本系統(tǒng)以 MSP430單片機(jī)為控制核心， 通過(guò) PID 算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)風(fēng)板的控制。系統(tǒng)主要由電源模塊、角度測(cè)量模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、鍵盤(pán)模塊和聲光模塊等構(gòu)成。 通過(guò) PID反饋輸出 PWM來(lái)改變直流風(fēng)機(jī)風(fēng)力大小， 使風(fēng)板轉(zhuǎn)角根據(jù)需求變化。加速度傳感器 MPU6050檢測(cè)風(fēng)板位置的變化，并將風(fēng)板角度在 LCD 液晶器上顯示， 同時(shí)單片機(jī)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)時(shí)調(diào)整 PWM輸出，通過(guò)驅(qū)動(dòng)芯片 L298N控制風(fēng)機(jī)風(fēng)速， 使風(fēng)板達(dá)到穩(wěn)定的狀態(tài)， 并帶有相應(yīng)的聲光提醒功能， 使系統(tǒng)人性化，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

　　1 系統(tǒng)方案

　　本系統(tǒng)主要由主控模塊、角度檢測(cè)模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、顯示模塊、電源模塊組成，下面分別論證這幾個(gè)模塊的選擇。

　　1.1 主控模塊的論證與選擇

　　方案一：采用傳統(tǒng) 8位的 51 單片機(jī)作為該系統(tǒng)的控制核心。 經(jīng)典 51 單片機(jī)具有價(jià)格低廉，使用簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，但其存在外設(shè) I/O 端口較少，運(yùn)算速度低，功能單一，不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。

　　方案二：采用 TI 公司所生產(chǎn)的 MSP430F149 單片機(jī)為主控制芯片， 運(yùn)算速度快，超低功耗，有非常豐富的片內(nèi)資源，性價(jià)比高。綜合比較以上兩個(gè)方案，選擇 TI 公司生產(chǎn)的 430芯片，在低功耗方面有顯著的優(yōu)勢(shì)，處理數(shù)據(jù)快，且其片內(nèi)資源豐富，滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求。

　　1.2 角度檢測(cè)模塊方案論證

　　方案一：采用模擬三軸加速度計(jì) MMA7260， MMA7260QT是檢測(cè)物件運(yùn)動(dòng)和方向的傳感器， 它根據(jù)物件運(yùn)動(dòng)和方向改變輸出信號(hào)的電壓值。 通過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換器讀取輸出信號(hào)，檢測(cè)其運(yùn)動(dòng)和方向。

　　方案二：采用 mpu6050傳感器可準(zhǔn)確追蹤快速與慢速動(dòng)作， 并且可調(diào)整感測(cè)范圍，可快速、直接將檢測(cè)信號(hào)給控制器 。控制帆板角度是個(gè)快速處理的過(guò)程，方案一還需采集電路對(duì) AD進(jìn)行采集轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，綜合考慮選擇方案二。

　　1.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊

　　本設(shè)計(jì)的主要目的在于控制風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速， 因此電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊是必不可少， 其方案有以下兩種。

　　方案一：采用大功率晶體管組合電路構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低、易實(shí)現(xiàn)， 但由于在驅(qū)動(dòng)電路中采用了大量的晶體管相互連接， 使得電路復(fù)雜、抗干擾能力差、 可靠性下降， 我們知道在實(shí)際的生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中可靠性是一個(gè)非常重要的方面。因此此中方案不宜采用。

　　方案二：采用專用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，例如 L298N 、L297N 等電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，由于它內(nèi)部已經(jīng)考慮到了電路的抗干擾能力，安全、可靠行，所以我們?cè)趹?yīng)用時(shí)只需考慮到芯片的硬件連接、 驅(qū)動(dòng)能力等問(wèn)題就可以了， 所以此種方案的電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好。設(shè)計(jì)者不需要對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)考慮很多，可將重點(diǎn)放在算法實(shí)現(xiàn)和軟件設(shè)計(jì)中，大大的提高了工作效率。

　　基于上述理論分析和實(shí)際情況，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選用方案二。

　　1.4 顯示模塊方案

　　方案一：選用常見(jiàn)的數(shù)碼管顯示，成本低，只能顯示簡(jiǎn)單的字符和數(shù)字。顯示位數(shù)較多時(shí)，輪番掃描占用 CPU時(shí)間。

　　方案二：選用 12864顯示屏做顯示。 12864的顯示為 128x64，顯示面積大，數(shù)字和漢字顯示容易實(shí)現(xiàn)，程序要求不是很高，更加方便。

　　方案三：用彩屏做顯示。彩屏顯示效果好，但成本高，功耗大，編程設(shè)計(jì)相對(duì)繁瑣。

　　由于系統(tǒng)顯示信息量較多，對(duì)比所述方案，選擇 12864作為系統(tǒng)顯示器。

　　1.5 電源模塊方案

　　電源是任何系統(tǒng)能否運(yùn)行的能量來(lái)源， 本系統(tǒng)中電源模塊為主控制器、 電機(jī)驅(qū)動(dòng)、角度檢測(cè)模塊等提供電源。

　　方案一：通過(guò)電阻分壓的形式將整流后的電壓分別降為控制芯片和電機(jī)運(yùn)行所需的電壓，此種方案原理和硬件電路連接都比較簡(jiǎn)單，但對(duì)能量的損耗大， 在實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)同一般不宜采用。

　　方案二：通過(guò)固定芯片對(duì)整流后的電壓進(jìn)行降壓、 穩(wěn)壓處理（如 7812 、7805 等），此種方案可靠性、 安全性高，對(duì)能源的利用率高， 并且電路簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)。

　　根據(jù)系統(tǒng)的具體要求，采用方案二作為系統(tǒng)的供電模塊。