基于STC12C5A60S2单片机的风力摆控制系统的设计

风力摆系统摘要风力摆系统是一种利用风力对物体进行位置控制的设备，在我国虽然还没有成品的销售与应用，但这种控制理论已经应用于方方面面。

目前的普遍问题风力摆系统的自动控制水平不高。

本设计将设计一款智能的风力摆控制系统。

主要控制程序由STM32来实现。

通过三轴陀螺仪进行角度采集，采集过来的角度值在进行卡尔曼滤波处理，最后将其应用到风力摆系统的控制程序中。

主要实现对风力摆进行偏角的收集和计算、控制其运动轨迹，包括其角加本设计主控制器利用STM32作为开发硬件系统。

它能够对系统进行良好的操控，包括控制与监测风力摆的运动状态、角度值、加速度和平衡参数。

轴部是通过万向节连接的，整体运动自如是通过它来实现。

系统整体架构清晰，便于操控。

关键词:风力摆;STM32;陀螺仪;卡尔曼滤波AbstractWindpendulumsystemisakindofmicrocontrolequipment,thoughnotyetfinishedp roductsalesandapplicationinourcountry,butthiskindofcontroltheoryhasbeenusedin everyaspect.Atpresentthecommonproblemsofwindpowersystemautomaticcontrollevelisnothigh.Thisdesignwilldesignaintelligentwindpendulumcontrolsystem.Thema incontrolprogramimplementedbythestm32.AcquisitionthroughthetriaxialgyroAngl e,theAngleofthecollectedvaluesinthekalmanfilterprocessing,theAnglevalueshavebe enobtainedthroughcomparingtheAnglevaluesbeforeandafterjudgmentaftertheosci llationamplitude,windpendulumswingwillneedthesizeoftheforceisconvertedintoPW Mvalue,thenoutputtothemotordrive,ofcourse,whenthemotortodrivetheoutputtone edtoaddtheprotectionlightcouplingforphotoelectricisolation.Controlsystemtoproce ssthedataofeachsensormeasurementandcalculation,thecorrespondingequipmentd eviceeffectively,goodcontrol,thesystemcanrunsafelyandeffectively.ThisdesignusesS TM32asmaincontrollerhardwaresystemdevelopment.Itcancarryonthegoodcontrolof thesystem,includingthecontrolandmonitoringwindpendulummotionstate,Angle,acc eleration,andbalanceparameters.Axisisthroughuniversaljointconnection,andtheove rallfreelyistoachievethroughit.Overallsystemstructureclear,easytocontrol.Keywords: STM32,microwindpendulumcontrollightcouplinggyroscopeContentsTOC \o "1-3" \h \z \u 摘要IIAbstractIIICONTENTSVI第1章绪论81.1课题背景81.2课题的来源91.3课题的国内外现状91.4本课题研究的内容10第2章总体方案的设计112.1系统功能、要求及原理分析122.1.1设计任务122.1.2系统机械结构122.2控制方式选择132.2.1角度测量方案的论证与选择132.2.2直流风机驱动模块的论证与选择14 2.2.3控制系统的论证与选择142.2.4风力摆运动控制方案的选择与论证15 2.2.5电源方案的论证与选择152.2.6电机速度控制162.2.7控制算法的选择162.2.8理论分析与计算162.3控制系统方案17第3章风力摆控制系统硬件设计173.1芯片选用183.2控制流程图203.3角度采集控制设计203.4程序滤波设计223.5光电隔离设计223.6系统主电路设计243.7电机控制设计243.8电源以及稳压模块设计273.8.1LM2596S电源模块273.8.2LM7805稳压芯片及应用电路28第4章控制系统程序设计294.1程序需求304.2主程序流程图304.3控制程序流程图304.4PWM输出设计314.4.1Pwm构成314.5PID及其应用344.5.1模拟PID控制规律及实现方法35 4.5.2数字PID控制364.5.3增量式PID374.5.4PID参数整定374.5.5PID控制分析384.6圆形轨迹摆动控制39致谢40参考文献41CONTENTSTOC \o "1-3" \h \z \u AbstractI摘要IIAbstractIIICONTENTSVI第1章绪论81.1课题背景81.2课题的来源91.3课题的国内外现状91.4本课题研究的内容10第2章总体方案的设计112.1系统功能、要求及原理分析122.1.1设计任务122.1.2系统机械结构122.2控制方式选择132.2.1角度测量方案的论证与选择132.2.2直流风机驱动模块的论证与选择14 2.2.3控制系统的论证与选择142.2.4风力摆运动控制方案的选择与论证15 2.2.5电源方案的论证与选择152.2.6电机速度控制162.2.7控制算法的选择162.2.8理论分析与计算162.3控制系统方案17第3章风力摆控制系统硬件设计173.1芯片选用183.2控制流程图203.3角度采集控制设计203.4程序滤波设计223.5光电隔离设计223.6系统主电路设计243.7电机控制设计243.8电源以及稳压模块设计273.8.1LM2596S电源模块273.8.2LM7805稳压芯片及应用电路28第4章控制系统程序设计294.1程序需求304.2主程序流程图304.3控制程序流程图304.4PWM输出设计314.4.1Pwm构成314.5PID及其应用344.5.1模拟PID控制规律及实现方法35 4.5.2数字PID控制364.5.3增量式PID374.5.4PID参数整定374.5.5PID控制分析384.6圆形轨迹摆动控制39致谢40参考文献41绪论课题背景风力在能源方面的应用最早可追溯到古代世纪初，那时人们利用风吹动帆，在海上驾驭大型船只。

B组基于自由摆的平板控制系统参赛学校：参赛学生：指导老师：联系方式：基于自由摆的平板控制系统摘要本控制系统由核心控制模块、角度采样模块、电机驱动模块、液晶显示模块、键盘控制模块等部分组成。

经实验证明本控制系统设计的各项指标都满足大赛的基本部分和核心部分的要求，部分设计实现大赛发挥部分，符合大赛目的。

关键字：STC12C5A60S单片机、角度传感器、L297、L298控制芯片、步进电机。

Abstract一、总体方案比较与论证方案一、方案二、利用STC12C5A60S2单片机作为控制系统，由单片机内部的AD转换模块对角度角度传感器 摆杆θ θ摆杆 平板平板二、各模块设计介绍1、角度采集模块设计根据题目要求，要保持平板平衡，需利用角度传感器随时测量旋转角度，角度传感器和单片机的连接2、键盘控制模块3、核心控制模块本设计的核心控制模块主要是由STC12C5A60S2单片机组成。

图14、液晶显示模块5、电机驱动模块12U1A74LS0734U1B 74LS071110U1E74LS071312U1F74LS07RED1ORANGE2Y E L L O W3PINK4B L U E5STEP MOTOR4 PHASE+12VORANGE PINKYELLOWBLUEREDABCD三、测试方案与测试结果在完成后进行调试时，采用的方法是首先分别调试各单元模块，调通后在进行整机调试的方法。

1、摆杆转动角度的测试。

2、键盘控制模块的调试。

3、液晶显示模块的调试。

4、单片机程序的调试。

5、步进电机转动角度的调试。

6、对设计的整体测试。

四、结论我们的设计利用单片机STC12C5A60S2作为核心控制，通过采集角度传感器的实时电压，利角度传感器采集来的数据和步进电机的状态实时显示在液晶屏上面，以便我们能够对系统的整体运行状态进行监控。

五、参考文献：。

风力摆控制系统本系统采用STC12C5A60S2为主控芯片，通过MPU6050传感器提供反馈信息、采用PID控制算法调整轴流风机的状态、在液晶和按键的人机交互作用下显示并切换工作模式，形成一闭环测控系统。

该测控系统通过控制驱动各风机，使风力摆按照一定规律运动，同时保证摆杆下方悬挂的激光笔能在地面画出要求的轨迹。

一、方案论证1.1 控制器模块方案。

控制器是整个控制系统的核心，承载着执行控制算法，实现控制功能的作用。

因此，要保证系统整体的控制质量，控制器的选择非常重要！在控制器的选择方案中，主要进行了如下對比：方案一：选择常见且应用广泛的AT89C52作为控制芯片。

对于这种单片机，我们有良好的知识基础，上手快，成本低。

然而对于本控制系统，程序量较大、所需I/O口较多，89单片机将很难满足控制要求，难以胜任控制任务。

因此，89单片机并不适合作为本系统的控制器。

方案二：较之89系列单片机，STC12单片机资源丰富，集成EEPROM、AD、PCA可编程计数阵列等；其功能更强大，执行速度更快。

对于本系统来说，足以完成控制任务。

故而作为本控制系统的首选。

2.2位置检测模块。

检测模块不仅是获得被控系统所需信息的唯一渠道，而且从根本上决定了被控系统的控制精度，相当于控制系统中的“眼睛”；因此检测模块的设计对整个控制系统的设计至关重要！基于此，在选择检测元件时，主要做了如下对比：方案一：选择整合性6轴运动处理组件MPU6050，利用其自身集成的3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计精确地对被控对象的运动状态进行数据采集；在数据处理上采用卡尔曼滤波算法，测量精度极高。

另外，该传感器封装小节省空间，对本系统的控制十分有利。

方案二：选择角度、加速度模块MMA7361传感器。

这一模块虽有压降小，适合高噪声电源环境工作等特点，但其测量精度及测量范围等各方面性能不及MPU6050。

综合考虑，选取MMA7361作为检测变送传感器并不明智。

基于STC12C5A60S2单片机的汽车空调控制系统汽车空调控制系统是现代汽车中必不可少的一个部件。

它不仅能够控制车内温度、湿度，还能够过滤空气，提高车内的舒适度。

在这个系统中，单片机是一个重要的控制核心，它能够实现对空调系统的高效控制。

STC12C5A60S2单片机是一款高性能、低功耗的8位单片机。

它有36KB的闪存，4KB的RAM，可以实现灵活的程序设计。

在汽车空调控制系统中，STC12C5A60S2单片机的主要作用是接收传感器的数据，并实现空调系统的控制。

在汽车空调控制系统中，有许多传感器分布在不同的地方，例如温度传感器、湿度传感器、压力传感器等。

这些传感器将测量到的数据传输到单片机中，单片机通过分析这些数据，控制空调系统的各个部件，以便满足车内的需求。

例如，当车辆内部温度超过了设定的温度值，单片机将控制制冷循环启动，并且将冷凝器和蒸发器之间的膨胀阀打开，冷凝器中的制冷剂流向蒸发器，蒸发器中的制冷剂将汽车内部的热量带走，从而降低车内的温度。

此外，单片机还可以实现对汽车内部空气质量的控制。

例如，当空气中检测到有害气体含量超过了安全值，单片机将控制循环风机启动，并同时开启车内的空气过滤系统，使车内的空气清新。

当然，单片机也可以实现对用户的手动控制。

例如，当用户调整空调系统温度、风速等参数时，这些数据将被传输到单片机中，单片机将控制空调系统的各个部件，并按照用户的需求进行调整。

总之，STC12C5A60S2单片机在汽车空调控制系统中起着十分重要的作用。

它能够通过与多种传感器的联合使用，实现对汽车内部环境的高效控制，提高驾驶员和乘客的舒适度。

除了控制系统的各个部件外，单片机还可以支持自主诊断。

空调系统中的传感器和控制部件都可以通过单片机进行检测和诊断，以确保其正常工作。

当检测到故障时，单片机将自动调整空调系统的工作方式，并通过故障代码提示用户进行相关维修和更换。

此外，单片机还支持对汽车外部环境的识别和控制。

基于自由摆的平板控制系统设计摘要设计以STC12C5A60S2单片机作为基于自由摆的平板控制系统的处理器，通过MMA7361加速度传感器对摆杆的位移、运动方向进行检测，利用单片机产生PWM波控制步进电机运动，实现摆动过程中8个硬币在平板上的稳定。

关键词STC12C5A60S2；自由摆；加速度传感器；步进电机2011年全国大学生电子设计竞赛B题——基于自由摆的平板控制系统中有一要求：用手推动摆杆至一个角度θ（θ在45°～60°间），调整平板角度，在平板中心稳定叠放8枚1元硬币，启动后放开摆杆让其自由摆动。

在摆杆摆动过程中，要求控制平板状态使硬币在摆杆的5个摆动周期中不从平板上滑落，并保持叠放状态。

如图1所示。

1 系统分析由于自由摆在运动过程中，运动方向上重力分量F1会随摆臂与轴线的夹角θ的改变而改变，其大小为：F1=Gcosθ若图2所示为系统起始位置，此时硬币在系统运动轨迹方向上无自身的重力分量，由于运动惯性，硬币必会掉落平板。

当平板与摆臂成垂直位置时，每个硬币的重力分量模式与自由摆的一致，在运动轨迹上形成与自由摆一致的运动，硬币就不会掉下来。

2 系统组成在实际搭建系统时，考虑到自由摆启动时控制步进电机转动的角度以及转动方向，采取了加速多传感器MMA7361对摆杆的位移、运动方向进行检测。

采用STC12C5A60S2单片机作为处理器，其自身带有8路10位A/D转换，用于采集加速度传感器信号，通过单片机产生PWM波送TB6560T2-V1驱动器驱动42BYGTC150-021型步进电机，控制平板平衡。

系统组成如图3。

系统在STC12C5A60S2单片机最小系统上完成了设计。

图4为MMA7361的连接图。

3 系统软件设计系统通过检测摆杆的位移、运动方向调整步进电机起始时的转动角度，从而达到控制目的。

由于启动时自由摆摆动与步进电机转动平板与摆杆垂直很难同步，设计上采取了锁钩装置，如图5所示，顺时针启动时电机逆时针转动脱离锁钩进入自由摆运动。

基于STC12C5A60S2单片机的风力摆控制系统的设计刘荣辉;李天旭;贾双林;马超;闫文献;张彭【摘要】风力摆控制系统以STC12C5A60S2单片机为控制核心,液晶显示作为显示模块,采用高精度角位移传感器实时监测摆杆角度,利用陀螺仪、加速度计融合算法反馈给单片机,单片机通过控制轴流风扇电机转速从而控制摆杆角度.通过硬件设计和软件编写,使风力摆在以直流风机为动力源作用下,实现快速起摆、划线、恢复静止的功能,并能使激光笔在地面画出规定轨迹,其中各参数及测试模式可由按键输入并通过液晶显示.【期刊名称】《吉林化工学院学报》【年(卷),期】2016(033)003【总页数】5页(P49-52,75)【关键词】STC12C5A60S2单片机;液晶显示;角位移传感器;轴流风扇电机【作者】刘荣辉;李天旭;贾双林;马超;闫文献;张彭【作者单位】北华大学机械工程学院,吉林吉林132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林132021;北华大学机械工程学院,吉林吉林132021【正文语种】中文【中图分类】TP275风力摆控制系统是最典型的测量控制系统，为了使其能够更好地实现快速起摆、划线、恢复静止等功能，采用STC12C5A60S2单片机，数字PID控制原理对其控制系统进行优化.采用STC12C5A60S2单片机，内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM,8路高速十位A/D转换.BTS7970B驱动电路，PWM能力可达25千赫兹，具有过热关机锁存、过压保护锁定、欠压关闭等功能.脉宽调制方式(PWM)从I/O口输出不同占比脉冲，经滤波后获得不同高低电平控制电机[1].LCD12864液晶显示器，功耗低、显示信息量较大，并且用中文LCD进行菜单显示，让整个系统更加美观人性化.选择12V开关电源对主控芯片和直流风机进行供电，开关电源拆卸方便，有保护措施，不容易被烧，自带保护系统[2].系统框图如图1所示.2.1 角位移传感器陀螺仪是一种较为常见的角位移传感器，由陀螺转子、框架、力矩马达、信号传感器等几部分组成，能够感测与维持方向的机械装置.陀螺仪的主要特性是稳定的指向性和进动性，应用这两个特性可为载体提供方位、姿态和角速度、角位移等信息[3].本文采用MPU-6000(6050)运动处理组件，整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的封装空间.2.2 PID的计算PID控制算法是工业生产中应用最为广泛的调节控制算法，PID控制算法分为位置式PID控制算法和增量式PID控制算法[4-7].PID控制器由比例单元(P)、积分单元(I)和微分单元(D)组成，其输入e(t)与输出U(t)的关系为：因此它的传递函数为：其中KP为比例系数；TI为积分时间常数；TD为微分时间常数.数字PID控制原理，见图2.2.3 PID的参数调节调节过程中PID参数应由系统实际情况和Matlab仿真来确定，由于系统反应过慢，只需用KP、KI调节器调节，当只用Kp时系统存在静态误差，Kp越大震荡越明显，Ki较合适值为0.5，调节速度快不存在静差，超调量也小，所以最后再用Kp=0.7，Ki=0.5稳定性较强，具体仿真情况见图3.3.1 电路的设计在系统整体运行过程中，开启电源后，电源首先对单片机和直流电机供电，此时陀螺仪对角度进行测量，测得结果之后通过程序对数据进行滤波，后传递给单片机，由单片机对风机进行控制，完成后停止运行[8].在完成每项活动之后都会有明显的声或光提示.(1)电路原理框图见图4.(2)单片机电路见图5.(3)液晶与矩阵键盘电路见图6、图7.3.2 程序的设计根据各种要求和约束条件进行程序设计，读陀螺仪传感器角度通过单片机计算后，执行相应的程序，采用BTS7970B驱动模块控制电机转速、控制摆杆摆动状态、液晶显示、键盘控制，数据汇总并做出判断.同时用LCD12864显示相应信息，达到很好人机交互效果[9].一共编写了四段程序，使用按键完成四个程序的切换见图8.4.1 测试方案测试仪器：数字示波器(GDS-3152)，数字万用表(UT39A)，USB逻辑分析仪.在测试时，首先按各部分进行调试，再进行总体调试.软件仿真测试：用Multisim软件对电路进行仿真.硬件测试：测试机械部分能否正常工作，各项参数是否准确；保证实际电路与电气原理图完全一致同时，检查电路是否有虚焊情况，检查各连接线是否松动.硬件软件联调：用实现的编程算法控制硬件系统进行工作，检测整个系统是否实现各项要求.4.2 测试结果(1) 从静止开始，15 s内使激光笔在地面稳定地画出一条长度不短于50 cm的直线段.试验次数5，线段长度在50～60 cm,测试结果如表1所示.(2) 从静止开始，15 s内使激光笔在地面稳定地画出一条长度可设定(30～60 cm)的直线段.试验次数5，测试结果如表2所示.(3) 从静止开始，15 s内按照设置的方向(角度)摆动，画出不短于 20 cm的直线段.试验次数5，测试结果如表3所示.(4) 将风力摆拉起一定角度(30°～45°)放开，5s内使风力摆制动达到静止状态.多次将风力摆拉起一定角度进行测试，计算平均停止时间.测试结果如表4所示. (1) mpu6050六轴陀螺仪传感器作为角度传感器使用精确，灵敏度高，能准确迅速地捕捉到角度变换.(2) 对算法程序的要求很高，熟悉并掌握系统理论算法，如卡尔曼滤波算法、PID 算法等，有助于控制住每一个细节.。

下置轴风板双向风力控制系统的设计与优化为实现通过改变风量控制下置轴风板角度，经过选择合适的风机保证足够的风力，设计合适的风道形成稳定的风力，设计制作轻且有一定强度、有灵活支承，有粗糙表面的阻风板，然后设计了一种以增强型单片机STC12C5A60S2为主控电路，LCD1602液晶显示器为显示单元，由电位器式角度传感器采集的角度模拟信号经单片机内部A/D转换为数字角度信号，通过单片机处理信号，显示屏显示实时角度和PID调节，通过PWM调速控制左右风机的风量来控制风板转角的设计方案。

实验结果表明，该系统精度较高，并能够进行自动修正，达到设计要求。

标签：下置轴风板转角；PID；PWM调速；控制系统引言2015 年全国大学生电子设计竞赛高职高专组I题设计任务：设计并制作一个风板控制装置。

该装置能通过控制风机的风量来控制风板完成规定动作，风板控制装置参考示意图见图1。

因而有了文章的设计。

1 任务分析根据任务描述，其中的控制的逻辑关系是：控制系统→风机转速→风量→风板转动角度→控制系统。

这是一个有反馈的闭环控制，适用经典的PID控制理论进行设计。

逐步分析任务要求，可以发现，首先要选择合适的风机，有足够的风力吹动阻风板；考虑到风属于流体，具有复杂动力性，容易受到干扰，接下来就要设计合适的风道，保证有稳定的风力控制阻风板；阻风板要考虑的问题一是转动灵活，二是风机容易吹动，三是能形成较稳定的风阻，因此阻风板要轻且有一定强度、要灵活支承，要有粗糙表面。

所以本设计用经典PID控制理论设计控制系统，装置结构要选择合适的风机保证足够的风力，设计合适的风道形成稳定的风力，设计制作轻且有一定强度、有灵活支承，有粗糙表面的阻风板。

2 方案设计根据设计任务要求，本装置拟进行风机控制设计与风板及风道布局设计。

（1）风板及风道布局主要由左右风道、导向装置、风板限位装置、风板、风板转轴及支架以及量角器等组成，初步方案设计如图2所示。

风道设计了两种，风道类型I：由梯形锥体聚风槽+圆弧导风板，如图2左边所示；风道类型II，由圆锥体聚风槽+圆型导风管，如图2右边所示。

自动化系统创意设计大赛作品说明书作品名称：温控风扇系统设计队员：2015年4月目录摘要：本设计是基于STC12C5A60S2单片机技术与温度传感器测量外界温度的设计原理，进行了不同设计方案的比较，给出了设计的硬件电路，同时对各种关键硬件进行较详细的介绍，并且以流程图的方式对系统设计作出介绍。

系统主要通过温度传感器控制不同的PWM占空比输出来控制风扇的档位。

而出于方便、可选择性的考虑，系统也添加了辅助功能，就是直接手动控制风扇的档位。

关键词：STC12C5A60S2单片机，DS18B20温度传感器，PWM1、引言温控风扇在节能环保方面具有一定的作用，其工作原理除了普通的手动档位调节，主要是通过温度传感器感应外界温度，并自主地进行档位的调节，这样在风扇开着的情况下，不需进行手动就可以根据不同的外界温度进行自主调节风力大小，达到节能目的。

2、背景随着空调机在日常生活中的普遍应用，很容易想到电风扇会成为空调的社会淘汰品，其实经过市场的考验和证实，真实的并不是这样的,在空调产品的冲击下，电风扇产品仍然具有很强大的生命力，电风扇在市场的考验中并没有淡出市场，反而销售在不停的复苏中，具有强大的发展空间。

据市场调查，电风扇的不停复苏主要在以下原因：一,是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能，但电风扇是直接取风，风力更加温和，比较适合老年人、儿童以及体质虚弱的人使用。

二,是电风扇经过多年的市场使用，较符合人们的使用习惯，而且结构简单、操作方便、安装简易。

三,是电风扇比起空调产品而言，其价格低廉，相对省电，更易的进入老百姓的家庭。

在目前空调还没有普及，并且并不是所有的情况下空调都适合使用的情况下，智能风扇适合人体对温度的要求，智能风扇还有具有相当作用的。

3、意义与应用1、普通电风扇的现状及存在的隐患：大部分只有手动调速，功能单一。

长时间在高负荷工作容易损坏电器，并且造成电量的损失。

2、作品可运用在家庭中，风扇的风力随温度而调节，即可以避免人因温度低吹到冷风而着凉，也可达到节能目的，可见温控风扇更具有优越性。

基于STC12C5A60S2单片机智能化多功能电风扇电路设
计
随着空调产品的出现，电风扇看似已逐渐淡出了人们的视线。

其实并
非如此，电风扇具有省电，价格低，体积小，重量轻等诸多优点。

与空调相比，电风扇吹出的风更接近于自然风，更适合儿童、老人以及体质较差的人群。

但
传统电风扇智能化程度不高，本文设计一款带有热释电感应和温度采集控制的
智能化多功能电风扇，使电风扇能提供更人性化的服务。

该系统以STC12C5A60S2 单片机为控制核心，通过DS18B20 温度传感器对环境温度进行采集，并将采集的温度信号与通过按键设置的上下限温度值
进行比较，从而实现对电风扇风速档位的控制。

另外，通过热释电传感器，检
测是否有人体存在，来控制电风扇的启动与关闭。

当没有人体活动时，其它模
块不再起作用，电风扇自动关闭。

通过光敏电阻检测光线的强度，当夜晚光线
比较弱的时候，电风扇工作于自然风状态。

系统硬件设计
本系统由CPU 模块、温度检测模块、光线检测模块、人体检测模块、
按键模块、液晶显示模块，以及电机驱动模块组成。

CPU 模块
本系统以由宏晶科技生产的STC12C5A60S2 单片机为控制核心，该STC12C5A60S2 单片机具有增强型8051 内核，功耗低，抗干扰能力强，速度比普通的8051 快8～12 倍。

其内部具有8 通道的10 位高速ADC，另外还有2 路的PWM。

采用上电复位和手动复位电路相结合的方式来实现对单片机的复位。

时钟电路采用内部时钟，晶振频率为11.059 2MHz。

温度检测模块。

基于STC12C5A60S2控制的小型风力发电系统控制器的设
计
计常伟;李敏;王玉;赵鑫;史欧阳;黄福勇
【期刊名称】《通讯世界：下半月》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】本文以小型风力发电系统为研究对象,设计了一款以STC12C5A60S2为控制核心,以同步BUCK电路为主控电路,以LCD1602为显示终端,对蓄电池负载进行风能续电的控制器。

该控制器可用于家庭供电,道路照明,小型监测设备用电等风力条件较好的区域。

为小型风力发电方向提供了一个新的参考的方案。

【总页数】2页(P136-137)
【作者】计常伟;李敏;王玉;赵鑫;史欧阳;黄福勇
【作者单位】西南民族大学电气信息工程学院,成都
【正文语种】中文
【中图分类】TM614
【相关文献】
1.一种基于DSP的中小型水轮机调速器系统控制器方案
2.小型雷达伺服系统控制器的设计与研究
3.基于STC12C5A60S2的100W小型风力发电系统设计
4.冗余组合式风力发电系统控制器的设计
5.一种基于DSP的中小型水轮机调速系统控制器方案
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科技论坛图1陀螺仪MPU6050模块原理图表1风力摆画长于50cm 直线测试1系统方案采用STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机，它是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T )的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。

内部集成M AX810专用复位电路,2路PWM ，8路高速10位A/D 转换(250K/S),针对电机控制，强干扰场合。

采用自制流风机，不受材料的限制，制定满足要求并且适用的流风机，扭矩大，体积小，驱动电路简单，稳定强，负载能力强。

M PU-6000为全球首例整合性6轴运动处理组件，相较于多组件方案，免除了组合陀螺仪与加速器时之轴间差的问题，减少了大量的包装空间。

M PU-6000整合了3轴陀螺仪、3轴加速器，并含可藉由第二个I2C 端口连接其他厂牌之加速器、磁力传感器、其他的特征包含内建的温度感测器、包含在运作环境中仅有±1%变动的振荡器。

按偏差的比例（P ）、积分（I ）和微分（D ）进行控制的PID 控制器（亦称PID 调节器）是应用最为广泛的一种自动控制器。

它具有原理简单，易于实现，适用面广，控制参数相互独立，参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象──“一阶滞后+纯滞后”与“二阶滞后+纯滞后”的控制对象，PID 控制器是一种最优控制[1、2、3]。

2系统理论分析与计算采用高精度的陀螺加速度计M PU6050不断采集风力摆姿态角数据。

M PU6050集成了3轴M EM S 陀螺仪，3轴M EM S 加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DM P 。

M PU6050和所有设备寄存器之间的通信采用400kHz 的I2C 接口，实现高速通信。

且内置的可编程卡尔曼滤波器，采用最优化自回归数据处理算法精确测量风力摆当前姿态角。

M PU6050对陀螺仪和加速度计分别用了三个16位的ADC ，将其测量的模拟量转化为可输出的数字量，通过DM P 处理器读取测量数据然后通过串口输出[4、5]。

基于STC单片机的摆杆运动控制装置摘要：本装置以STC12C5A60S2单片机为控制核心，辅以步进电机驱动电路、液晶屏显示电路、按键控制电路、声光报警电路等模块，实现了控制摆杆在指定的摆角（10°～45°）范围内连续摆动，并可通过按键开关进行工作模式的设定、摆动角度和周期的预置；通过液晶显示屏，实时显示当前工作模式、摆杆的当前摆动周期和角度；通过角度旋转编码器实现摆杆摆动角度的精确控制。

本装置的程序设计简洁优化，电机控制稳定可靠，摆杆的摆动周期和摆角的误差小、精度高。

关键词：摆杆运动控制；STC12C5A60S2；角度旋转编码器；步进电机一、系统方案设计与核心部件选择1、系统总体方案设计本装置主要包括主处理器、液晶显示模块、按键模块、步进电机驱动模块、编码器角度测量模块、声光报警模块等几部分。

由步进电机带动电磁铁摆动，形成摆动的磁场，从而带动运动摆杆在指定的角度范围内摆动，指针指示出摆动的角度，同时由编码器构成的闭环系统可实时检测摆杆摆动的角度，并可通过液晶显示屏显示。

系统方案框图如图1-1所示。

图1-1 系统方案框图2、机械部分设计要实现对摆杆的精确控制，还需考虑电机驱动模式的构造。

本装置采用的是如图1-2所示的双摆模式，制作一个摆轴由电机控制的辅助摆（L2），摆杆下端放置磁铁，同时摆L2与角度测试摆（L1）保持同心旋转，摆L2半径比摆L1长。

两摆通过特定位置放置，达到L2上的磁铁与被测摆L1的磁铁相邻近平行。

通过电机控制摆L2左右摆动，依靠磁场带动L1磁铁及L1摆杆做同步摆动。

此模式便于操作且精确度较高。

图1-2 双摆模式原理示意图3、核心部件选择电机的选择：机械部分的构造确定后，还需根据机械构造结合对电机的性能要求选择合适的电机。

本装置采用步进电机驱动，由于步进电机的输出力矩较低，能随转速的升高而下降，且其转速便于调节，更适用于摆杆等有精确角度要求的系统。

控制器的选择：本装置选择宏晶科技的STC12C5A60S2单片机，该芯片是单时钟（机器周期1T）单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。

基于STC12C5A60S2的风板控制装置作者：左笑雪来源：《电子技术与软件工程》2017年第19期摘要本装置由风板、控制电路、信号检测和报警显示四部分组成。

控制电路接收并处理按键、光电编码器等输入信号，通过PWM技术控制风板转角；信号检测部分实现角度测量；液晶显示控制菜单、预设和检测角度、稳定时间等信息，系统还能进行声光及语音报警。

经测试该系统满足控制要求，且具有时间短、误差小、功能全等特点。

【关键词】风板控制单片机 PWM 光电编码器语音1 系统方案设计为了能够完成对风板的摆动角度、停留位置及时间的控制，设计的风板控制装置外部结构如图1所示，硬件系统由风板、控制电路、信号检测和报警显示四部分组成。

1.1 控制芯片选择控制芯片选择STC12C5A60S2单片机。

该芯片是单时钟、高速、低功耗、超强抗干扰8位单片机。

具有60K ROM、1028B RAM、4个并口、2个定时器/计数器和2个全双工串口，内部还集成专用复位电路和看门狗电路、2路PWM输出、8路高速10位A/D转换器。

由于STC12C5A60S2具有2路PWM输出，指令代码完全兼容8051，且运行速度快，易于实现直流风机调速控制。

1.2 直流风机调速方案选择调速方案选择PWM调速。

它是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，常用于直流负载回路、灯具调光或直流电动机调速。

PWM调速通过单片机输出占空比不同的脉冲实现电机速度控制，其优点是控制方便、精度较高，所以选择PWM调速。

1.3 角度测量模块选择角度测量模块选择光电编码器。

光电编码器是一种将旋转位移转换为一连串数字脉冲信号的旋转式传感器，具有读数方便、转速高、响应快、抗干扰强、分辨率宽等优点，适用于精密工作环境。

角度传感器旋转一周计数脉冲为16个，而光电编码器旋转一周计数脉冲数为数百个，精度更高，因此选择光电编码器进行角度测量。

2 硬件系统设计2.1 风板机构设计风板固定在摆动轴上，光电编码器通过联轴器固定在摆动轴上，实现二者同步旋转，直流风机和半圆仪固定在底座上，砝码通过细绳固定在长尾夹上。

基于STC12C5A60S2单片机的汽车空调控制系统
徐进;钟芳梅
【期刊名称】《汽车电器》
【年(卷),期】2014(000)006
【摘要】主要介绍基于STC12C5A60S2单片机的汽车空调控制系统硬件部分和软件部分的设计,对模式功能的转换以及实现控制进行阐述.试验表明,该汽车空调控制系统能达到较高的控制精度,实用性强.
【总页数】3页(P14-16)
【作者】徐进;钟芳梅
【作者单位】镇江船艇学院装备系,江苏镇江212007;中新图锐常州科技有限公司,江苏常州 213125
【正文语种】中文
【中图分类】U463.851
【相关文献】
1.基于STC12C5A60S2单片机的风力摆控制系统的设计 [J], 刘荣辉;李天旭;贾双林;马超;闫文献;张彭
2.基于STC12C5A60S2的单片机帆板控制系统 [J], 刘增俊;
3.基于STC12C5A60S2单片机的温度控制系统的研究与实现 [J], 吕高;霍达
4.基于STC12C5A60S2单片机的洗衣机控制系统设计 [J], 江云亮;梁高卫
5.基于STC12C5A60S2的单片机帆板控制系统 [J], 刘增俊
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