本系統(tǒng)以 MSP430單片機為控制核心， 通過 PID 算法，實現(xiàn)了對風板的控制。系統(tǒng)主要由電源模塊、角度測量模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊、鍵盤模塊和聲光模塊等構(gòu)成。 通過 PID反饋輸出 PWM來改變直流風機風力大小， 使風板轉(zhuǎn)角根據(jù)需求變化。加速度傳感器 MPU6050檢測風板位置的變化，并將風板角度在 LCD 液晶器上顯示， 同時單片機對采集的數(shù)據(jù)進行分析，實時調(diào)整 PWM輸出，通過驅(qū)動芯片 L298N控制風機風速， 使風板達到穩(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)過反復(fù)測試，達到了設(shè)計要求。

　　1 系統(tǒng)方案

　　本系統(tǒng)主要由主控模塊、角度檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、顯示模塊、電源模塊組成，下面分別論證這幾個模塊的選擇。

　　1.1 主控模塊的論證與選擇

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

　　方案二：采用 TI 公司所生產(chǎn)的 MSP430F149 單片機為主控制芯片， 運算速度快，超低功耗，有非常豐富的片內(nèi)資源，性價比高。綜合比較以上兩個方案，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，處理數(shù)據(jù)快，且其片內(nèi)資源豐富，滿足系統(tǒng)設(shè)計需求。

　　1.2 角度檢測模塊方案論證

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

　　方案二：采用 mpu6050傳感器可準確追蹤快速與慢速動作， 并且可調(diào)整感測范圍，可快速、直接將檢測信號給控制器 。控制帆板角度是個快速處理的過程，方案一還需采集電路對 AD進行采集轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，綜合考慮選擇方案二。

　　1.3 電機驅(qū)動模塊

　　本設(shè)計的主要目的在于控制風機的轉(zhuǎn)速， 因此電機驅(qū)動模塊是必不可少， 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)動電路，這種方法結(jié)構(gòu)簡單，成本低、易實現(xiàn)， 但由于在驅(qū)動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， 我們知道在實際的生產(chǎn)實踐過程中可靠性是一個非常重要的方面。因此此中方案不宜采用。

　　方案二：采用專用的電機驅(qū)動芯片，例如 L298N 、L297N 等電機驅(qū)動芯片，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，所以我們在應(yīng)用時只需考慮到芯片的硬件連接、 驅(qū)動能力等問題就可以了， 所以此種方案的電路設(shè)計簡單、抗干擾能力強、可靠性好。設(shè)計者不需要對硬件電路設(shè)計考慮很多，可將重點放在算法實現(xiàn)和軟件設(shè)計中，大大的提高了工作效率。

　　基于上述理論分析和實際情況，電機驅(qū)動模塊選用方案二。

　　1.4 顯示模塊方案

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

　　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)計相對繁瑣。

　　由于系統(tǒng)顯示信息量較多，對比所述方案，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)能否運行的能量來源， 本系統(tǒng)中電源模塊為主控制器、 電機驅(qū)動、角度檢測模塊等提供電源。

　　方案一：通過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運行所需的電壓，此種方案原理和硬件電路連接都比較簡單，但對能量的損耗大， 在實際應(yīng)用系統(tǒng)同一般不宜采用。

　　方案二：通過固定芯片對整流后的電壓進行降壓、 穩(wěn)壓處理（如 7812 、7805 等），此種方案可靠性、 安全性高，對能源的利用率高， 并且電路簡單容易實現(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。