基于AVR单片机电风扇360度内摇头角度自由调节装置的实现

化设计框图如图4所示。

2.2 PI控制算法模块设计

在主程序中得到速度的偏差信号和电机转动的位置偏差信号，输入到控制算法模块。系统在每一次采得速度信号的同时也获得风扇转动的位置信息，系统根据输入的位置信号与系统的运行状态判断是否反向运行。对于电机转动的速度偏差，系统通过软件对转速进行防饱和的PI调节方法，算得PWM脉宽。PI控制算法模块框图如5所示。

其中Kp 为比例系数，Ki 为积分系数， Ui 为给定值； Uk 是第k 次采样的测量值； Qk 相当于校正量中的积分部分，初始值可取Qk= 0。在数字PI 控制系统中，当系统启、停或大幅度变动给定值时，系统输出会出现较大的偏差，经过积分项累积后，可能会出现积分饱和，从而增加了系统的调整时间和超调量, 影响控制效果。所以，在PI 算法中加入了防止积分饱和措施,即在速度偏差较大时（即E(k)>Emax）采用比例调节方式，这样调节速度很快，且防止积分饱和，当速度偏差较小时（即E(k)Emax）时比例作用较弱，采用比例积分调节方法。

3 调节装置功能实现

1、打开开始按钮，若起始角度，终止角度都处于非零（A终止>A起始）则电扇开始摇头。（注：A终止和A起始都为零，A终止A起始,不摇头）

2、可以设置定时摇头时间,改变在面板上按向上向下键改变摇头速度。

3、若摇头过程中，需改变摇头角度，需重新输入起始终止角后按确认键后摇头角度更新。

4 结束语

针对市场上的落地电风扇的摇头角度都在90度左右，不能进行调节摇头速度，和摇头角度，本文创新点是采用了AVR新型单片机169为微控制器，加上了AS5040旋转编码器及3966驱动，构成对直流电机控制，实现了电风扇360度内摇头角度自由调节的功能。

图4 系统程序总的控制流程图

图5 PI控制算法模块框图

参考文献

[1] 朱欣华，姚天忠，邹丽新，智能仪器原理与设计[M]，北京：中国计量出版社，2002
[2] 金春林，邱慧芳，张皆喜，AVR 系列单片机C语言编程与应用实例[M]，北京：清华大学出版社，2003

[3] 耿德根，宋建国，AVR 高速嵌入式单片机原理与应用（修订版）[M] 北京：北京航空航天大学出版社 2002.10

[4]宋绍民，何继江，廖代文，AVR单片机在腐蚀性介质温度动态测量中的应用[J]，微计算机信息, 2004年第12期