄铁片(中心线)至起跑线间(de)距离.(2)电动车进入停车区域后,能进一步准确驶入车库中,要求电动车(de)车身完全进入车库.(3)停车后,能准确显示电动车全程行驶时间.(4)其它.三、评分标准试数据及测试结果分析实际完成情况50发挥部分完成第(1)项15 完成第(2)项17 完成第(3)项8 其它10四、说明1、跑道上面铺设白纸,薄铁片置于纸下,铁片厚度为~.2、跑道边线宽度5cm,引导线宽度2cm,可以涂墨或粘黑色胶带.示意图中(de)虚线和尺寸标注线不要绘制在白纸上.3、障碍物1、2可由包有白纸(de)砖组成,其长、宽、高约为50cm12cm6cm,两个障碍物分别放置在障碍区两侧(de)任意位置.4、电动车允许用玩具车改装,但不能由人工遥控,其外围尺寸(含车体上附加装置)(de)限制为:长度≤35cm,宽度≤15cm.5、光源采用200W白炽灯,白炽灯泡底部距地面20cm,其位置如图所示.6、要求在电动车顶部明显标出电动车(de)中心点位置,即横向与纵向两条中心线(de)交点.赛题分析一、题目要点1、小车(de)尺寸限制.2、全程行驶时间限制,弯道速度要适宜.3、检测到薄片且能显示金属薄片到起跑线(de)距离.4、在C处停留5秒,停车期间发出断续(de)声光信息计时.5、停车后,显示全程行驶时间.6、注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.二、参考设计整个系统可以分为以下几个模块:线路跟踪金属检测光源检测避障电路路程计算模块1、路程计算.○1光电传感器○2霍尔开关(霍尔传感器)2、线路跟踪.○1脉冲调制(de)反射式红外发射接收对管.启动时,小车跨骑在黑线上.两个红外发射接收对管,分别安装在黑线(de)两侧(de)白色区域,输出为低电压,当走偏,位于黑线上时,输出为高电压.因黑线较窄(2cm),为及时调整车(de)方向,选择比较器(de)阀值为,即黑白相间(de)位置,即开始调整.○2光电传感器.用三只光电开关.一只置于轨道中间,两只置于轨道外侧,当小车脱离轨道时,即当置于中间(de)一只光电开关脱离轨道时,等待外面任一只检测到黑线后,做出相应(de)转向调整,直到中间(de)光电开关重新检测到黑线(即回到轨道)再恢复正向行驶.○3色标传感器.在小车(de)中部平行装有两个色标传感器,采用查询检测(de)方法对黑线进行检测3、金属检测.○1电感式接近开关.当金属物体接近开关(de)感应区域,开关就能无接触,无压力、无火花、迅速作出反应○2金属探测传感器(涡流型铁金属探测传感器,参考型号LJ18A3-Z/BX)4、光源检测.光敏电阻(光敏传感器).只用三到五只光敏电阻就可以达到目(de),只是因其对光非常敏感,所以必需为每只光敏电阻加上黑色隔离板.在各光敏电阻间用隔板隔开如此摆放可以很好(de)解决探测光源方位(de)难题,从而正确控制小车(de)转向.当小车行驶方向朝向光源时,中间电阻阻值为低,当小车偏移光源方向时,由于光敏电阻间挡板(de)遮拦作用,两侧(de)电阻定有一侧为低.参考摆放位置如下图5、避障电路.注意到障碍物高6厘米,而光源高20厘米.故设计避障电路时,可以先寻找光源,当找到光源后,再检测障碍物,调整前进方向.这样做,可以节省时间.○1超声波测距.采用超声波传感器探测障碍物.超声波传感器安装于小车前端,在规定(de)检测距离内,当探测到障碍物时,超声波传感器给出脉冲信号至单片机,单片机检测到该信号后,调整小车方向,以控制小车准确(de)绕过障碍物.○2反射式红外传感器○3采用试验(de)方法,确定一条比较精确(de)路线,让单片机记住(通用性差,但节省时间)三、设计中(de)一些亮点发挥1、因为涉及(de)模块比较多,故要用多片单片机协作工作.最好增加一个时钟模块,统一系统时间.2、软件降温.在长转弯过程中通过设置前端转向电机间隙停转以达到降温(de)目(de).3、弯道要减速.4、增加车顶彩灯等装饰,更加人性化.附:参考元件安装方位第七届(2005年)悬挂运动控制系统(E题)一、任务设计一电机控制系统,控制物体在倾斜(仰角≤100度)(de)板上运动.在一白色底板上固定两个滑轮,两只电机(固定在板上)通过穿过滑轮(de)吊绳控制一物体在板上运动,运动范围为80cm×100cm.物体(de)形状不限,质量大于100克.物体上固定有浅色画笔,以便运动时能在板上画出运动轨迹.板上标有间距为1cm(de)浅色坐标线(不同于画笔颜色),左下角为直角坐标原点,示意图如下.二、要求1、基本要求:(1)控制系统能够通过键盘或其他方式任意设定坐标点参数;(2)控制物体在80cm×100cm(de)范围内作自行设定(de)运动,运动轨迹长度不小于100cm,物体在运动时能够在板上画出运动轨迹,限300秒内完成;(3)控制物体作圆心可任意设定、直径为50cm(de)圆周运动,限300秒内完成;(4)物体从左下角坐标原点出发,在150秒内到达设定(de)一个坐标点(两点间直线距离不小于40cm).2、发挥部分(1)能够显示物体中画笔所在位置(de)坐标;(2)控制物体沿板上标出(de)任意曲线运动(见示意图),曲线在测试时现场标出,线宽~,总长度约50cm,颜色为黑色;曲线(de)前一部分是连续(de),长约30cm;后一部分是两段总长约20cm(de)间断线段,间断距离不大于1cm;沿连续曲线运动限定在200秒内完成,沿间断曲线运动限定在300秒内完成;(3)其他.三、评分标准四、说明1、物体(de)运动轨迹以画笔画出(de)痕迹为准,应尽量使物体运动轨迹与预期轨迹吻合,同时尽量缩短运动时间;2、若在某项测试中运动超过限定(de)时间,该项目不得分;3、运动轨迹与预期轨迹之间(de)偏差超过4cm时,该项目不得分;4、在基本要求(3)、(4)和发挥部分(2)中,物体开始运动前,允许手动将物体定位;开始运动后,不能再人为干预物体运动;5、竞赛结束时,控制系统封存上交赛区组委会,测试用板(板上含空白坐标纸)测试时自带.赛题分析:一、题目要点要求概述:寻点画线画圆画一般曲线寻轨1、板是倾斜(de),则在考虑物体(de)运动时只考虑一边即可.2、悬挂物体(de)质量>=100g,要考虑电机(de)功率是否满足.3、各种运动均有时间限制,则要考虑控制系统(de)运算速度是否能够满足.4、因为涉及平面上(de)运动,画直线、圆等,要多多结合数学知识.二、设计系统时(de)注意事项:1、误差(de)分析与补偿.误差来源有,电动机(de)惯性、绳子(de)收缩、坐标(de)计算等.补偿方法有多次测量后修改程序中(de)参数,通过程序修正;选用材料时使用到对系统影响小(de);采用更优(de)算法.2、电机(de)保护.可以在L298N外围接续流二极管,保护电机.3、考虑光电传感器(de)灵敏度问题,加比较器,使输出一致.三、设计参考1、寻点画线采用数学上(de)坐标间(de)关系,计算出两条绳子收放(de)长度,进而转换为步进电机(de)转数.2、画圆○1采用多边形逼近方法,等分圆周,计算出每一点(de)坐标值,利用画直线(de)方法画每一小段.○2也是分割(de)思想,不过是分割圆(de)转角,一般以1°为单位分割,计算从起点到终点每隔1°(de)点(de)直角坐标.3、寻迹○1采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)边上.○2采用红外对射光电传感器检测黑色轨迹,安装于物体(de)底部.○3寻迹(de)算法,根据传感器位置(de)不同,采用不同(de)算法.4、利用光电耦合器隔离控制部分和电动机电路.5、画图时可采用逐点逼近(de)方法,减小误差.6、设计(de)一些特点,发挥○1加入语音提示○2利用视频识别采集黑线信息○3LED(de)亮灭提示两电机(de)工作状态.○4加入电机测速模块,尽量通过算法使两电机同时完成转动,这样画出(de)曲线更光滑.第八届(2007年)小车跷跷板(F题)一、任务设计并制作一个电动车跷跷板,在跷跷板起始端A一侧装有可移动(de)配重.配重(de)位置可以在从始端开始(de)200mm~600mm范围内调整,调整步长不大于50mm;配重可拆卸.电动车从起始端A出发,可以自动在跷跷板上行驶.电动车跷跷板起始状态和平衡状态示意图分别如图1和图2所示.二、要求1.基本要求在不加配重(de)情况下,电动车完成以下运动:(1)电动车从起始端A出发,在30秒钟内行驶到中心点C附近;(2)60秒钟之内,电动车在中心点C附近使跷跷板处于平衡状态,保持平衡5秒钟,并给出明显(de)平衡指示;(3)电动车从(2)中(de)平衡点出发,30秒钟内行驶到跷跷板末端B处(车头距跷跷板末端B不大于50mm);(4)电动车在B点停止5秒后,1分钟内倒退回起始端A,完成整个行程;(5)在整个行驶过程中,电动车始终在跷跷板上,并分阶段实时显示电动车行驶所用(de)时间.2.发挥部分将配重固定在可调整范围内任一指定位置,电动车完成以下运动:(1)将电动车放置在地面距离跷跷板起始端A点 300mm以外、90°扇形区域内某一指定位置(车头朝向跷跷板),电动车能够自动驶上跷跷板,如图3所示:(2)电动车在跷跷板上取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上;(3)将另一块质量为电动车质量10%~20%(de)块状配重放置在A至C间指定(de)位置,电动车能够重新取得平衡,给出明显(de)平衡指示,保持平衡5秒钟以上;(4)电动车在3分钟之内完成(1)~(3)全过程.(5)其他.三、说明(1)跷跷板长1600mm、宽300mm,为便于携带也可将跷跷板制成折叠形式.(2)跷跷板中心固定在直径不大于50mm(de)半圆轴上,轴两端支撑在支架上,并保证与支架圆滑接触,能灵活转动.(3)测试中,使用参赛队自制(de)跷跷板装置.(4)允许在跷跷板和地面上采取引导措施,但不得影响跷跷板面和地面平整.(5)电动车(含加在车体上(de)其它装置)外形尺寸规定为:长≤300mm,宽≤200mm.(6)平衡(de)定义为A、B两端与地面(de)距离差d=∣dA -dB∣不大于40mm.(7)整个行程约为1600mm减去车长.(8)测试过程中不允许人为控制电动车运动.(9)基本要求(2)不能完成时,可以跳过,但不能得分;发挥部分(1)不能完成时,可以直接从(2)项开始,但是(1)项不得分.赛题分析一、题目要点以及实现时(de)注意点1、从A点出发到C点附近,有时间(de)限制,最小平均车速应该在750mm/30S=25mm/S以上.2、寻找平衡点有时间(de)限制,故平衡点(de)判断方法要简单方便,同时还要求控制系统对信息(de)处理速度要快.3、电动车找到平衡后还要保持平衡5秒以上,要注意防止跷跷板(de)抖动.4、电动车行驶到B点后要停留,此时要注意小车不能掉下来.因此要记录位置.5、小车(de)重量以及配重(de)重量均要适当选择.二、设计参考1、驱动方式(de)选择.因为有速度(de)要求而且在平衡点附近要精确定位,要有减速机构.可选择(de)电机有连续旋转伺服电机、直流减速电机、步进电机.2、平衡检测(de)选择.○1可选用单轴倾角传感器(参考型号SCA60C)可将传感器固定在小车上,并在轴上挂一个重锤.由于地球引力,重锤竖直向下,当小车行驶时,随车体倾斜位置变化,角度传感器输出也会有相应(de)变化,即可测出倾角.由于小车行驶时,重锤会有一定(de)摆动,要采用软件滤波.○2选用Accustar电子倾角传感器.电子倾角传感器是基于液态电容原理、无可动部件(de)敏感器件.当绕其灵敏轴旋转时,器件(de)电容值发生线性变化,通过电子线路将其转化为角度值输出,其精度比较高.3、发挥部分(de)寻迹,○1采用光电传感器○2反射式红外线传感器○3CCD摄像头4、定位测距.○1采用光电开关(参考型号TCST1030)和安装在车轮上(de)码盘实现计数进行测距.○2可采红外对管和编码盘.将一个转上孔(de)编码盘固定在转轴上,然后由红外对管检测编码盘(de)孔对红外线(de)阻通.通过在单位时间对其计数可计算出车辆行驶(de)瞬时速度,累计开关信号可以计算出小车行驶(de)距离.5、控制算法(de)选择.○1PID算法○2模糊控制算法○3仿人工智能算法三、设计中(de)一些亮点1、数字滤波.单片机通过ADC采集到(de)角度信号是离散(de),由于电机(de)控制脉冲,会对电子角度传感器产生干扰,所以采用数字滤波(de)方法进行数据处理.常见(de)数字滤波方法有程序判断法、中值滤波法、算数滤波法、加权平均滤波法、滑动平均值滤波法、低通滤波发和中位置滤波法.2、加入语音模块,更加人性化.3、主从单片机分工协作.。

帆板控制系统的设计

帆板控制系统的设计
cig gl edt aj th edo wi . h ae t n p ud eds n fad ae 舡 : adm mpoes o h ln ns e du es e f n T e p rmiye onsh ei hrw r su n a rcs fw Ri h p o st p d p l x t go l
键 盘设 定 帆 板 转 角 , 围 为 0 范 。~6。 0 。帆 板 转 角 0 可 以在 5秒 内达 到设定值 , 实时显 示 e 并 。
… … - -
调节装置 l 苻遐
……・ ●
卤 … V・ ● … … - 卜
图 1 帆板控制系统示意图
2 系统 的 总体 方 案 设计
文 设计 的帆 板控制 系统 , 是在 室 内环 境下 工作 的 , 即
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 O ~ o , 辨率为 2 , 对误差 ≤5。 。 6。分 。绝 。
② 当间距 d 0c =1 m时 , 通过操作键盘控制风 力大小 , 使帆板转角 0 能够在 0 ~ 0范围内变化 , 。 6。 并可 以实 时显示 0 。
③ 当间距 d=1 m 时 , 过 操 作 键 盘控 制 风 0c 通
不 考虑 外界条 件对 系统 的影 响 。该 帆板控 制 系统可 以通过 对风 扇转速 的控 制 , 节风力 大小 , 调 改变 帆板 转 角 e该 帆板 控制 系统示 意 图如 图 1所示 。 ,

… …
力大小 , 使帆板转角 0 稳定在 4 。 5范围内, 5± 。 可以 实时显 示 0并 可 以进行声 光提 示 。 , ④ 间距 d 7—1 c 在 5 m范围内任意选择 。 通过

全国电子设计大赛控制类需要准备的材料

全国电子设计大赛控制类需要准备的材料

全国电子设计大赛控制类需要准备的材料1.项目申请材料:-首先,你需要撰写一个详细的项目申请书。

这份申请书应该包括项目的背景和目标、项目的技术挑战和创新性,以及预计的项目进度和成果。

你还需要说明你的团队成员以及他们的专业背景和技术能力。

2.硬件准备材料:-控制类项目通常需要一些硬件设备,例如开发板、传感器、执行器等。

你需要列出所需的硬件设备清单,并附上相应的购买链接或价格估算。

同时,你还需要提供相关的技术规格和性能要求,以便评委了解你的硬件配置。

3.软件准备材料:-控制类项目通常需要编写软件来实现控制算法和用户界面。

因此,你需要准备相关的软件开发工具和环境,例如集成开发环境(IDE)和编译器。

你还需要说明你计划使用的编程语言和框架,并提供相应的资源链接或指南。

4.技术文档材料:-为了使评委理解你的项目,你需要编写详细的技术文档。

这份文档应该包括项目的设计思路和原理、硬件和软件的详细说明、接口和通信协议的描述、算法和控制模型的推导,以及测试和验证方法。

你还可以附上电路图、代码示例和实验结果等有助于说明你的设计的附加材料。

5.进展报告材料:-在项目进行期间,你需要定期向评委汇报项目的进展。

你可以准备一份进展报告,其中包括上次汇报以来的工作和成果、遇到的困难和解决方案,以及下一步的计划和目标。

你可以附上相关的数据、图表和图片来说明你的进展。

6.演示准备材料:-最后,在比赛期间,你需要做一个项目演示来展示你的成果。

你可以准备一份演示幻灯片,其中包括项目的背景、目标和技术挑战,以及你的解决方案和创新点。

你还需要准备一个演示视频或现场演示来展示你的硬件和软件工作原理以及项目的实际效果。

综上所述,全国电子设计大赛控制类项目需要准备的材料包括项目申请材料、硬件准备材料、软件准备材料、技术文档材料、进展报告材料和演示准备材料。

准备充足的材料将有助于你在比赛中取得好成绩,展示你的设计能力和创新思维。

帆板控制系统设计

帆板控制系统设计

帆板控制系统设计作者:王松林来源:《电子世界》2013年第04期【摘要】论文介绍基于STC89C52单片机的帆板角度控制系统,系统可以利用风扇控制装置对帆板角度进行控制,并通过LCD12864实时显示角度变化。

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(5秒以内)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。

系统主控模块采用性价比高的单片机最小系统;选用ADXL345加速度传感器完成系统角度信号采集功能;利用LCD12864实时显示角度变化的信息,5*6矩阵键盘完成风力等级和角度设定的输入;系统电源模块采用两路稳压输出电路(5v、15v),提供控制系统与风扇电机的工作电源;风扇电机采用L298N模块驱动。

本系统制作成本较低、工作性能控制稳定,能很好达到设计要求。

【关键词】STC89C52;加速度传感器;LCD12864;L298N一、引言单片机又称单片微控制器,单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度等物理量的测量。

本系统就是以单片机为核心建立起来的,要实现对帆板转角大小的控制,其归根就是对风扇的控制,帆板的转角随着风扇风力的变化而变化,角度传感器给单片机不同的角度检测信号,经单片机处理后在LCD液晶上显示,同时给出声光提示。

系统体现了模块化的设计理念,将单片机和各个器件结合在一起,完成系统化的设计,充分发挥了单片机的可靠性、可操作性和强大处理功能。

[1-2]二、系统方案(一)方案论证与比较1.主控电路方案一:采用可编程逻辑器件FPGA作为控制器。

FPGA可以实现各种复杂的逻辑功能,IO资源丰富,易于进行功能扩展。

但本系统不需要复杂的逻辑功能,且从使用、功耗及经济的角度考虑我们放弃了此方案[3]。

帆板控制系统

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

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

电赛校赛题目资料

电赛校赛题目资料

风板控制装置(A题)一、任务设计并制作一个风板控制装置。

该装置能通过控制风机的风量来控制风板完成规定动作,风板控制装置参考示意图见图1。

图1风板控制装置参考示意图二、要求1.基本要求(1)预置风板控制角度(控制角度在45°~135°之间设定)。

由起点开始启动装置,控制风板达到预置角度,过渡过程时间不大于10s,控制角度误差不大于5°,在预置角度上的稳定停留时间为5s,误差不大于1s。

动作完成后风板平稳停留在终点位置上;(2)在45°~135°范围内预置两个角度值(Φ1和Φ2)。

由终点开始启动装置,在10s内控制风板到达第一个预置角度上;然后到达第二个预置角度,在两个预置角度之间做3次摆动,摆动周期不大于5s,摆动幅角误差不大于5°,动作完成后风板平稳停留在起点位置上;(3)显示风板设置的控制角度。

风板从一个状态转变到另一个状态时应有明显的声光提示。

2.发挥部分用细线绳将一个重量为10g物体(可以用10g砝码代替),拴在小长尾金属夹的尾端上,小长尾金属夹与重物的总长度不小于50mm,并整体夹在图1所示风板对应位置上。

(1)预置风板控制角度(控制角度在45°~135°之间设定)。

由起点开始启动装置,控制风板达到预置角度,过渡过程时间不大于15s,控制角度误差不大于5°,在预置角度上的稳定停留时间5s,误差不大于1s,最后控制风板平稳停留在终点位置上;(2)在45°~135°范围内预置两个角度值(Φ1和Φ2)。

由终点开始启动装置,在15s内控制风板到达第一个预置角度上;然后到达第二个预置角度,在两个预置角度之间做4次摆动,摆动周期不大于5s,摆动幅角误差不大于5°,动作完成后风板平稳停留在起点位置上;(3)其他。

三、说明1. 给出的图1仅作参考,风板的外形尺寸要求为:高150mm×宽200mm,厚度和制作材料及风板支架的机械连接方式不做限定;风板上除安装风板转动轴、角度指示针和传感器外,不能安装其他任何装置;风机数量和控制风向方式可自行设计确定;可以设置风板起始位置、终点位置的限位装置,限定风板能在与水平线成30°~150°的夹角内摆动;2. 风板的运动状态,都要通过控制风机的风量来完成,不能受机械结构或其它外力的控制。

2015全国大学生电子设计竞赛设计报告模板

2015全国大学生电子设计竞赛设计报告模板

2015年全国大学生电子设计竞赛风力摆控制系统(B题)2015年8月14日摘要当今的闭环自动控制技术都是基于反馈的概念以减少不确定性。

反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。

测量关心的是被控变量的实际值,与期望值相比较,用这个偏差来纠正系统的响应,执行调节控制。

在工程实际中,应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制,简称PID控制,又称PID调节。

本课题要设计的是风力摆控制系统,通过轴流风机使摆杆摆动,通过主控K60控制轴流风机的各风机风力,使风力摆按照一定规律运动,下端的激光笔在地面上画出要求的轨迹。

关键词:风力摆;轴流风机;PID;K60;目录一、系统方案 (1)1、XXXX的论证与选择 (1)2、XXXX的论证与选择 (1)3、控制系统的论证与选择 (1)二、系统理论分析与计算 (1)1、XXXX的分析 (1)(1)XXX (1)(2)XXX (1)(3)XXX (1)2、XXXX的计算 (2)(1)XXX (2)(2)XXX (2)(3)XXX (2)3、XXXX的计算 (2)(1)XXX (2)(2)XXX (2)(3)XXX (2)三、电路与程序设计 (2)1、电路的设计 (2)(1)系统总体框图 (2)(2)XXXX子系统框图与电路原理图 (2)(3)XXXX子系统框图与电路原理图 (2)(4)电源 (3)2、程序的设计 (3)(1)程序功能描述与设计思路 (3)(2)程序流程图 (3)四、测试方案与测试结果 (3)1、测试方案 (3)2、测试条件与仪器 (4)3、测试结果及分析 (4)(1)测试结果(数据) (4)(2)测试分析与结论 (4)五、结论与心得 (4)六、参考文献 (4)附录1:电路原理图 (5)附录2:源程序 (6)XXXXXXXX(X题)【本科组】一、系统方案本系统主要由XXX模块、XXX模块、XXX模块、电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。

2017全国大学生电子设计大赛B题 板球控制系统(四)机械设计相关

2017全国大学生电子设计大赛B题  板球控制系统(四)机械设计相关

2017全国大学生电子设计大赛B题| 板球控制系统(三)机械设计相关转载请注明出处。

转眼2019了诶,可能有些同学又该问了,哇向阳哥,你这个鸽子放的好,转眼大半年了一年都没更新,我也知道啊,说好的源码呢,挖的机械的坑呢?咕咕咕咕我也不想啊,我这不是懒吗!过年有空了,又到了收红包泡妹子玩游戏.......呸,学习准备比赛码代码的时候了,终于有点空闲,于是乎今晚先把机械的大坑填了。

咱话先说在最前面。

机械这玩意,靠经验,也考想象力,更要命的还是出了问题立刻检查补救排除的能力。

首先我在这里定义几个板球系统非常关键的机械专属名词,大家最好在这里记住,省的等会在下面文章里面提到,大家一脸雾水。

1、舵机传动连杆以及安装方向和连杆长度2、中心支撑以及连杆边缘支撑点3、轴承4、舵机输出头(输出盘)5、舵机多功能支架6、万向节和碳纤维杆7、1cm厚度雪弗板8、5mm厚度和3、4mm厚度的亚克力塑料板,激光切割和3D打印,铝型材以上内容不分先后(呸,要命顺序排列,越前面的越要命)好了,关键名词说完了,咱们来说说机械的坑。

众所周知,装置失控谁的锅?答案肯定是机械(滑稽),机械的坑大大小小五六个,有不要紧的也有送命坑,咱先说小坑。

很多同学当时做机械就是用热熔胶和木棍,电赛做多了都快成木工了。

首先咱们说说这个激光切割和3D打印,大家实验室有能力的话购置一台60cm x 60cm 行程左右的激光切割机,或者15cmx15cm左右的3D打印机,这两样现代加工机器可以给你的比赛带来意想不到的快速加工能力,精确,快速且漂亮。

如果没能力搞这个,最起码周边靠近的tb店或者实体店得先问一圈吧。

建材市场和就近的五金店是个好去处,比赛开始第一天上午我们就去建材市场寻找合适的板材,选材有如下几个:木板(不同厚度),塑料顶棚(中空口字型横向排列),雪弗板(1cm 厚度),硬塑料板(实心),综合考虑以上材料的刚性,变形程度,以及重量,我们最后选择了切割的50x50cm雪弗板,汽车用品店买了两箱子50罐子哑光黑色自喷漆。

2011电赛B题基于自由摆的平板控制系统

2011电赛B题基于自由摆的平板控制系统

B-12011 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项(1)2011 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,也可以选择【本科组】题目。

(2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。

(3)参赛者必须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,开赛后不得中途更换队员。

(5)竞赛期间,可使用各种图书资料和网络资源,但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作,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须迴避,对违纪参赛队取消评审资格。

(6)2011 年9 月3 日20:00 竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》,由专人封存。

基于自由摆的平板控制系统(B 题)【本科组】一、任务设计并制作一个自由摆上的平板控制系统,其结构如图1 所示。

摆杆的一端通过转轴固定在一支架上,另一端固定安装一台电机,平板固定在电机转轴上;当摆杆如图2 摆动时,驱动电机可以控制平板转动。

二、要求1.基本要求(1)控制电机使平板可以随着摆杆的摆动而旋转(3~5 周),摆杆摆一个周期,平板旋转一周(360º),偏差绝对值不大于45°。

(2)在平板上粘贴一张画有一组间距为1cm 平行线的打印纸。

用手推动摆杆至一个角度θ(θ在30º~45º间),调整平板角度,在平板中心稳定放置一枚1 元硬币(人民币);启动后放开摆杆让其自由摆动。

在摆杆摆动过程中,要求控制平板状态,使硬币在5 个摆动周期中不从平板上滑落,并尽量少滑离平板的中心位置。

(3)用手推动摆杆至一个角度θ(θ在45º~60º间),调整平板角度,在平板中心稳定叠放8 枚1 元硬币,见图2;启动后放开摆杆让其自由摆动。

2011年全国电子设计竞赛F题(帆板控制系统设计)报告

2011年全国电子设计竞赛F题(帆板控制系统设计)报告

帆板控制系统【摘要】本设计以Cortex-M3为微处理器,配合高精度的旋转光电式编码器实现了帆板角度的控制和帆板旋转角度的实时显示功能。

微处理器控制风扇电机的PWM占空比,从而控制风扇的转速,由精密旋转光电式编码器检测帆板的旋转角度并通过正交编码技术反馈到微处理器,微处理器可以实时检测、显示帆板的旋转角度。

本设计不仅可以通过软件增量式PID算法实时调整帆板的旋转角度,同时也可以通过按键改变帆板旋转角度并可以稳定在误差范围允许范围内,从而达到自动控制功能。

【关键词】 LM3S615 旋转编码器 PWM PID算法一、方案论证与比较1.1设计思想题目要求设计一个简易帆板控制系统,我们采用Cortex-M3芯片为核心控制器件来实现简易帆板控制系统的轴流风扇调速、角度显示、角度调节等功能;角度检测通过增量式光电编码器(ZSP3806)实现并且给处理器提供角度信号;用PWM脉宽调制信号来控制MOS管(IRF530)驱动轴流风扇。

1.2控制器的选择方案一选择以前经常用的AT89C51,其软件编程灵活自由度大,但AT89C51的程序烧写需要用专门的烧写器,用起来不方便,故放弃此方案。

方案二Cortex-M3是Luminary Micro公司Stellaris 所提供的高性能的32位的单片机,Cortex-M3内核主要是应用于低成本、小管脚数和低功耗的场合,并且具有极高的运算能力和极强的中断响应能力。

Cortex-M3的性价比高。

最关键的是Cortex-M3内部有3个PWM发生器模块1个控制模块,这样就简化了软件的编排。

综上所述我们采用方案二。

1.3显示模块的设计显示模块是显示当前测量的角度以及设定角度等。

我们考虑以下两种方案:方案一使用液晶显示。

液晶显示具有超薄轻巧,低耗电量,无辐射等优势。

但是其编程工作量加大,控制器的资源占用较多,而且在使用过程中不能有静电干扰,否则易烧坏芯片。

在此设计中使用液晶显示有些大材小用不合适。

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

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
根 据 题 目要 求 ,设 计 思 想 是 :采 用 距 离 测 量 传 感 器 计 算 帆 板 与 风 扇 之 间 的 围 为4 3 c ~ 0 m, 1 位 A 采 样 , 能 达 到 0 D ±0 2m . c 内的误 差 。 0= 板转 动 的实 际 角度 值 ; 帆 0 预置 参 数 ,赋值 范 围 是0 7。 = — 0;
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


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 )

遮风板角度控制系统设计及优化

遮风板角度控制系统设计及优化

遮 风 板 控 制 系 统 . 过 对 风 扇 转 速 的控 制 , 节 风 力 大 通 调 小 , 变 遮 风 板 转 角 0 显 示 范 围 为 0 6 。 分 辨 力 为 2 , 对 改 , -0 , 。绝 误 差 不 大 于 5 ; 间距 d l m 时 , 过 操 作 键 盘 控 制 风 力 。当 = Oc 通 大 小 , 制 遮 风 板 转 角 0 要 求 控 制 过 程 在 1 控 , 0S内完 成 , 图 如
元, MMA 2 0 7 6 Q加 速 传 感 器 采 集 的模 拟 信 号 经 1 2位 D 转 换 器 T C 5 3 N转 换 为数 字 角度 信 号 ,通 过 单 片机 处 理 L 24C
信 号 , 示屏 显 示 实 时 角 度 和 PD 调 节 , 制 遮 风 板 转 角 的 设 计 方 案 。 显 I 控 实验 结果 表 明 , 系统 精 度 较 高 , 能 够进 行 自 该 并
De i n a ptm i a i n o a g e c nt o y t m fwi a d c v r sg nd o i z to n n l o r ls se o nd bo r o e
ZHANG n — o g ,G Yo g h n AO Xi o me a- i
Ab t a t En a c d c i T 2 5 0 2 i u e s h y t m i o t l i u t a 3i c ' c e n i u e 8 ip a . s r c : h n e h p S C1 C A6 S s da e s se man c n r r i. hT兀 s r e s d a d s l y s t occ n s a
1所 示 。
速 传 感 器 具 有 低 功 耗 、 噪 音 、 辨 率 高 精 度 高 且 能 多 角 度 低 分

基于单片机的电风扇模拟控制系统设计

基于单片机的电风扇模拟控制系统设计

基于单片机的电风扇模拟控制系统设计一、引言电风扇作为家居生活中常见的电器之一,其控制系统设计对于提升用户体验和节能减排具有重要意义。

本文将介绍基于单片机的电风扇模拟控制系统的设计原理和实现方法。

二、设计原理1. 硬件部分电风扇模拟控制系统的硬件部分主要由单片机、传感器、电机和驱动电路组成。

其中,单片机作为控制核心,通过读取传感器数据和控制电机驱动电路来实现对风扇的控制。

2. 软件部分电风扇模拟控制系统的软件部分主要由单片机的程序代码组成。

程序代码通过读取传感器数据,根据预设的控制算法来控制电机的转速和运行状态。

常见的控制算法包括PID控制算法和模糊控制算法等。

三、系统设计1. 硬件设计首先需要选择适合的单片机作为控制核心,并设计相应的电路板。

在电路板上连接传感器和电机,并设计合适的驱动电路。

传感器可以选择温度传感器、湿度传感器和人体感应传感器等,用于感知环境参数和用户需求。

电机可以选择直流无刷电机或交流异步电机,根据实际需求确定电机的功率和转速。

2. 软件设计在单片机上编写程序代码,实现对电风扇的控制。

程序代码需要实时读取传感器数据,并根据预设的控制算法进行运算,得出控制电机的输出信号。

控制算法的选择要考虑到系统的稳定性、响应速度和能耗等因素。

同时,还可以根据用户需求设计不同的运行模式,如自动模式、手动模式和睡眠模式等。

四、系统实现1. 硬件实现根据硬件设计方案进行电路板的制作和组装。

将单片机、传感器和电机等元件连接起来,并进行相应的调试和测试。

确保硬件系统能够正常运行。

2. 软件实现编写程序代码,并将其烧录到单片机中。

通过调试和测试,确保程序能够正确读取传感器数据,并根据控制算法进行运算。

同时,还需测试程序在不同工作模式下的表现,以验证系统的稳定性和实用性。

五、系统优化在实际运行中,可以根据用户反馈和实际需求对系统进行优化。

例如,可以根据环境温度和湿度调整风扇的转速,以实现节能减排。

还可以考虑加入遥控功能和智能控制功能,提升用户体验和系统的智能化程度。

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计

基于PLC的风力发电控制系统设计基于PLC(可编程逻辑控制器)的风力发电控制系统是一种能够自动控制风力发电机组运行的系统。

PLC作为控制器,通过输入和输出模块与其他设备进行通信,根据预设的逻辑程序对风力发电机进行控制,实现对发电机的监测、控制和保护。

下面将针对该系统进行详细设计。

首先,整个风力发电控制系统的架构可以分为四个主要的功能模块:风速检测模块、温度检测模块、发电机控制模块和报警保护模块。

这些模块通过PLC进行数据采集、处理和输出。

1.风速检测模块:风力发电的效率受到环境因素的影响,风速是其中最主要的因素之一、风速检测模块通过风速传感器实时测量风速,并将数据传输给PLC进行处理。

PLC可以根据预设的控制策略调整风力发电机组的转速,以使风力发电机组能够在不同的风速下运行。

2.温度检测模块:风力发电机组在运行过程中会产生一定的热量,温度检测模块通过温度传感器实时监测发电机组的温度情况,并将数据传输给PLC进行处理。

PLC可以根据温度数据进行控制,以保证发电机组的正常运行和防止过热。

3.发电机控制模块:发电机的控制是风力发电控制系统的核心,也是最复杂的模块之一、在这个模块中,PLC通过输出控制信号来调整发电机的功率输出和运行状态。

根据预设的控制逻辑,PLC可以根据风速、温度和其他相关参数,实时调整发电机的控制参数,确保发电机始终在最佳工作状态下工作。

4.报警保护模块:在风力发电过程中,可能会发生多种异常情况,如风速过大、温度过高等,这些异常情况可能对发电机组造成损坏。

因此,系统需要具备报警和保护功能。

报警保护模块通过输入模块监测各种传感器的数据,当一些参数超出设定值范围时,PLC会触发相应的报警信号并采取相应的保护措施,如停机、降低功率输出等,以保证发电机组的安全运行。

设计风力发电控制系统需要注意以下几点:1.系统的可靠性和稳定性是设计的关键,因此要选择具有高稳定性和可靠性的PLC设备,并确保各个模块之间的通信准确可靠。

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2015年全国大学生电子设计竞赛风板控制装置(I题)【高职高专组】2015年8月15日摘要本系统以MSP430单片机为控制核心,通过PID算法,实现了对风板的控制。

系统主要由电源模块、角度测量模块、电机驱动模块、显示模块、键盘模块和声光模块等构成。

通过PID反馈输出PWM来改变直流风机风力大小,使风板转角根据需求变化。

加速度传感器MPU6050检测风板位置的变化,并将风板角度在LCD 液晶器上显示,同时单片机对采集的数据进行分析,实时调整PWM输出,通过驱动芯片L298N控制风机风速,使风板达到稳定的状态,并带有相应的声光提醒功能,使系统人性化,经过反复测试,达到了设计要求。

关键词:MSP430;PID;PWM;直流风机;MPU6050目录1 系统方案本系统主要由主控模块、角度检测模块、电机驱动模块、显示模块、电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。

主控模块的论证与选择方案一:采用传统8位的51单片机作为该系统的控制核心。

经典51单片机具有价格低廉,使用简单等特点,但其存在外设I/O端口较少,运算速度低,功能单一,不稳定等缺点。

方案二:采用 TI 公司所生产的 MSP430F149 单片机为主控制芯片,运算速度快,超低功耗,有非常丰富的片内资源,性价比高。

综合比较以上两个方案,选择TI公司生产的430芯片,在低功耗方面有显着的优势,处理数据快,且其片内资源丰富,满足系统设计需求。

角度检测模块方案论证方案一:采用模拟三轴加速度计MMA7260, MMA7260QT是检测物件运动和方向的传感器,它根据物件运动和方向改变输出信号的电压值。

通过A/D转换器读取输出信号,检测其运动和方向。

方案二:采用mpu6050传感器可准确追踪快速与慢速动作,并且可调整感测范围,可快速、直接将检测信号给控制器。

控制帆板角度是个快速处理的过程,方案一还需采集电路对AD进行采集转化为数字量,综合考虑选择方案二。

电机驱动模块本设计的主要目的在于控制风机的转速,因此电机驱动模块是必不可少,其方案有以下两种。

方案一:采用大功率晶体管组合电路构成驱动电路,这种方法结构简单,成本低、易实现,但由于在驱动电路中采用了大量的晶体管相互连接,使得电路复杂、抗干扰能力差、可靠性下降,我们知道在实际的生产实践过程中可靠性是一个非常重要的方面。

因此此中方案不宜采用。

方案二:采用专用的电机驱动芯片,例如L298N、L297N等电机驱动芯片,由于它内部已经考虑到了电路的抗干扰能力,安全、可靠行,所以我们在应用时只需考虑到芯片的硬件连接、驱动能力等问题就可以了,所以此种方案的电路设计简单、抗干扰能力强、可靠性好。

设计者不需要对硬件电路设计考虑很多,可将重点放在算法实现和软件设计中,大大的提高了工作效率。

基于上述理论分析和实际情况,电机驱动模块选用方案二。

显示模块方案方案一:选用常见的数码管显示,成本低,只能显示简单的字符和数字。

显示位数较多时,轮番扫描占用CPU时间。

方案二:选用12864显示屏做显示。

12864的显示为128x64,显示面积大,数字和汉字显示容易实现,程序要求不是很高,更加方便。

方案三:用彩屏做显示。

彩屏显示效果好,但成本高,功耗大,编程设计相对繁琐。

由于系统显示信息量较多,对比所述方案,选择12864作为系统显示器。

电源模块方案电源是任何系统能否运行的能量来源,本系统中电源模块为主控制器、电机驱动、角度检测模块等提供电源。

方案一:通过电阻分压的形式将整流后的电压分别降为控制芯片和电机运行所需的电压,此种方案原理和硬件电路连接都比较简单,但对能量的损耗大,在实际应用系统同一般不宜采用。

方案二:通过固定芯片对整流后的电压进行降压、稳压处理(如7812、7805等),此种方案可靠性、安全性高,对能源的利用率高,并且电路简单容易实现。

根据系统的具体要求,采用方案二作为系统的供电模块。

2.系统理论分析与计算角度确定风板运动过程中需要实时检测角度的变化,通过计算加速度传感器传回的数据,可以测得风板的角度,加速度与角度存在如下关系:风速控制风速的快慢直接决定了系统风板角度的大小。

通过pid调节,单片机输出PWM 波形,可对风板进行快速、准确的调整。

通过不断调整P(比例)、I(积分)、D(微分)值,系统的稳定性得到明显的提高,响应时间也加快了。

由各个参数的控制规律可知,比例P使反应变快,微分D使反应提前,积分I使反应滞后。

在一定范围内,P,D值越大,调节的效果越好。

3.电路与程序设计硬件电路设计系统总体框图如图所示。

图系统总体框图单片机最小系统设计MSP430F149单片机,其最小系统包括电源电路、复位电路、时钟电路,具体电路设计如图所示。

图最小系统原理图角度测量设计本系统中要实时监控风板的角度,系统采用mpu6050传感器,通过计算可迅速得出测量的角度,从而反馈给单片机进行相应操作。

显示模块设计本系统采用LCD12864作为显示,模块电路图如图所示。

图 LCD12864电路图直流风机驱动电机驱动芯片L298N内部包含4通道逻辑驱动电路。

是一种二相和四相电机的专用驱动器。

L298可驱动2个电机,OUT1、OUT2和OUT3、OUT4之间分别接2个电动机。

5、7、10、12脚接输入控制电平,控制电机的正反转,ENA,ENB接控制使能端,控制电机的停转。

利用单片机产生PWM信号接到ENA,ENB端子,对电机的转速进行调节。

电机驱动电路如图所示。

图电机驱动供电系统电路在电子电路及设备中,一般都需要稳定的直流电源供电。

小功率的稳压电源的组成如图所示,它由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。

直流稳压电源电路如图所示。

图直流稳压电路工作原理图 LM2596可调电源模块程序设计程序功能描述根据设计要求,软件部分主要实现风机转速控制以及声光报警与液晶显示。

(1)风机转速控制部分:在键盘按下设定风板的角度后,风板15s内处于指定位置并稳定5秒以上,上下波动不超过5度,根据传感器测出的距离通过PID 算法调整风机转速来调整风板的位置。

(2)键盘设置部分:在键盘按下后,风机作出相应转速,风板达到指定位置。

(3)液晶显示部分:液晶器显示风板位置及维持时间。

程序设计思路系统程序主要由角度检测部分,PID调节部分和显示部分组成。

设定需求角度,通过获取测量角度值来反馈给单片机,单片机做出相应的PWM调节,从而达到需求的角度。

同时液晶将对实时采集的角度和按键值信息进行显示。

程序流程图程序总体流程图如图所示,PWM控制流程图如图所示,12864液晶显示电路流程图如图所示。

开始系统初始化采集角度达到设定值调节电机液晶显示结束设定角度YNYN开始初始化读取角度值是否需要PID 调节Pwm 脉冲调整电机驱动PID 调节运算输出NY液晶程序流程图4系统测试 测试仪器高精度的数字毫伏表、模拟示波器、数字示波器、数字万用表、指针式万用表、量角器、秒表。

测试方案1、硬件测试对各个模块进行测试,测试通过后使用。

2、软件仿真测试对程序的错误和不能正确实现的部分进行调节和改正。

3、硬件软件联调对整体功能的实现进行进一步调节。

测试结果及分析 测试结果a. 风板实际角度与角度传感器角度比较b.风板角度与pwm 关系如表所示。

测试分析与结论根据上述测试数据,随着PWM的增加,风机的风速逐渐加大,风板设定的角度能维持3~5s,由此可以得出以下结论:1、风机的转速可通过PWM调控且成正比关系。

2、风板实际角度与传感器检测的角度误差1度,当稳定时,角度误差小于5度波动,符合系统要求。

综上所述,本系统达到设计要求。

5 设计总结不说我们在电赛中学到的新知识是多么有价值,也不用说它拓宽了多少我们的眼界,只是说它让我们的能力得到提高就已足以成为我们努力付出的回报。

在这四天三夜的奋战中,遇到过很多困难,搭载硬件时,由于对量角器安装角度有误差,导致软件校准时存在较大误差,经过仔细排查,不断改变方案,最终解决了问题。

软件调试时,PID参量设置成了最头疼的问题,过大调整系统波动较大,过小调整风板很难达到预设角度。

功夫不负有心人,两天的幸苦没有白费,当风机稳定的转动到达预设角度时,喜悦之情难以言表。

理论与现实总是用通过实践联系起来的,我们在这次比赛中不再是局限于课本或是参考资料中的理论知识,而是把所有的实验都按部就班的做过,并通过实验结果对所理解的知识进行了加强巩固,更是对原来的理解偏差进行了改正,使我们对平时所学的课程更加透彻。

当然,我们自己动手焊接了不少硬件电路,用到了大量的基础知识,还把实习中学到的焊接技术,对以前的知识进行了一次整合。

再来,它增强了我们的沟通能力。

合作精神是一个团队成立成长的根本所在,我们组的队员从第一个合作项目起就十分的团结,大家各有分工,共同讨论,为我们日后的工作能力打下了基础。

这次大赛给予了我们很多,通过这次比赛大家一起交流学习,互帮互助,增强了合作意识。

老师们的帮助让我们感觉老师不再仅仅是一个指导者,更像一个家长带领我们成长,让我们跟老师之间的关系更加的紧密。

最后,我们衷心感谢我们的指导老师,也祝愿此次大赛圆满成功!附录1:电路原理图附录2:源程序#include <>#include ""#define P_DATA#define I_DATA 0#define D_DATA 0typedef struct PID{int SetPoint; -90); //X轴角度值return ( -Roll);}void lcd_printf(uchar *s,int temp_data) {if(temp_data<0){temp_data=-temp_data;*s='-';}else *s=' ';*++s =temp_data/100+'0';temp_data=temp_data%100; //取余运算*++s =temp_data/10+'0';temp_data=temp_data%10; //取余运算*++s =temp_data+'0';*++s='\0';}void InitMPU6050(){//Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x80); //复位Single_WriteI2C(PWR_MGMT_1, 0x00); //解除休眠状态Single_WriteI2C(SMPLRT_DIV, 0x07); //陀螺仪采样率,典型值:0x07(125Hz)Single_WriteI2C(CONFIG, 0x06); //低通滤波频率,典型值:0x06(5Hz)Single_WriteI2C(GYRO_CONFIG, 0x18); //陀螺仪自检及测量范围,典型值:0x18(不自检,2000deg/s)Single_WriteI2C(ACCEL_CONFIG, 0x01);//加速计自检,测量范围及高通滤波频率,典型值:0x01(不自检,2G,5Hz)}//**************************************//合成数据//**************************************int GetData(uchar REG_Address){char H,L;H=Single_ReadI2C(REG_Address);L=Single_ReadI2C(REG_Address+1);return (H<<8)+L; //合成数据}//**************************************//在12864上显示10位数据//**************************************int Display10BitData(int value){value/=64; //转换为10位数据lcd_printf(dis, value); //转换数据显示//csj(y,x,dis);return value;}void I2C_Start(){SDA1; //拉高数据线 SCL1; //拉高时钟线 delayus(5); //延时SDA0; //产生下降沿 delayus(5); //延时 SCL0; //拉低时钟线}//************************************** //I2C停止信号//************************************** void I2C_Stop(){SDA0; //拉低数据线 SCL1; //拉高时钟线 delayus(5); //延时 SDA1; //产生上升沿 delayus(5); //延时}//************************************** //I2C发送应答信号//入口参数:ack (0:ACK 1:NAK)//************************************** void I2C_SendACK(uchar ack){SDAOUT;if(ack) SDA1;else SDA0;// SDA = ack; //写应答信号 SCL1; //拉高时钟线delayus(5); //延时SCL0; //拉低时钟线delayus(5); //延时}//**************************************//I2C接收应答信号//************************************** uchar I2C_RecvACK(){uchar cy;SCL1; //拉高时钟线SDAIN;delayus(5); //延时if(SDADATA){cy=1;}else{cy=0;}// cy = SDA; //读应答信号 SCL0; //拉低时钟线delayus(5); //延时SDAOUT;return cy;}//**************************************//向I2C总线发送一个字节数据//************************************** void I2C_SendByte(uchar dat){uchar i;for (i=0; i<8; i++) //8位计数器 {if((dat<<i)&0x80){SDA1;}else{SDA0;}// SDA = cy; //送数据口 SCL1; //拉高时钟线delayus(5); //延时SCL0; //拉低时钟线delayus(5); //延时}I2C_RecvACK();}//**************************************//从I2C总线接收一个字节数据//************************************** uchar I2C_RecvByte(){uchar i;uchar dat = 0,cy;SDA1; //使能内部上拉,准备读取数据, SDAIN;for (i=0; i<8; i++) //8位计数器{dat <<= 1;SCL1; //拉高时钟线delayus(5); //延时if(SDADATA){cy=1;}else{cy=0;}dat |= cy; //读数据SCL0; //拉低时钟线delayus(5); //延时}SDAOUT;return dat;}//**************************************//向I2C设备写入一个字节数据//**************************************void Single_WriteI2C(uchar REG_Address,uchar REG_data) {I2C_Start(); //起始信号I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号I2C_SendByte(REG_Address); //内部寄存器地址,I2C_SendByte(REG_data); //内部寄存器数据,I2C_Stop(); //发送停止信号}//**************************************//从I2C设备读取一个字节数据//**************************************uchar Single_ReadI2C(uchar REG_Address){uchar REG_data;I2C_Start(); //起始信号I2C_SendByte(SlaveAddress); //发送设备地址+写信号I2C_SendByte(REG_Address); //发送存储单元地址,从0开始I2C_Start(); //起始信号I2C_SendByte(SlaveAddress+1); //发送设备地址+读信号REG_data=I2C_RecvByte(); //读出寄存器数据I2C_SendACK(1); //接收应答信号I2C_Stop(); //停止信号return REG_data;}。

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