2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽論文（F題）

1、PAGE PAGE II2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽帆板控制系統(tǒng)（F 題）【120212組】2011年9月6日摘 要 本文主要介紹了一種帆板控制系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)直流風(fēng)扇風(fēng)速的控制，調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，改變帆板的轉(zhuǎn)角。其主控芯片為MC9S12XS128，通過(guò)PWM對(duì)電機(jī)驅(qū)動(dòng)7960的控制，來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)應(yīng)用光電編碼器和傾角傳感器作為反饋，對(duì)整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行PID閉環(huán)調(diào)節(jié)，以到所預(yù)期的角度。并且介紹了在調(diào)試過(guò)程中的實(shí)時(shí)監(jiān)控、宏觀曲線分析和數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等調(diào)試手段。文章著重介紹核心器件的選擇、各部分電路、軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試手段關(guān)鍵詞：PID調(diào)速 MC9S12XS128 調(diào)試手段目 錄 TOC o 1-

2、3 h z u HYPERLINK l _Toc302850618 1系統(tǒng)方案 PAGEREF _Toc302850618 h 1 HYPERLINK l _Toc302850619 1.1角度調(diào)整系統(tǒng)方案的論證與選擇 PAGEREF _Toc302850619 h 1 HYPERLINK l _Toc302850620 1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的論證與選擇 PAGEREF _Toc302850620 h 1 HYPERLINK l _Toc302850621 1.3 MCU控制系統(tǒng)的論證與選擇 PAGEREF _Toc302850621 h 1 HYPERLINK l _Toc302850622

3、 2系統(tǒng)理論分析與計(jì)算 PAGEREF _Toc302850622 h 2 HYPERLINK l _Toc302850623 2.1 帆板受力的分析與計(jì)算 PAGEREF _Toc302850623 h 2 HYPERLINK l _Toc302850624 2.1.1帆板轉(zhuǎn)角的原理 PAGEREF _Toc302850624 h 2 HYPERLINK l _Toc302850625 2.1.2 帆板的受力分析 PAGEREF _Toc302850625 h 2 HYPERLINK l _Toc302850626 2.2傾角傳感器的分析與計(jì)算 PAGEREF _Toc302850626 h

4、 3 HYPERLINK l _Toc302850627 2.2.1 傾角傳感器系統(tǒng)原理 PAGEREF _Toc302850627 h 3 HYPERLINK l _Toc302850628 2.2.2 傾角傳感器的計(jì)算 PAGEREF _Toc302850628 h 3 HYPERLINK l _Toc302850629 2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的分析與計(jì)算 PAGEREF _Toc302850629 h 3 HYPERLINK l _Toc302850630 2.3.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的分析 PAGEREF _Toc302850630 h 3 HYPERLINK l _Toc302850631

5、 2.3.2 數(shù)字PID控制算法的計(jì)算 PAGEREF _Toc302850631 h 3 HYPERLINK l _Toc302850632 3電路與程序設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc302850632 h 4 HYPERLINK l _Toc302850633 3.1電路的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc302850633 h 4 HYPERLINK l _Toc302850634 3.1.1系統(tǒng)總體框圖 PAGEREF _Toc302850634 h 4 HYPERLINK l _Toc302850635 3.1.2 控制電路 PAGEREF _Toc302850635 h 5 HYPER

6、LINK l _Toc302850636 3.1.3 鍵盤管理電路 PAGEREF _Toc302850636 h 5 HYPERLINK l _Toc302850637 3.1.4 顯示系統(tǒng)電路 PAGEREF _Toc302850637 h 6 HYPERLINK l _Toc302850638 3.1.5傾角傳感器電路 PAGEREF _Toc302850638 h 7 HYPERLINK l _Toc302850639 3.1.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 PAGEREF _Toc302850639 h 8 HYPERLINK l _Toc302850640 3.1.7測(cè)速反饋電路 PAGEREF

7、_Toc302850640 h 8 HYPERLINK l _Toc302850641 3.1.8電源電路 PAGEREF _Toc302850641 h 9 HYPERLINK l _Toc302850642 3.2程序的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc302850642 h 9 HYPERLINK l _Toc302850643 3.2.1程序功能描述與設(shè)計(jì)思路 PAGEREF _Toc302850643 h 9 HYPERLINK l _Toc302850644 3.2.2程序流程圖 PAGEREF _Toc302850644 h 10 HYPERLINK l _Toc302850645

8、4測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果 PAGEREF _Toc302850645 h 12 HYPERLINK l _Toc302850646 4.1測(cè)試方案 PAGEREF _Toc302850646 h 12 HYPERLINK l _Toc302850649 4.2 測(cè)試條件與儀器 PAGEREF _Toc302850649 h 14 HYPERLINK l _Toc302850650 4.3 測(cè)試結(jié)果及分析 PAGEREF _Toc302850650 h 14 HYPERLINK l _Toc302850651 4.3.1測(cè)試結(jié)果(數(shù)據(jù)) PAGEREF _Toc302850651 h 14 HYPE

9、RLINK l _Toc302850652 4.3.2測(cè)試分析與結(jié)論 PAGEREF _Toc302850652 h 15 HYPERLINK l _Toc302850653 附錄1：電路原理圖 PAGEREF _Toc302850653 h 16 HYPERLINK l _Toc302850654 附錄2：源程序 PAGEREF _Toc302850654 h 17PAGE PAGE 22帆板控制系統(tǒng)（F 題）【高職高專組】1系統(tǒng)方案本系統(tǒng)主要由傾角傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、MCU控制模塊、電池組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。1.1角度調(diào)整系統(tǒng)方案的論證與選擇方案一：線性電位WDD35D

10、-4是360連續(xù)機(jī)械轉(zhuǎn)角的線性電位器，精度可達(dá)到1%，將電位器旋鈕和電位器分別于帆板和連桿結(jié)合，在帆板轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)帶動(dòng)旋鈕改變阻值，用AD測(cè)出電壓變化,從而換算出傾斜角度。方案二：飛思卡爾公司的MMA7445 三軸加速度傳感器，它MMA7260 三軸加速度傳感器功能類似，不同點(diǎn)是它輸出的是數(shù)字量，同樣擁有低功耗，高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。 方案三：飛思卡爾公司的MMA7260 三軸加速度傳感器，它具有靈敏度可選，低功耗，高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，并且輸出模擬信號(hào)，同時(shí)它的體積小，工作可靠，調(diào)試傾角方便等特點(diǎn)也是一方面優(yōu)勢(shì)。方案一線性度好但是機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，方案三輸出的是數(shù)字量，精度不可調(diào)，方案二可以改變外部AD來(lái)

11、實(shí)現(xiàn)。綜合以上三種方案，選擇方案三。1.2 電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案的論證與選擇方案一：用三極管搭建H橋來(lái)控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)，通過(guò)2個(gè)8550和2個(gè)8050三極管搭建成H橋，其原理簡(jiǎn)單，通用，但是負(fù)載經(jīng)過(guò)電流太小。方案二：L298N是部集成的雙H橋電路，它的最高電源電壓到46 V。直流電流可達(dá)到4A。低飽和壓降。同時(shí)還有過(guò)熱保護(hù)過(guò)熱時(shí)邏輯“0”的輸入和高噪聲免疫力。是一款常用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片方案三：BTS7960是一款半橋驅(qū)動(dòng)芯片，就是說(shuō)需要2個(gè)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)，電流最高43A，其阻很小，所以散熱不是很厲害。并且開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)到25kHz以上，同時(shí)兼容TTL控制電平。由此可見(jiàn)：方案三無(wú)論是最大電流和開(kāi)通阻相比于

12、方案一和方案二很優(yōu)秀。綜合考慮我們選用方案三綜合以上三種方案，選擇方案三。1.3 MCU控制系統(tǒng)的論證與選擇方案一：89C52置8位中央處理單元、256字節(jié)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、8k片程序存儲(chǔ)器（ROM）32個(gè)雙向輸入/輸出(I/O)口、3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器和5個(gè)兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片時(shí)鐘振蕩電路。但是定時(shí)器過(guò)少，并且沒(méi)有PWM和ADC功能。方案二：AVR的MEGA16L是一款高性能、低功耗的 8 位AVR微處理器，具有高速，還有四通道PWM和8路10 位ADC以及兩個(gè)可編程的串行USART都是本系統(tǒng)所需的重要資源。方案三：MC9S12XS128擁有最高總線速度40MHz，同時(shí)

13、實(shí)現(xiàn)了8M存儲(chǔ)空間連續(xù)尋址，同時(shí)還有12位的ADC以及支持16位的SPI有4通道24位周期中斷定時(shí)期。通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的綜合設(shè)計(jì)考慮以及外設(shè)的要求，我們最終選擇了MC9S12XS128這款功能更完善，速度更高的單片機(jī)。2系統(tǒng)理論分析與計(jì)算2.1 帆板受力的分析與計(jì)算 2.1.1帆板轉(zhuǎn)角的原理帆板受力情況如圖2-1-1所示，再不受外力的作用下，由于物體重力產(chǎn)生一個(gè)重力，豎直向下，所以在沒(méi)有受到風(fēng)力的作用時(shí)，帆板是豎直的，當(dāng)受到一個(gè)水平的風(fēng)力的時(shí)候，重力和風(fēng)力合成一個(gè)斜向下的力使帆板移動(dòng)，與豎直方向有一個(gè)夾角，當(dāng)連桿對(duì)帆板的拉力等于重力與風(fēng)力的合力時(shí)，帆板可以保持平衡，即理論上的靜止，形成一個(gè)角度。我們

14、就是利用這一原理通過(guò)控制鋒利的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)帆板轉(zhuǎn)動(dòng)或者保留的角度。圖2.11 受力情況示意圖2.1.2 帆板的受力分析圖2.12 受力分析當(dāng)風(fēng)扇打開(kāi)時(shí)，產(chǎn)生風(fēng)力F，它與重力G同時(shí)作用在翻版上，使帆板與豎直方向角度為的夾角，且 (1)由此可以通過(guò)控制F的大小來(lái)控制角的大小。當(dāng)角形成后，帆板的受風(fēng)面積S也會(huì)隨之改變 （2）且已知 （3）綜公式（1）（2）（3）所述， （4）有上述公式可看出S與G都是已知的定量，通過(guò)對(duì)K的控制就能改變的大小，從而完成系統(tǒng)的要現(xiàn)功能。 2.2傾角傳感器的分析與計(jì)算 2.2.1 傾角傳感器系統(tǒng)原理加速度傳感器的測(cè)量原理本質(zhì)是兩片彈性間距的平板電容，改變間距即改變電容，因而

15、改變輸出電壓。MMA7260Q的重力感測(cè)單元由基于半導(dǎo)體材料的微機(jī)械結(jié)構(gòu)構(gòu)造而成。MMA7260Q以重力為輸入矢量來(lái)決定物體在空間的姿態(tài)，把加速度傳感器固定在物體的水平面上，當(dāng)物體姿態(tài)改變時(shí)，加速度傳感器的敏感軸隨之轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，由于重力的作用，傳感器敏感軸上的加速度會(huì)發(fā)生改變，從而通過(guò)正交兩個(gè)加速度確定出傾角關(guān)系。2.2.2 傾角傳感器的計(jì)算當(dāng)傳感器處于水平位置時(shí)，如圖4所示，圖中，XOY平面為水平面，Z軸為重力勢(shì)方向。當(dāng)傳感器以O(shè)點(diǎn)為參考點(diǎn)繞X軸或繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這時(shí)傳感器的輸出和傾角的關(guān)系為:式中, ,為傳感器X敏感軸和Z敏感軸的輸出；g為重力加速度值；為傳感器水平面與坐標(biāo)系水平面上X軸和

16、Y軸的傾斜角度。2.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的分析與計(jì)算 2.3.1 電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的分析系統(tǒng)需要控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，在正常情況下，當(dāng)電機(jī)通電時(shí)速度增加；電機(jī)斷電后，速度逐漸減小?？刂妻D(zhuǎn)速比較容易實(shí)現(xiàn)的就是用單片機(jī)輸出PWM波，只要按一定規(guī)律，改變占空比即可讓電機(jī)速度得到控制。在電機(jī)轉(zhuǎn)速控制的過(guò)程中，免不了的要用到各種各樣的算法。而我們?yōu)榱烁玫胤€(wěn)定電機(jī)速度使用了工業(yè)中最常用的PID控制算法。為了算法的設(shè)計(jì)方便，我們采用了數(shù)字PID控制算法。2.3.2 數(shù)字PID控制算法的計(jì)算數(shù)字PID控制算法在生產(chǎn)過(guò)程中是一種最普遍采用的控制方法，在冶金、機(jī) 械、化工等行業(yè)中獲得廣泛應(yīng)用。究其原因是：該算法蘊(yùn)涵了動(dòng)態(tài)

17、控制過(guò)程中現(xiàn)在(P)、過(guò)去(I)和將來(lái)(D)的主要信息，具有本質(zhì)上的魯棒性、優(yōu)化控制特性和智能化，算法簡(jiǎn)單明了，易于掌握。單位反饋的PID控制原理框圖如圖1： 圖2.32 PID 控制原理框圖單位反饋代表理想輸入與實(shí)際輸出的誤差，這個(gè)誤差信號(hào)被送到控制器， 控制器算出誤差信號(hào)的積分值和微分值，并將它們與原誤差信號(hào)進(jìn)行線性組合， 得到輸出量。 (5)其中，、分別稱為比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)。接著被送到了執(zhí)行機(jī)構(gòu)，這樣就獲得了新的輸出信號(hào),這個(gè)新的輸出信號(hào)被再次送到感應(yīng)器以發(fā)現(xiàn)新的誤差信號(hào)，這個(gè)過(guò)程就這樣周而復(fù)始地進(jìn)行。3電路與程序設(shè)計(jì)3.1電路的設(shè)計(jì)3.1.1系統(tǒng)總體框圖系統(tǒng)總體框圖如圖3.

18、11所示，圖3.11 系統(tǒng)總體框圖3.1.2 控制電路系統(tǒng)硬件以MC9S12XS128單片機(jī)為核心，MC9S12XS128 是一種低功耗、高性能16位微控制器。傾角傳感器以電信號(hào)形式傳給單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對(duì)調(diào)控系統(tǒng)的控制作用。圖3.12 控制電路原理圖3.1.3 鍵盤管理電路 ZLG7289A是一片具有串行接口的，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8為共陰式數(shù)碼管的智能顯示驅(qū)動(dòng)芯片，該芯片同時(shí)還可連接多達(dá)64鍵的矩陣鍵盤，單片機(jī)即可完成LED顯示，鍵盤接口的全部功能。圖3.13 鍵盤管理電路原理圖3.1.4 顯示系統(tǒng)電路 本系統(tǒng)采用的是ILI9325為控制器的TFT液晶顯示屏，分辨率為240X320，能達(dá)到26萬(wàn)

19、色，本系統(tǒng)采用STC12C5A60S2對(duì)其進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，在通過(guò)主控制器的串口與之進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)顯示數(shù)值。 圖3.14 顯示系統(tǒng)電路3.1.5傾角傳感器電路 MMA7260Q輸出的模擬信號(hào)輸入到MC9S12XS128單片機(jī)的模擬量轉(zhuǎn)換通道，經(jīng)過(guò)ADC轉(zhuǎn)換形成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字傾角傳感器。圖3.15傾角傳感器電路3.1.6電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路BTS7960是一款半橋驅(qū)動(dòng)芯片，就是說(shuō)需要2個(gè)芯片來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)電機(jī)，電流最高43A，其阻很小，所以散熱不是很厲害。并且開(kāi)關(guān)頻率可達(dá)到25kHz以上，同時(shí)兼容TTL控制電平。圖3.16電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.1.7測(cè)速反饋電路本系統(tǒng)采用150線的光電編碼器對(duì)電機(jī)進(jìn)行測(cè)速，單

20、片機(jī)通過(guò)定時(shí)器中斷來(lái)讀取脈沖數(shù)，進(jìn)而控制電機(jī)的閉環(huán)反饋。圖3.17測(cè)速反饋電路3.1.8電源電路本系統(tǒng)采用7.2V的鎳鎘電池對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行供電，本系統(tǒng)采用的低壓差線性穩(wěn)壓芯片LM2940，輸出電流可達(dá)到2A，能滿足系統(tǒng)的整體需要。圖3.18電源電路3.2程序的設(shè)計(jì)3.2.1程序功能描述與設(shè)計(jì)思路1、程序功能描述根據(jù)題目要求軟件部分主要實(shí)現(xiàn)鍵盤的設(shè)置、數(shù)據(jù)的顯示和帆板轉(zhuǎn)角的穩(wěn)定。1）鍵盤的設(shè)置部分：通過(guò)鍵盤設(shè)定風(fēng)力大小、設(shè)定帆板轉(zhuǎn)角。2）數(shù)據(jù)的顯示部分：顯示當(dāng)前角度、設(shè)定角度、當(dāng)前風(fēng)力、設(shè)定風(fēng)力。3）帆板轉(zhuǎn)角的穩(wěn)定部分：利用工業(yè)上常用的PID控制算法來(lái)穩(wěn)定帆板轉(zhuǎn)角。2、程序設(shè)計(jì)思路根據(jù)題目要現(xiàn)鍵

21、盤控制風(fēng)扇風(fēng)力以及帆板轉(zhuǎn)角，故設(shè)定了風(fēng)力模式和角度模式。在風(fēng)力模式下，用按鍵直接調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。在角度模式下，用按鍵調(diào)整設(shè)定角度再利用PID控制算法對(duì)角度進(jìn)行控制，進(jìn)而給出風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的控制量再通過(guò)PID控制算法對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的帆板轉(zhuǎn)角控制。同時(shí)，為了測(cè)試方便設(shè)定45角的一鍵鎖定模式，鎖定之后進(jìn)行聲光提示。3.2.2程序流程圖1、主程序流程圖如圖3.22圖3.22 主程序流程圖2、角度、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制子程序流程圖如圖3.23圖3.23 角度、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制子程序流程圖3、鍵盤子程序流程圖如圖3.24圖3.24 鍵盤子程序流程圖4、速度控制子程序流程圖，如圖3.25圖3.25 速度

22、控制子程序流程圖4測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果4.1測(cè)試方案4.1.1硬件測(cè)試通過(guò)示波器對(duì)電機(jī)測(cè)速反饋電路進(jìn)行測(cè)試，其波形如下圖4.11 所示：圖4.11脈沖方波完全達(dá)到要求，可以應(yīng)用。通過(guò)萬(wàn)用表對(duì)傳感器模塊電壓值進(jìn)行測(cè)量數(shù)據(jù)如下表所示電壓檔信號(hào)測(cè)試結(jié)果好下表所示： （單位/V）信號(hào)值010203040506070顯示2.452.422.412.342.272.162.051.92完全達(dá)到要求，可以應(yīng)用。4.1.2軟件仿真測(cè)試（1）在線調(diào)試工具BDM是MC9S12XS128單片機(jī)常用的調(diào)試手段，在每一部分程序調(diào)試通過(guò)后，對(duì)所有子程序進(jìn)行整合，編寫出完整的主程序，在CodeWarrior 界面完成程序編譯

23、后，通過(guò)BDM工具，將程序下載到MC9S12XS128微處理器中，然后進(jìn)行小車的調(diào)試。BDM的優(yōu)點(diǎn)是入門簡(jiǎn)單、可觀察參數(shù)全面，特別適用于軟硬件靜態(tài)調(diào)試設(shè)計(jì)階段；缺點(diǎn)是必須與PC時(shí)刻保持有線連接，不能夠用于小車的動(dòng)態(tài)調(diào)試階段，整體界面如圖4.12。圖4.12 CodeWarrior IDE V5.9.0調(diào)試界面（2）MATLAB的仿真MATLAB對(duì)于數(shù)據(jù)的處理統(tǒng)計(jì)分析能力較強(qiáng)，故多作為數(shù)據(jù)的靜態(tài)分析使用。MATLAB做曲線擬合界面如圖4.13所示：圖4.13 MATLAB曲線擬合界面3、硬件軟件聯(lián)調(diào)無(wú)線串口調(diào)試工具為了解決在調(diào)試過(guò)程中能夠更清晰明確的看出數(shù)據(jù)變化，我們應(yīng)用了一套無(wú)線的調(diào)試工具。用

24、nRF24L01無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊作為數(shù)據(jù)的傳輸。把數(shù)據(jù)通過(guò)串口傳輸電腦上，再利用所做的LabVIEW上位機(jī)界面或者是MATLAB所做的上位機(jī)界面來(lái)作為整個(gè)小車監(jiān)控的一個(gè)手段。LabVIEW對(duì)于數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理能力較強(qiáng)，故多作為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控使用。LabVIEW上位機(jī)界面如圖4.31所示：圖4.31 LabVIEW上位機(jī)界面4.2 測(cè)試條件與儀器測(cè)試條件：經(jīng)多次檢查，仿真電路和硬件電路與系統(tǒng)原理圖完全相同，并且檢查無(wú)誤，硬件電路無(wú)虛焊，同時(shí)測(cè)試時(shí)保持無(wú)風(fēng)狀態(tài)。測(cè)試儀器：高精度的數(shù)字毫伏表，數(shù)字示波器，數(shù)字萬(wàn)用表，直角三角板，量角器。 4.3 測(cè)試結(jié)果及分析4.3.1測(cè)試結(jié)果(數(shù)據(jù))角度距離15304

25、560時(shí)間（s）10cm153144612.17cm163347641.29cm153245621.511cm142944602.213cm132743593.115cm122742574.04.3.2測(cè)試分析與結(jié)論根據(jù)上述測(cè)試數(shù)據(jù)，可以清楚地看出不同的距離、不同的風(fēng)力、不同的風(fēng)速的數(shù)據(jù)對(duì)比，由此可以得出以下結(jié)論：1、電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案和電機(jī)很重要，一般的電機(jī)驅(qū)動(dòng)方案和直流電機(jī)很難把帆板吹到60；如果減輕帆板重量則抖動(dòng)很厲害；如果連桿太粗糙角度不好控制。2、閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)很必要，完整的閉環(huán)系統(tǒng)（在電機(jī)和電源工作圍）不在乎距離和偏向角度的問(wèn)題。3、數(shù)據(jù)處理手段多樣，不但要有實(shí)施監(jiān)控的，還有整體宏觀曲線，

26、同時(shí)數(shù)據(jù)的分析與擬合等多種手段。綜上所述，本設(shè)計(jì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。附錄1：電路原理圖主控原理圖主控PCB附錄2：源程序/*This program was produced by theCodeWarrior IDE V5.9.0Automatic Program GeneratorCopyright 1993-2007 Freescale Semiconductor,Inc.This program was edited by theEditPlus V2.12.Project : TestIntegralVersion : V1.0Date : 2011-9-3Author : 付?？?王杰&

27、三江Company : Electrical Make & Repair CenterComments: 整版測(cè)試系統(tǒng)，用鍵盤改變速度。Chip type : MC9S12XS128MAAProgram type : ApplicationBus Clock frequency : 40.000000 MHz*/*用戶變量*#define CHANGE_NON 0#define CHANGE_ANGLE 1#define CHANGE_DUTY 2#define ONE_KEY 3/節(jié)奏extern unsigned int beat_Sensor=0,beat_Display=0,beat_

28、ect=0,beat_send=0;/ECT data unsigned int ect_data=0,speedSet=0; unsigned int keyTemp; unsigned int g_keyNum=0,g_keyDownFlag=0; unsigned int g_angle=20,g_anglePID=0,g_duty=20; unsigned int g_changeMode=0; unsigned int g_runMode=CHANGE_DUTY; unsigned int g_displayTimeCnt=0; unsigned int g_displayClrCn

29、t=0; unsigned char TxBuf13=0; unsigned int g_colorTimeCnt=0; unsigned int g_colorCnt=0; unsigned int g_soundlightFlag=0; #includeinclude.hvoid init(void) Init_PLL();/初始化PLL Init_ATD();/初始化ATD 角度測(cè)量 Init_PIT();/初始化PIT Init_PID_Data(); /初始化PID Init_ECT();/編碼器 Init_LCD5110();/液晶顯示 Init_KeyINT();/按鍵 ZLG7

30、289_init();/按鍵 Init_PWM();/電機(jī)驅(qū)動(dòng) Init_SCI(); PORTB|=0X08;void main(void) /* put your own code here */ unsigned char addrX=0,addrY=0; unsigned int ADValue=0; unsigned int SendCnt=0; float a; float hudu; float jiaodu; init(); addrX=0; addrY=0; Display_String_LCD5110(&addrX,&addrY,Current Angle:); addrX

31、=0; addrY=2; Display_String_LCD5110(&addrX,&addrY,PWM Duty:); EnableInterrupts;for(;) if (beat_Sensor=10)/350ms采集一次 控制一次 beat_Sensor=0;Process_ATD_Value(&ADValue);a=(float)(double)(ADValue/12.4-170)/80); if (a1) a=1.0;hudu=acos(a);jiaodu=(float)(hudu*180/3.14);jiaodu=DataFilter(unsigned int)jiaodu);

32、switch (g_runMode)case CHANGE_ANGLE: g_anglePID=angle_PID_Con(g_angle,(unsigned int)jiaodu); if (g_anglePID80) g_anglePID=80; if (g_anglePID=20) speedSet=0.086*g_anglePID*g_anglePID-0.04*g_anglePID+72.5; else if (g_anglePID=25)/由于角度偏低故進(jìn)行*個(gè)脈沖的修正 speedSet=0.092*g_anglePID*g_anglePID-3.32*g_anglePID+13

33、8.42;else if (g_anglePID=240)/限制%80占空比M_PWM_Data=240; if (!g_angle) M_PWM_Data=0; Set_MOTOR(M_PWM_Data);/設(shè)置電動(dòng)機(jī)速度 break;case CHANGE_DUTY: break;case ONE_KEY: g_anglePID=angle_PID_Con(g_angle,(unsigned int)jiaodu); if (g_anglePID80) g_anglePID=80; if (g_anglePID=20) speedSet=0.086*g_anglePID*g_anglePI

34、D-0.04*g_anglePID+72.5; else if (g_anglePID=25)/由于角度偏低故進(jìn)行*個(gè)脈沖的修正 speedSet=0.092*g_anglePID*g_anglePID-3.32*g_anglePID+138.42; else if (g_anglePID=200)/限制%80占空比 M_PWM_Data=200; Set_MOTOR(M_PWM_Data);/設(shè)置電動(dòng)機(jī)速度 if (!g_soundlightFlag&(jiaodu=40)&(jiaodu=50) g_soundlightFlag=1;TxBuf0=(unsigned char)5;TxBu

35、f1=(unsigned char)0; TxBuf2=(unsigned char)0;TxBuf3=(unsigned char)5;for (SendCnt=0;SendCnt4;SendCnt+) while(!(SCI0SR1&0 x80); SCI0DRL=TxBufSendCnt; if (g_soundlightFlag&(jiaodu50) g_soundlightFlag=0;/消除聲光提示TxBuf0=(unsigned char)6;TxBuf1=(unsigned char)0; TxBuf2=(unsigned char)0;TxBuf3=(unsigned cha

36、r)6;for (SendCnt=0;SendCnt=500)/500ms顯示一次 beat_Display=0;Display_Acsii_Senser_LCD5110(0,1,(unsigned int)jiaodu);Display_Acsii_Senser_LCD5110(25,1,g_anglePID);/取小數(shù)點(diǎn)兒后一位Display_Acsii_Senser_LCD5110(50,1,g_angle);Display_Acsii_Senser_LCD5110(0,3,g_duty);Display_Acsii_Senser_LCD5110(25,3,ect_data);Displ

37、ay_Acsii_Senser_LCD5110(50,3,speedSet);Display_Acsii_Senser_LCD5110(0,5,g_runMode);Display_Acsii_Senser_LCD5110(50,5,ADValue); if (g_displayTimeCnt=500)&g_changeMode) switch (g_changeMode)case CHANGE_ANGLE: addrX=0; addrY=0; Display_String_LCD5110(&addrX,&addrY, ); break;case CHANGE_DUTY: addrX=0; a

38、ddrY=2; Display_String_LCD5110(&addrX,&addrY, ); break; if (g_displayTimeCnt=1000)&g_changeMode) g_displayTimeCnt=0;switch (g_changeMode)case CHANGE_ANGLE: addrX=0; addrY=0; Display_String_LCD5110(&addrX,&addrY,Current Angle:); break;case CHANGE_DUTY: addrX=0; addrY=2; Display_String_LCD5110(&addrX,

39、&addrY,PWM Duty:); break;if (g_displayClrCnt=10) g_displayClrCnt=0; g_changeMode=CHANGE_NON; if (g_keyDownFlag)/if key down do it g_keyDownFlag=0;g_displayClrCnt=0;/有按鍵時(shí)清除閃爍計(jì)時(shí)switch (g_changeMode)case CHANGE_ANGLE: switch (g_keyNum) case 0: g_angle=10*g_keyNum;/角度 break;case 1: g_angle=10*g_keyNum;/角度 break;case 2: g_angle=10