基于单片机的风洞模型姿态控制系统设计

1、基于单片机的风洞模型姿态控制系统设计风洞是能人工产生和控制气流，用以模拟飞翔器或物体周围气体的流淌，并可量度气流对物体的作用以及观看物体现象的一种管道实验设备。风洞在空气动力学讨论和飞翔器设计中起着非常重要的作用，它的进展与航空航天技术的进展疏远相关。图1总体设计计划目前的风洞大多以计算机为核心配以其它硬件资源完成风洞的风速及模型姿势控制。本文重点介绍以自整角机及其变送器代替传统的光电作为角度完成模型姿势控制的原理及办法。2、 硬件总体结构系统用作控制器，采纳定位精确的作为模型姿势执行元件，高精度的角位移传感器做测量元件，实现对模型的精确控制。系统由微控制器、键盘、显示、攻角及侧滑角采集、姿势

2、控制、风速采集、实验计时等模块组成，总体计划1所示。2.1模型姿势测量与控制单元硬件组成模型姿势即攻角和侧滑角的测量控制2所示。所选用fb900c系列角位传感器及变送器其本身为一单片机系统，与系统单片机采纳串行通讯。工作过程为通过键盘设置和角度，通过角位传感器和变送器测量系统当前角度，计算出要转过的角度，控制两个步进电机转动并送显示。图2模型姿势控制系统方框图系统采纳公司的at89c52单片机，该芯片为51系列增加型，内部有8k flash rom，三个16位定时计数器和256字节ram。单片机与步进电机接口用法p1.0"p1.3四条口线控制两台步进电机，p1.0和p1.2用来输出方

3、波信号，p1.1和p1.3用来输出方向信号。fb900c系列角位变送器采纳自整角机或旋转作检测元件，运用最新检测技术，将旋转物体转过的角度经微处理器举行处理后换算成角位移或直线位移，然后以4"20ma的模拟量或串行口输出。该变送器用自整角机或旋改变压器组合相当于8"16位的肯定编码器测量精度，其性价比远高于编码器测量方式，是工业现场最为抱负的角位测量模块。2.2 模型姿势测量与控制程序设计2.2.1 角度测量程序设计、两个角度的测量是风洞数据采集和控制系统的重点，测量角度的精度挺直影响到系统的控制精度。因此，测量中的各子程序的要求比较高，又因为角位移传感器的输出为asc码，

4、且数据最大为79 9999所以，程序中采纳了浮点数运算子程序、整数与浮点数之间互相转换子程序，角度测量程序流程3所示。程序首先从累加器中取得要测量的方向，并把该方向存放在r2中，若r2的值错误,程序挺直返回不举行任何操作。通过串口取得相应方向角位置数据后，调用进制转换程序将数据转换为浮点数，此时对r2中的方向值举行推断，获得该方向上的传动比，计算结果转换为十进制后也通过推断r2中的方向值获得数据存放的单元地址。程序入口：传感器编号存于a中。程序出口：角度存于51h、角度存于53h。部分程序如下：ms: clr ea ;关中断mov r2,a ;暂存传感器编号mov scon,50h ;设置串口

5、方式mov rcap2h,0ffh ;自动装载值mov rcap2l,0d9h ;mov th2,0ffhmov tl2,0d9hmov t2con,34h ;启动波特率发生器 ;发送采集指令、进制转换lcall fciv ;调浮点数运算 ;进制转换、存数据setb ez ;开中断ret图3 角度测量流程图2.2.2 角度控制程序设计风洞中模型姿势的控制分两部分，一个是当前姿势的测量，一个是计算步进电机需转过的角度，角度的控制是在精确地测量当前姿势的基础上完成的，程序框图4所示。和角度测量相像，模型姿势需要转变的角度放在累加器中，需要转变的方向放在22h单元中，符号放在23h单元中，通过计算得

6、到驱动模型转动给定角度所需要的脉冲数，以及该方向电机的控制端口。部分程序如下：djrun: jz aovermov r2,a ; 待转角度存于a中mov a,22h ; 模型变幻方向cjne a,0ah,noajiljmp adji ;攻角方向（角）noaji: cjne a,0bh,error5ljmp bdji ;侧滑角方向（角）adji: mov a,23hcjne a,0ah,adjinozhljmp adjizh ;方向 正转adjinozh :cjne a,0bh,error5ljmp adjifuadjizh: setb aajfx ;方向 正转ljmp amc_duadjifu: clr aajfx ;方向 反转ljmp amc_duamc_du: