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的偏转，使之始终处于正面迎风的状态。当叶轮位置与风向偏离时，风向标发信号,单片机对信号进行判断后，释放液压制动卡钳,另一弹簧卡钳始终工作,起摩擦阻尼作用；启动偏航电机，机舱转动，直到机舱与风向一致，偏航调整结束；液压制动卡钳制动,机舱定位。为避免因机舱转动使电缆绞合,机舱每转动360!，偏航系统由计算机控制启动,使发电机机舱反向旋转360!，以防止电缆过多变形。偏航控制系统整体案设计如图4.4所示。
L297与L298组成的相位产生和功率放大电路 HD7279芯片组成的按键和显示模块 AT 89 C52单 片 机 光电 隔离电路 ADC0804芯片 过流保护线路 25 BY48H01步进电机 弹子转盘 （负载） 10k电阻电位 （自制角度传感器） 光标码反馈电路
图4.4 偏航控制系统总体框图
4.2.1 系统硬件电路设计
本系统电路连接及硬件资源分配如图2所示。采用AT89C 52单片机作为核心器件,电位器为转盘位置采集器件,通过ADC0809转换位数字信号送入单片机处理。L297作为步进电机的环行分配器,L298作为步进电机的驱动模块,以HD7279驱动的LED显示和4*4键盘作为人机接口。L297是由两个PWM器来控制相绕组电流，实现恒流斩波控制，以获得良好的转矩一频率特性。每个斩波器由1个比较器、1个RS触发器和外接采样电阻组成,并设有1个公用振荡器,向两个斩波器提供触发脉冲信号。频率f是由外接16脚的RC网络决定的,当R>10k时,f=1/0.69RC。当时钟振荡器脉冲使触发器置于1、电机绕组相电流上升、采样电阻的电压Rs电压上升到基准电压Vref时,比较器翻转,使触发器复位,功率晶体管
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关断,电流下降,等待下一个振荡脉冲的到来。这样,触发器输出的是恒频PWM信号,调制L297的输出信号,绕组相电流峰值由Vref整定。电机速度的数据采集是通过检测滑轮上的转速来得到。速度采集系统中,使用多圈电位器进行检测,通过ADC0804进行转换。ADC0804是一个8位双通道A/D转换器件,选用的多圈电位器为2圈,10k,动滑轮直径为5cm
。
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图4.5 偏航系统控制电气原理图
4.2.2 系统软件设计
细分驱动主控制程序控制整个程序的流程,主要完成驱动的初始化、中断方式的设置、计数器工作方式的设计及相关子程序的调用等。初始化包括7279各寄存器、7279的显示RAM、AT89C52的中断系统以及内部RAM等。
在该电路中：将PL0口设为电机开始按钮；PL1,PL2,PL3为速度选择按钮,速度由低到高；PL4为电机停止按钮;并设?挡速度的最高速度依次为500,1000和2000pps。RXD和TXD已由MAX232电平转换接出串口。此外,步进电机启动和停止的频率较低,一般在100~250Hz之间,而最高运行频率要求较高,通常为l~3kHz。为使其在启动、运行和停止整个过程中既不会失步又能够尽快精确地达到目标位置,运行速度都要有一个加速%恒速%减速的过程。这里采用常用的离散办法来逼近理想的近似梯形的升降速曲线,如图4.6所示。
Ti+1
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T/s
图4.6升降曲线图
利用定时器中断方式来不断改变定时器装载值的大小。本例为计算方便,把各离散点的速度所需的装载值用公式转化为各自所需的定时时间，固化在系统的ROM中，用TH0=(65536-time)/256,TL0=（65 536-tim e)%6来计算装载值，time表示各阶梯所需定时时间。系统在运行中用查表法查出所需的时间,从而大幅度减少占用CPU的时间,提高系统的相应速度。因此，该程序主要由控制主程序和加减速子程序组成，主程序流程图如图4.7所示。