本設(shè)計采用ＳＴＣ８９Ｃ５２進(jìn)行控制比較簡單、易控制、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、高且體積大大減小。輸出速度的調(diào)節(jié)是通過鍵操作，顯示速度。ＳＴＣ８９Ｃ５２是一種帶４Ｋ字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能ＣＭＯＳ８位微處理器——具有４Ｋ字節(jié)可編程閃爍存儲器，可擦除的的只讀存儲器（ＰＥＲＯＭ）。ＳＴＣ的ＳＴＣ８９Ｃ５２是一種高效微控制器。ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。三級程序存儲器鎖定、１２８＊８位內(nèi)部ＲＡＭ、３２可編程Ｉ／Ｏ線、兩個１６位定時器／計數(shù)器、５個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和電模式、片內(nèi)振蕩器和時鐘電路。電路框圖如圖１。

　?。保碚摲治雠c計算

　　１．１　直流電機(jī)調(diào)速原理分析

　　根據(jù)勵磁方式不同，直流電機(jī)分為自勵和他勵兩種類型。不同勵磁方式的直流電機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。對于直流電機(jī)來說，人為機(jī)械特性方程式為：

　　分析（１）式可得．當(dāng)分別改變Ｎ?。铡　ⅲ巍ˇ蘸汀。遥幔洹r，可以得到不同的轉(zhuǎn)速ｎ　，從而實現(xiàn)對速度的調(diào)節(jié)。由于φ?。剑浴?，當(dāng)改變勵磁電流ｆ?。伞r，可以改變磁通量φ　的大小，從而達(dá)到變磁通調(diào)速的目的。但由于勵磁線圈發(fā)熱和電動機(jī)磁飽和的限制，電動機(jī)的勵磁電流ｆ?。伞『痛磐喀铡≈荒茉诘陀谄漕~定值的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，故只能弱磁調(diào)速。而對于調(diào)節(jié)電樞外加電阻　Ｒａｄ　時，會使機(jī)械特性變軟，導(dǎo)致電機(jī)帶負(fù)載能力減弱。對于他勵直流電機(jī)來說，當(dāng)改變電樞電壓時Ｎ?。铡?，分析人為機(jī)械特性方程式，得到人為特性曲線。

　　如圖２－１、２－２所示，理想空載轉(zhuǎn)速ｎ隨電樞電壓升降而發(fā)生相應(yīng)的升降變化。

　　不同電樞電壓的機(jī)械特性曲線相互平行，說明硬度不隨電樞電壓的變化而改變，電機(jī)帶負(fù)載能力恒定。當(dāng)我們平滑調(diào)節(jié)他勵直流電機(jī)電樞兩端電壓時，可實現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速?；谝陨咸匦?，改變電樞電壓，實現(xiàn)對直流電機(jī)速度調(diào)節(jié)的方法被廣泛采用。改變電樞電壓可通過多種途徑實現(xiàn)，如晶閘管供電速度控制系統(tǒng)、大功率晶體管速度控制系統(tǒng)、直流發(fā)電機(jī)供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等。

　?。保病〗嵌葴y量原理分析

　　以重力Ｆ＝ｍｇ為輸入矢量來決定物體在空間的姿態(tài)。把加速度傳感器固定在物體的水平面上，當(dāng)物體姿態(tài)改變時，加速度傳感器的敏感軸隨之轉(zhuǎn)動一定角度，由于重力的作用，傳感器敏感軸上的加速度會發(fā)生改變，因此可通過測量加速度的變化來反映物體姿態(tài)的變化。當(dāng)加速度傳感器的Ｘ軸或Ｙ軸位置相對于重力場發(fā)生變化時，重力將在相應(yīng)的方向上產(chǎn)生分量，測量兩個方向的重力分量，可以計算出沿相應(yīng)軸向的傾角變化。

　?。玻到y(tǒng)測試

　　２．１　測試儀器

　　測試儀器：量角器。

　?。玻病y試方案

　　功能逐項測試法：根據(jù)題目要求，依次逐項測試系統(tǒng)功能。

　　數(shù)據(jù)實測計算法：使用量角器實時測量，并將其與傳感器輸出數(shù)值進(jìn)行比較。

　　２．３　測試結(jié)果

　?。ǎ保┕δ芡瓿汕闆r

　　經(jīng)測試，系統(tǒng)可完成題目中要求的基本和發(fā)揮部分的全部功能。

　?。ǎ玻┲笜?biāo)完成情況

　　本題的指標(biāo)主要是帆板傾角的測量誤差。經(jīng)測試，測試數(shù)據(jù)及計算結(jié)果如表１所示。

　　２．４　結(jié)果分析

　　通過測試、計算和分析，該設(shè)計系統(tǒng)能夠完成題目要求的全部基本功能。

　　３．總結(jié)

　　在帆板控制系統(tǒng)的設(shè)計過程中，采用了１片ＳＴＣ公司的ＳＴＣ８９Ｃ５１單片機(jī)作為系統(tǒng)的控制器件；角度檢測采用飛思卡爾公司ＭＭＡ８４５１Ｑ作為帆板傾角的角度檢測單元；顯示器和鍵盤組成人機(jī)界面，通過按鍵調(diào)節(jié)單片機(jī)輸出ＰＷＭ信號能夠控制風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速，用以控制帆板的翻轉(zhuǎn)角度。該設(shè)計均達(dá)到賽題要求的所有基本功能。