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1、
自動帆板系統(tǒng)設(shè)計
（山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子系，山東 濰坊
261061）
摘 要：本設(shè)計以 51 系列的 AT89C51 單片機(jī)為核
心，以獨(dú)立鍵盤做為輸入，通過從 CY-29 數(shù)字加速模塊采集的帆板傾斜角度，經(jīng)過 PID 控制算法和 PWM 波調(diào)制，最后由 L9110 直流電機(jī)驅(qū)動電路模塊控制實(shí)現(xiàn)直流電機(jī)的啟動、停止、速度調(diào)節(jié)等功能，從而完
成了自動帆板的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞： AT89C51 單片機(jī) ;CY-29 數(shù)字加速模
塊;PID 控制算法 ;PWM 波;直流電機(jī) 1 總體方
2、案
利用 AT89C51 單片機(jī)定時器產(chǎn)生 PWM 信號，步長設(shè)定為 1/100（可以滿足要求），再配合 PID 算法彌補(bǔ)運(yùn)算速度慢的不足，角度采集使用高分辨力（小
于 1 度）的 CY-29 數(shù)字加速模塊，電機(jī)驅(qū)動采用 L9110
驅(qū)動模塊。外接 4*4 薄膜鍵盤作為設(shè)定的輸入，常見中文液晶 LCD12864 作為顯示器件，實(shí)時顯示設(shè)定狀態(tài)和當(dāng)前狀態(tài)。這種方案能實(shí)現(xiàn)對帆板系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測和控制，控制靈活、可靠，分辨力和精
確度高，可滿足題目的所有要求。 并且 51 的各種程序已經(jīng)相當(dāng)成熟，可以大大提高系統(tǒng)設(shè)計的周期，使用方便，性價比較高，
3、因此我們選用此方案。
2 各模塊設(shè)計
2.1 鍵盤
4*4 薄膜鍵盤，相應(yīng)速度快，基本無抖動，便于
插裝，攜帶方面，手感好且美觀。
2.2 角度采集
CY-29 數(shù)字加速模塊，此模塊的核心部件為
ADXL345 ，它是一款小而薄的超低功耗 3 軸加速度計，它可以在傾斜檢測應(yīng)用中測量靜態(tài)重力加速度，還可
以測量運(yùn)動或沖擊導(dǎo)致的動態(tài)加速度。其高分辨率
（ 3.9mg/LSB），能夠測量不到 1.0°的傾斜角度變化。模塊功耗低、體積小、重量輕，可直接粘貼到帆板上實(shí)現(xiàn)角度的測量。電路連接圖如圖 1 所示。
2.3 顯示部分
12
4、864 圖形液晶，內(nèi)帶中文字庫，可直接顯示中文，多種顯示模式，使用方便。
2.4 驅(qū)動模塊
采用 L9110 雙橋驅(qū)動模塊，電壓范圍寬，輸出電流大，便于控制，足以帶動電機(jī)轉(zhuǎn)動。
本設(shè)計采用 12 伏，300mA 的直流風(fēng)扇，葉片直
徑 12CM，用單片機(jī)直接控制無法實(shí)現(xiàn)，因此選用
L9110 雙橋驅(qū)動模塊。此模塊電壓范圍寬， 2.5V-12V 均可工作，最大持續(xù)電流 800mA，最大允許電流 2A 。
電路原理圖如圖 2 所示。
L9110 是為控制和驅(qū)動電機(jī)設(shè)計的兩通道推挽
式功率放大專用集成電路器件，將分立電路集成在
5、單
片 IC 之中，使外圍器件成本降低，整機(jī)可靠性提高，由于這個系統(tǒng)中的電機(jī)不需要反轉(zhuǎn)， 所以 IB 輸入口直接接地，通過 P3.0 口給 IA 口提供 PWM 信號，控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
2.5 電源模塊
自做電源，可輸出 5 伏， 9 伏和 12 伏三種不同的電壓，最大功率 5 瓦，操作方便。
風(fēng)扇控制電路。
3 測試數(shù)據(jù)與結(jié)果分析
4 結(jié)論
以上數(shù)據(jù)表明本文設(shè)計的自動帆船控制系統(tǒng)可以工作，可以實(shí)現(xiàn)自動控制，但還未達(dá)到理想狀態(tài)。說明此系統(tǒng)還需進(jìn)一步的改進(jìn)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 周雪 .模擬電子技術(shù)修訂版 .西安電子科技大學(xué)出版社， 2009.
[2] 張義和，王敏男，徐洪昌，余春長 .例說 51 單片機(jī) c 語言版第三版 .人民郵電出版社， 2010.
作者簡介：王珍珍（ 1984-），女，山東省安丘市
人，山東信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院，碩士研究生，助教，研
究方向：自動控制系統(tǒng)。
自動帆板系統(tǒng)設(shè)計
