简易风洞及控制系统.doc

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简易风洞及控制系统(专科组 G 题)

王康、辉、帅帅

赛前辅导教师：吉武庆

文稿整理辅导教师：吉武庆

摘 要

本文介绍了简易风洞控制系统的设计方案。本设计以 STC89C52RC 单片

机为主控芯片,利用涡轮式轴流风机来为小球的运动提供动能。通过在风洞外表

main control chip, using turbine type axial &ow fan to provide

kinetic energy for the movement of the ball. To detect the location

of the ball in a wind tunnel by surface mounted 8 photoelectric light

sensor, and then through the exhaust volume PID algorithm &ow

fan on the shaft was further adjusted. So as to form a plete closed-

loop control system.

Keywords: PID algorithm, PWM speed control, closed loop control

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目录

目录...........................................................................................................1

方案二：PID 控制........................................................................4

2、系统理论分析与计算.........................................................................6

2.1、主要部件的分析........................................................................6

2.1.1、ST188 介绍........................................................................6

2.1.2 LM339 介绍..........................................................................7

2.1.3、STC89C52RC 介绍...........................................................7

2.2、PWM 的产生..............................................................................9

3、系统框图............................................................................................11

3.1、系统构造框架图.......................................................................11

3.2、程序流程图...............................................................................11

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1、系统方案

该简易风洞控制系统主要由控制模块，供电模块，显示模块，

键盘输入模块，风机驱动模块和位置检测模块组成。小球的位置检

测既可以采用超声测距又可以采用红外对管，超声测距构造简单稳

定性高；红外对管构造相对复杂，但在一定情况下精度却比超声测

距高。下面我们就测距模块的选型和风机控制算法选择进展简要的

分析和比照。

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测距模块选型：

方案一：超声模块测距法

采用安装在顶部的超声测距模块来直接获取小球的相对位置。

采用多个对管分别安装在风洞一侧，当小球经过不同的对管时即代

表小球所到达的高度，因为红外对管在风洞上的位置是固定的，所

以我们采用了定点检测的方法，即在 A,D 点各安装一对管，在 BC

段通过 6 对管来将 10cm 的距离 5 等份，使得在 BC 段各个相邻对

管之间的距离小于 2cm。从而保证了小球的精度误差处于合理围。

经系统分析与比拟论证，我们采用精度高、误差小、性价比好

的第二种方案，即：多重红外对管相对测距方案。

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