基于STC12C5A60S2的帆板控制系統設計

摘要：以STC12C5A60S2單片機為控制核心，利用單片機控制風(fēng)扇完成對帆板轉角的控制。該系統主要模塊有單片機控制模塊，人機交互模塊、角度檢測模塊、風(fēng)扇控制調速模塊、電源模塊、聲光報警模塊。由角度傳感器測得帆板角度并反饋給單片機風(fēng)扇轉速控制模塊構成風(fēng)速閉環(huán)控制系統，利用單片機產(chǎn)生的PWM控制風(fēng)扇電機驅動(dòng)模塊，從而實(shí)現角度的精準控制。
關(guān)鍵詞：帆板控制系統；STC12C5A60S2；角度傳感器；PWM

單片機作為微控制器的一種，廣泛應用于日常生活。該課程由于其綜合性和實(shí)踐性較強，涉及知識較多，對培養和鍛煉學(xué)生運用單片機技術(shù)的硬件、軟件進(jìn)行開(kāi)發(fā)設計的能力，學(xué)生分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力，高職學(xué)生職業(yè)技能，實(shí)踐創(chuàng )新能力有重要的作用，為從事自動(dòng)控制及應用電子產(chǎn)品的檢測、設計奠定基礎。本文來(lái)源于2011年全國電子設計競賽F題，設計實(shí)現帆板控制系統。系統要求通過(guò)鍵盤(pán)預置角度，利用風(fēng)扇風(fēng)力大小控制帆板轉角，并實(shí)時(shí)顯示。本題涉及了角度檢測、電機驅動(dòng)、PWM、閉環(huán)控制、AD轉換等單片機應用技術(shù)，是帆板自主航行系統中重要的組成部分。

1 系統方案描述
根據要求，本系統由單片機最小系統、人機交互模塊、風(fēng)扇控制模塊、角度檢測模塊、聲光報警模塊、系統電源6大模塊構成，具體框圖如圖1所示。

1．1 微處理器模塊
采用STC公司的STC12C5A60S2單片機作為微處理器。
該單片機為增強型51單片機，具有高速、低功耗及超強抗干擾等特點(diǎn)，內部集成MAX810專(zhuān)用復位電路，2路PWM，8路高速10位A／D轉換器(速度達25萬(wàn)次／秒)，非常符合系統要求。
1．2 角度檢測模塊
采用MMA7361加速度角度傳感器測量角度。加速度角度傳感器是通過(guò)測量由于重力引起的加速度計算出器件相對于某一平面的傾斜角度。角度傳感器反應靈敏、輸出數據準確且價(jià)格適中。利用加速度傳感器進(jìn)行角度測量分為3種：?jiǎn)屋S傾角測量、雙軸傾角測量和三軸傾角測量。本次設計中，由于只要測量帆板與豎直方向夾角，故選用單軸傾角測量。單軸傾角測量的原理如圖2所示，單個(gè)軸(即x軸)通過(guò)重力旋轉。