基于STC12C60S2单片机的帆板控制系统设计

罗 乐

(成都工业学院通信工程系，四川 成都 611730)

1 系统构建

本系统主要由CPU模块、A/D转换模块、角度传感器模块、直流电机驱动模块、键盘及显示模块、电源模块等部分组成，系统框图如图1所示．通过调节单片机输出PWM控制驱动电路达到调节直流电机转速的目的，直流电机的转速即为风扇的转速，风速的大小决定帆板与垂直截面的夹角大小［1］．再通过角度传感器测得帆板的实际角度，经A/D转换后与事先预置角度对比，将误差角度经PID修正，由单片机再次进行PWM波输出，控制直流电机转速使帆板角度稳定到规定的范围内．

图1 系统总体框图

2 系统硬件电路设计

2．1 CPU单元及部分外围电路

STC12C60S2单片机具有增强型的8051内核，系统稳定，可靠性强，支持宽电压输入，内带10位A/D转换器、8位PWM控制，具有很好的性价比［2］．CPU模块及外围电路如图2所示．

图2 CPU模块及外围电路

2．2 角度测量模块

系统要求采集帆板的实际角度以及帆板与垂直截面的实际距离，仅用单片机内的A/D转换器难以达到要求，故采用MAX公司的MAX1241作为外扩的A/D转换器．角度传感器具有阻尼系数小、精度高、功耗低等优点且不会影响帆板的自由移动，所以对角度的测量采用角度传感器以达到对角度的精确测量．由于角度变化范围为0～90°，故测量的最小单位计算公式为ΔR*90/(R*2^N)．其中N=12，ΔR为角度传感器的测角电阻段，R为测角传感器的整圈电阻［3］．电路如图 3 所示．

图3 角度及距离测量电路

2．3 直流电机驱动电路

L298N内含4通道逻辑驱动电路，是一种二相和四……