的电压为方波形式,通过改变方波占空比实现对电机转速调节。PWM由单片机输出。L298N芯片内部开关为电子开关，速度很快，稳定性也极强。此方案电路简单，使用比较方便。
基于上述理论分析和实际情况，拟定选择方案二。
1.3 系统总体方案
电源 显示 按键 单片机最小系统 功率驱动L298N 风机 风板角度 ADC0804 WDD35DC角度传感器 图3风板控制系统总体方案框图
根据上述分析，设计出系统总体方案，由WDD35DC角度传感器采集转角信息后送入ADC0804转换，输出的8位数字量送入STC89C52RC中，单片机经分析处理后输出一定占空比的PWM，经L298N功率驱动放大后控制风机转速。同时可用按键设定风板角度并显示。风板控制系统总体方案框图如图3所示。
2.系统硬件电路设计
2.1单片机STC89C52RC
本系统采用STC89C52RC作为控制器， 具有8k字节Flash，512字节RAM， 32 位I/O 口线。用于本系统的角度采集控制足够使用。STC89C52RC的最小系统电路图如图4所示。
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图4 STC89C52RC最小系统电路图
2.2角度测量
角度测量使用了WDD35D4 角度传感器，其主要性能指标：1)机械转角:360°(连续)；2）独立线性精度 ±0.1%；3）输入与输出均为模拟量的直流电压信号。
2.2.1角度测量原理
在电阻导轨两端连接恒定直流电压，通过电刷在导轨上的移动获得输出，输出电压与位移量成线性关系，其指标用线性度表示，数值越小，精度越高。采用电阻分压器原理制成的位移传感器可降低对导轨总阻值的精度要求，也降低了传感器对使用环境条件的要求，提高了传感器输出信号的准确性。
2.2.2角度测量电路
WDD35D4 角度传感器其输出电压的大小是由输入电压的大小来决定（如：输入 5V，其整个量程的输出即为：0-5V；输入 10V，其整个量程的输出即为：0-10V，以此类推）。为方便控制采用输入5V，输出范围0～5v,故可直接接8位ADC0804进行模数转换，得出数字量送入单片机，接线其中“1”=传感器的零相位，“3”=传感器的输入端，“2”=传感器的输出端。
2.3风机控制模块
风扇转速控制采用PWM调速。PWM波由单片机输出。直流风机额定电压为12V，额定电流为0.55A.，驱动芯片选用L298N。
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2.3.1控制算法
PWM调速是使加在直流电机两端的电压为方波形式,通过改变方波占空比实现对电机转速调节。直流电动机PWM调速控制原理图和输入输出电压波形如图6所示。
UsMVD1UItUIVT1UOt(a) 原理图（b)输入、输出电压波形
图6 PWM调速控制原理图和电压波形图
图6（a）中，当开关管的驱动信号为高电平时，开关管导通，直流电动机电枢绕组两端有
电压Us。t1秒后，驱动信号变为低电平，开关管截止，电动机电枢两端电压为0。t2秒后，驱动信号重新变为高电平，开关管的动作重复前面的过程。对应输入电平的高低，直流电动机电枢绕组两端的电压波形如图6（b）所示。电动机的电枢绕组两端的电压平均值Uo为：
Uo??t1?Us?0?/(t1?t2)?(t1?Us)/T?DUs（式2-2）式中，D为占空比，D?t/T
1占空比D表示了在一个周期T里开关管导通的时间与周期的比值。D的变化范围为0≤D≤1。由式2-2可知，当电源电压Us不变的情况下，电枢两端电压的平均值Uo取决于占空比D的大小，改变D值也就改变了电枢两端电压的平均值，从而达到控制电动机转速的目的，即实现PWM调速。
2.3.2风机控制电路
风机额定电压为12V，额定电流为0.55A.，单片机的输出为TTL信号，电流小，所以要加驱动电路。选用的驱动芯片为L298N。L298N可以驱动两个二相电机，也可以驱动一个四相电机，可以直接用单片机的I/O口提供信号接通电源来调节输出电压；输出电压最高可达DC50V，最大输出功率25W。风机控制电路图如图7所示。
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图7 风机控制电路图
2.4稳压电路设计
L298N的额定电压为12V，STC89C52RC的额定电压为5V，WDD35D4 角度传感器的额定电压为5V。采用LM7805及外围电路制成5V直流稳压电源；LM7812及外围电路制成12V直流稳压电源。用lm78系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。该系列集成稳压IC型号中的lm78后面的数字代表该三端集成稳压电路的输出电压，如lm7805表示输出电压为正5V。直流稳压电源电路图如图8所示。
图8 直流稳压电源电路图
2.5按键显示
本系统设计采用了LCD1602显示，显示屏上可实时显示测量角度和设定角度。按键共有4个，分别为数值加1键，数值减1键，换位键，确定键。
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3.系统软件设计
3.1主程序流程图
本系统软件设计采用C51语言编程，以达到题目要求的控制精度和响应时间。主要完成角度信号的采集、显示并通过采集信号调节PWM占空比来控制电机电压。其中，显示模块负责将角度传感器检测到的角度送到LCD进行显示；角度控制模块负责根据按键的输入信息调节PWM占空比，控制电机转速。
开始 系统初始化 开中断 角度信号采集 角度控制 显示 中断等待
图8主程序流程图
3.2 角度测量子程序流程图
角度测量子程序流程图如图9所示：
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