### 帆板控制系统设计报告知识点解析
#### 一、帆板控制系统系统总体方案设计
**1.1 风扇模块的论证与选择**
- **方案一：** 使用鼓风机风扇，特点是输出功率大、风力集中且稳定，能够支持较重的帆板。但该类型风扇不属于轴流风机，不符合题目要求。
- **方案二：** 选择直流轴流风扇，虽然输出功率较小且风向较分散，但可通过添加聚风装置来改善这一缺陷。具体做法是在风扇两侧及上方设置有机玻璃挡板，并在帆板下方增设一块大于帆板尺寸的90°扇形曲面，从而形成一个封闭的风力上升系统，确保帆板受到均匀稳定的升力，使其转动角度可达90°以上。
- **最终选择：** 方案二。虽然其输出功率相对较小，但在配合聚风装置后能满足设计要求。
**1.2 按键显示模块的论证与选择**
- **方案一：** 数码管显示搭配按键设定，设计简单但显示信息有限。
- **方案二：** 多个8×8点阵组合显示，可显示大量信息，但成本高且软硬件设计复杂。
- **方案三：** 采用液晶显示屏，内置汉字库，显示信息量大且人机交互友好，同时功耗较低。
- **最终选择：** 方案三。因其不仅显示信息量大，而且具有较好的人机交互体验，适合用于帆板控制系统的显示界面。
**1.3 帆板模块的论证与选择**
- **方案一：** 采用有机玻璃作为帆板材料，重量适中，能在系统聚风装置的支持下达到所需的转动角度。
- **方案二：** 选用一定厚度的硬纸板作为帆板，重量轻，但稳定性不足，难以保持在设定的角度。
- **最终选择：** 方案一。因为有机玻璃的重量和稳定性更符合帆板控制系统的需求。
**1.4 转轴模块的论证与选择**
- **方案一：** 小车轮轴作为转轴，易于转动但长度受限，不利于帆板的固定。
- **方案二：** 采用铝制空心圆轴，并在其两端增加轴承，以提高转动灵活性，同时方便与角度传感器连接，确保帆板稳定地停留在设定角度。
- **最终选择：** 方案二。铝制空心圆轴加上轴承的组合能够提供更稳定的转动效果。
**1.5 信号检测模块的论证与选择**
- **方案一：** 线性电位器式角度传感器，信号经过单片机A/D转换后处理，具备较高的精度和稳定性。
- **方案二：** MMA7361加速度倾角传感器，体积小、重量轻，但安装在帆板上可能会影响其自由转动。
- **最终选择：** 方案一。线性电位器式角度传感器具有更好的稳定性和准确性。
**1.6 电机控制模块的论证与选择**
- **方案一：** 单片机控制继电器通断来控制电机运转，控制简单但无法实现调速。
- **方案二：** 通过单片机输出PWM信号控制电机驱动芯片L298，实现电机的精确调速和控制。
- **最终选择：** 方案二。通过PWM信号控制电机驱动芯片能够更好地实现闭环控制和电机转速的精确调节。
#### 二、系统理论分析与计算
这部分主要涉及风扇控制电路的分析与计算、角度测量原理的分析与计算以及控制算法的分析与计算等内容。例如，风扇控制电路的设计需考虑到风扇的工作特性及其与控制系统之间的匹配;角度测量原理则需要考虑传感器的选择与校准方法等;而控制算法则需深入研究PID控制策略或其他适用于此类系统的控制算法。
#### 三、电路与程序设计
这部分详细介绍了系统中的电路设计和程序设计。包括电源电路的设计、风扇控制电路的具体计算、总体电路图的设计等。程序设计部分则涵盖了程序的功能描述、设计思路及流程图等内容，确保整个系统能够按照预定目标运行。
#### 四、测试方案与测试结果
这部分详细阐述了测试过程和结果分析。包括测试仪器的选择、具体的测试方案制定、硬件和软件测试的过程及结果等。通过对测试数据的分析，可以评估系统的整体性能，并提出进一步优化建议。
帆板控制系统设计报告包含了从系统总体方案设计、理论分析与计算、电路与程序设计到测试方案与测试结果等多个方面的内容，旨在通过合理的选择和设计，实现高效、稳定的帆板控制系统。
