基于单片机控制的角度自动调整系统设计

3．2 角度检测电路
角度检测电路如图4所示，从角度传感器取得模拟信号后，经A／D转换电路转换成数字信号送给单片机控制系统进行角度大小的判断和显示。考虑到帆板在回原的过程可能会出现微小的过零现象及装配误差问题(如电位器不是从零度开始)，为了便于程序编写和电路调整、检测，把电位器初始角度放在180°(即阻值500 Ω)位置，在编写显示程序时再减掉180°。同时也便于从前后都可以对帆板进行吹风检测。

4 机械模块的设计
机械模块的设计如图5所示。为使其有足够的机械强度，采用相对独立的机械框架。把角度传感器的转轴和帆板转轴相连安装在框架的上方，采用螺钉固定的方式使角度传感器稳定。为减小帆板转轴另一端的接触和转动阻力，在轴的另一端加有比较轻薄且有一定机械强度的塑料板，通过减小接触面来减小阻力。帆板的选择即要考虑硬度，又要考虑机械强度，经过多次实验，选择笔记薄封面的塑料皮。为了减小由于塑料皮对变形对测量的影响，在帆板的中间加上一个硬度相对高一些条形塑料板。为使帆板处于转轴的中心位置，先在轴上放在固定片，再把帆板上端夹入固定片中。在支撑架的侧面装有角度线、下面装有刻度线等，便于测量帆板的偏转角度和风扇与帆板之间的距离。

5 系统程序设计与工作流程
帆板角度的测量、显示：帆板的转动→角度传感器输出直流电压→A／D转换→单片机控制→角度显示。
键盘操作控制、显示：通过改变PWM(连续调节，每次调整占空比的时间较短；按给定值调节，按键盘设定值调节PWM)→帆板的转动→角度传感器输出直流电压→A／D转换→单片机控制→角度显示。系统程序流程图如图6所示。

6 结论
分别用手拨动帆板或操作键盘设定规定角度值，该系统能够实时显示帆板偏转角度值，并且系统能自动调整帆板到指定角度位置，并有无声光提示。显示范围为0～60°，分辨力为2°，绝对误差≤5°。且通过操作键盘控制风力大小，使帆板转角θ能够在0～60°范围内变化，并能实时显示θ。
通过对系统进行测量、分析，该系统能够进行角度自动调整。且系统有如下特色：1)性价比高，功耗小，能源利用率高。采用的为STC1 205A08S2单片机控制系统，在完成功能的前提下价格低廉。电源模块使用的是开关电源，相比线性电源而言，开关电源的效率高多了。2)采用PWM原理及L298N驱动电路。采用PWM原理及L298N驱动电路提高了控制精度。