組控制系統(tǒng)類哈爾濱工程基于msp430單片機(jī)智能風(fēng)力檢測(cè)與發(fā)電

Withthedevelopmentofsocietyandthedecreaseoftheirreproducibleresources，Itisnecessarytoexploitnew,cleanandgreenresources.Windpowergenerationhastheadvantagesoflowcostandtimelessness,andhasbeenusedgenerally.Whereasinmanywindpowergenerationsituations,windwheeliscontrolledtothemaximalwinddirectionbynaturewinddrivingempennageormanualcontrol,whoseefficiencylowandeffectbad.Accordingtotheurgentdemand,anintelligentwindpowergenerationauto-controlsystemhasbeendesignedanddeveloped.計(jì)一套專門應(yīng)用于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪方向調(diào)節(jié)及風(fēng)速檢測(cè)的智能風(fēng)力發(fā)電自TIMSP430單片機(jī)對(duì)智能風(fēng)力檢測(cè)與發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)此系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案充分利用TI公司MSP430單片機(jī)內(nèi)部集成的各種功能模塊，包括定時(shí)器模塊、時(shí)鐘模塊、ADC模塊、串口傳輸模塊等，較好地解決了當(dāng)前系統(tǒng)在滿足性能要求前提下，大大降低了成本。MSP430除體積小，功耗低等特 RISC精簡指令集，AVR118條指令，PIC單片機(jī)至少 51112個(gè)時(shí)鐘周期，PIC系列單片鐘周期即可，因此在執(zhí)行指令的速度上MSP430單片機(jī)可達(dá)1MIPS/MHz； 3mA；即使在掉電方式下，電源電壓可以下2VRAM50μA的電流。PIC512.5μA，正常工1mA/MHz；AVR低功耗性能最好是MSP430系列單片機(jī)，保證系統(tǒng)正常工作僅僅需要330μA/MHz的電流，其在低功耗上表現(xiàn)的非常出色； 接進(jìn)行通信。簡化了硬件設(shè)計(jì)上的復(fù)雜度。MSP430內(nèi)部硬件乘法器、DMAPICAVR單片機(jī)的內(nèi)部也集成相關(guān)的片內(nèi)外設(shè)資源，但整體的功能遠(yuǎn)不如MSP430單片機(jī)完善； MSP430單片機(jī)的集成軟MSP430MSP430F161112ADC模數(shù)轉(zhuǎn)LED燈來提供警報(bào)。在MSP430F1611SPII2C通信模塊，因此存儲(chǔ)器USBSDI2CSPI和單片機(jī)通信MSP430F1611單片機(jī)作為主控芯片，風(fēng)向統(tǒng)總體框圖如下圖1所示：MAX324電平轉(zhuǎn)換芯片，串口接頭和按鍵。MSP430F16118MBHz32KHz的石英晶體TITLV1117-3.3線性穩(wěn)壓電源轉(zhuǎn)換芯片作為整個(gè)TLV1117-3.35V3.3V電壓，為提TLV1117-3.3的輸入與輸出端都增加0.1μF10μF兩個(gè)電容進(jìn)行電源濾波，以消除電源的噪聲5V5.1V的穩(wěn)壓LCD12864實(shí)現(xiàn)，LCD12864和單片機(jī)通過串口進(jìn)行連接，通過MSP430F1611內(nèi)部的SPI異步通信模塊實(shí)現(xiàn)和單片機(jī)的數(shù)據(jù)交流。MSP430F1611I/O口均引出，P2.0~P2.7LED燈相連，可以提供系統(tǒng)工作的指示。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的基于MSP430F1611的中央控制模塊硬件電路如下圖2所示：

2MSP43012A\DCPU。絕對(duì)值旋轉(zhuǎn)編碼0.25V0°，2.25V358.6°度，角度與圖 L298N驅(qū)動(dòng)電路相結(jié)合的連接快于整流橋的L298，并能對(duì)電機(jī)提供更完善的有效的保護(hù)。L297L298來實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的間接驅(qū)動(dòng)，僅需要單片機(jī)的一個(gè)的葉輪，具體請(qǐng)見下圖4。

4LM392運(yùn)算放大器構(gòu)成負(fù)反饋放大電路來放大紅外對(duì)管的信號(hào)，使紅外對(duì)MSP430F1611能夠識(shí)別的脈沖。紅外對(duì)管置于風(fēng)杯采樣值進(jìn)行量化校正后便可讀出當(dāng)前的風(fēng)速(具體量化過程請(qǐng)見5.4)5LED燈點(diǎn)亮，以達(dá)到報(bào)警的

6的數(shù)據(jù)交換、控制都由一根信號(hào)線來完成(具體對(duì)該傳感器的操作請(qǐng)見5.5)。

7SDCH376和SPI方式與MSP430進(jìn)行通信。具體的控制電路如下圖8：MCUCS1

在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊中，L297CLK端有兩個(gè)分支，一個(gè)連接MSP430單片機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，而另外一個(gè)分支連接一個(gè)由NE555組成的多諧振9所示)。當(dāng)開關(guān)指向手動(dòng)擋時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的使能端，CLK

顯示，信息記錄幾個(gè)功能模塊進(jìn)行了軟件調(diào)試和系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，其中涉及模數(shù)轉(zhuǎn)換器等片上外設(shè)。系統(tǒng)整體程序流程圖如下圖10所示。MSP430F1611ADC12模塊，ADC12模塊在系統(tǒng)初始化中進(jìn)行初始化，ADCP6.0口進(jìn)行采樣，采ADC12內(nèi)部時(shí)鐘，采用方式為單通道多次采樣，啟用采樣中斷，并在中斷中置位中斷標(biāo)志位，提供給發(fā)電機(jī)葉輪的方向調(diào)節(jié)。ADC的采樣參考電壓采用內(nèi)部2.5v基準(zhǔn)電壓源，整個(gè)ADC的中斷使能在系統(tǒng)開啟時(shí)啟動(dòng)。風(fēng)向的顯示更新由定時(shí)器B觸發(fā)，定時(shí)器B采用子系統(tǒng)時(shí)鐘，此處子系統(tǒng)采用中斷，main函數(shù)中會(huì)對(duì)定時(shí)器B的中斷標(biāo)志位進(jìn)行判斷，來確定是否更新是PID控制算法，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中對(duì)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)。L297L298芯片來實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，因此系PWM脈沖，PWM50%占空比，PWM的頻率高低可以控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，PWM的頻率由PID算法來控制。PWMA來實(shí)現(xiàn)，定時(shí)器采用輔助系統(tǒng)時(shí)鐘，CCR0900，CCR1CCR0/2AOUTMOD_7，采用增計(jì)數(shù)模P1.2PWM的輸出。因此，PIDCCRO便可調(diào)節(jié)步進(jìn)電的典型對(duì)象—“一階滯后+純滯后”與“二階滯后+純滯后”的控制對(duì)象，PID控制器11所示：PPX-I+X++D允許存在正負(fù)5度的穩(wěn)態(tài)誤差，為了很好地控制系統(tǒng)且簡化系統(tǒng)，我們只選用12PIDsimulinkP1.0端口的中斷來實(shí)現(xiàn)，P1.0采用輸入模式，在程序初始化P1.0進(jìn)行一次中斷，中斷中對(duì)脈沖個(gè)NN13具體對(duì)DS18B20的操作流程見下圖14：DS18B202字節(jié)補(bǔ)DS18B20RAM01個(gè)字節(jié)。主機(jī)和從機(jī)之間進(jìn)行MSP430F1611SPI功能，將數(shù)據(jù)傳輸MSP430F1611SPI功能輕松實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)的外傳，5mm后的電木板，底層為了方便查看電1004230023警值設(shè)置為4m/s，當(dāng)風(fēng)速大于或等于4m/s時(shí)系統(tǒng)均給出了報(bào)警。①因?yàn)轱L(fēng)速具有分散性，在現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備情況下，校正難度較大，所以產(chǎn)生了②在最初的校正過程中，測(cè)得的脈沖個(gè)數(shù)與實(shí)際風(fēng)速的值之間的關(guān)系不是理想③測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，不可能保證儀器和該系統(tǒng)風(fēng)速測(cè)量模塊所處位置的風(fēng)速絕對(duì)