图五 电机驱动电路原理图
2. 1. 4 单片机外围电路
单片机外围电路由单片机最小系统、键盘输入、L C D 12864液晶显示电路构 成,原理图如图。
51系列单片机典型的最小系统由单片机、复位电路、外部震荡电路和电源 构成。
根据设计要求要对帆板转角、风速等级和设定角度等状态进行显示,因此 在电路中加入显示模块是非常必要的。在系统运行过程中需要显示的数据比较 多,而且需要汉字显示,在这里选用 128×64液晶显示器比较适合。
图形显示共有 20个引脚,其引脚名称及引脚编号的对应关系如图六,单片 机外围电路整体电路图如图七。
图六 128×64L C D 引脚分布
图七 单片机外围电路图 2. 1. 5 声光提醒电路
声光提醒电路由发光二极管、蜂鸣器、I S D 1820语音播报电路构成,当帆 板稳定在在 45°±5°范围内时,声光提醒功能即会触发。
蜂鸣器经三极管放大增强音量,发光二极管连接时需加限流电阻,以免亮 度刺眼,或是电流过大影响使用寿命,语音报警电路采用 I S D 1820单片 10s 录 音 I C 。I S D 1820是一个优秀单片语音录放电路,由振荡器、语音存储单元、前 置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小录 放系统仅有麦克风、一个喇叭、若干电阻电容组成。录音内容存入永久储存单 元、单一 5V
供电。语音提醒电路如图八。
图八 I S D 1820语音播报电路
U t U =
0U U ×=α03. 软件设计与算法分析
系统的软件设计采用 C 语言,对单片机进行编程实现各项功能。 程序是在 W I N X P 环境下采用 K e i l u V i s i o n 3软件编写的,可以实现键盘扫 描、液晶屏操作、倾角计算、P W M 脉宽调制、语音提醒控制等功能。
3. 1 P W M 电机调速算法
风扇所用的直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围 广,过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动 和反转;能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求,在许多需要调 速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。
直流电动机的转速调节主要有三种方法:调节电枢供电的电压、减弱励磁 磁通和改变电枢回路电阻。随着科学技术的迅猛发展传统的模拟和数字电路已 被大规模集成电路所取代,这就使得数字调制技术成为可能。目前,在该领域 中大部分应用的是数字脉宽调制技术。电动机调速系统采用微机实现数字化控 制,是电气传动发展的主要方向之一。下面主要介绍直流电机 P W M 调速系统的 算法实现。
根据 P W M 控制的基本原理可知,一段时间内加在惯性负载两端的 P W M 脉冲 与相等时间内冲量相等的直流电加在负载上的电压等效,那么如果在短时间 T 内脉冲宽度为 t 0, 幅值为 U ,由图九可求得此时间内脉冲的等效直流电压为
,若令 T t = αα
即为占空比,则上式可化为公式一: (U 为脉冲幅值 (公式一 图九 P W M 单脉冲