基于单片机风力发电机迎风面对风向的追踪系统设计

**单片机设计介绍，基于单片机风力发电机迎风面对风向的追踪系统设计

文章目录

• 一 概要
• 二、功能设计
• 三、 软件设计
• • 原理图
• 五、 程序
• 六、 文章目录

一 概要

  基于单片机风力发电机迎风面对风向的追踪系统设计是一个涉及单片机编程、传感器技术、机械控制等多个领域的综合性项目。该设计旨在通过单片机实现对风力发电机迎风面的自动追踪，以提高风力发电机的发电效率。以下是对该设计项目的概要描述：

一、设计概述

风力发电机迎风面对风向的追踪系统通过单片机控制，结合风向传感器、电机驱动器等硬件设备，实现对风力发电机迎风面的自动调整。系统通过实时监测风向变化，控制电机驱动器调整风力发电机迎风面的角度，使其始终面向风向，从而最大限度地捕获风能，提高发电效率。

二、硬件设计

单片机选择：选用具有高性能和稳定性的单片机，如STM32或STC89C52等。这些单片机具有丰富的I/O接口和强大的控制能力，能够满足系统对实时数据处理和精确控制的需求。
风向传感器：选择高灵敏度的风向传感器，用于实时监测风向的变化。传感器将风向信息转换为电信号，传输给单片机进行处理。
电机驱动器：选用与风力发电机匹配的电机驱动器，用于控制风力发电机迎风面的调整。电机驱动器根据单片机的控制指令，驱动电机进行相应的角度调整。
三、软件设计

初始化设置：对单片机进行初始化设置，包括I/O口配置、中断设置等。确保单片机能够正常工作，并与风向传感器和电机驱动器建立通信。
风向检测与处理：单片机通过读取风向传感器的数据，实时获取当前风向信息。对风向数据进行滤波处理，去除噪声和干扰，确保数据的准确性。
控制算法实现：根据获取的风向信息，实现相应的控制算法。算法根据当前风向与风力发电机迎风面之间的夹角，计算出电机需要调整的角度。
指令发送与执行：单片机将计算出的电机调整角度转换为控制指令，通过I/O口发送给电机驱动器。电机驱动器根据接收到的指令，驱动电机进行相应的角度调整，使风力发电机迎风面面向风向。
四、系统测试与调试

硬件测试：对风向传感器、电机驱动器等硬件设备进行测试，确保其正常工作并满足设计要求。
软件调试：对单片机程序进行调试，确保程序能够正确读取风向传感器的数据，并计算出正确的电机调整角度。
系统联调：将单片机、风向传感器、电机驱动器等设备连接起来，进行联合调试。观察系统是否能够根据风向变化自动调整风力发电机迎风面的角度，并测试系统的响应速度和调整精度。
五、设计优化与扩展

性能优化：通过改进控制算法、优化硬件布局等方式，提高系统的响应速度和调整精度。
功能扩展：可以考虑添加更多的传感器和控制设备，如风速传感器、温度传感器等，以实现更全面的环境监测和更精细的控制策略。
综上所述，基于单片机风力发电机迎风面对风向的追踪系统设计是一个综合性的项目，涉及多个领域的知识和技术。通过合理的硬件和软件设计，可以实现风力发电机迎风面的自动追踪，提高发电效率。

二、功能设计

文件夹内包含工程文件，可直接运行或者二次开发；

此设计可作为毕业设计和课程设计资料，包含原理图、程序代码（嵌入式类设计）、软件资料等等，非常完善；

三、 软件设计

本系统原理图设计采用Altium Designer19，具体如图。在本科单片机设计中，设计电路使用的软件一般是Altium Designer或proteus，由于Altium Designer功能强大，可以设计硬件电路的原理图、PCB图，且界面简单，易操作，上手快。Altium Designer19是一款专业的整的端到端电子印刷电路板设计环境，用于电子印刷电路板设计。它结合了原理图设计、PCB设计、多种管理及仿真技术，能够很好的满足本次设计需求。

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仿真实现
本设计利用protues8.7软件实现仿真设计，具体如图。

Protues也是在单片机仿真设计中常用的设计软件之一，通过设计出硬件电路图，及写入驱动程序，就能在不实现硬件的情况进行电路调试。另外，protues还能实现PCB的设计，在仿真中也可以与KEIL实现联调，便于程序的调试，且支持多种平台，使用简单便捷。
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原理图

五、 程序

本设计利用KEIL5软件实现程序设计，具体如图。作为本科期间学习的第一门编程语言，C语言是我们最熟悉的编程语言之一。当然，由于其功能强大，C语言是当前世界上使用最广泛、最受欢迎的编程语言。在单片机设计中，C语言已经逐步完全取代汇编语言，因为相比于汇编语言，C语言编译与运行、调试十分方便，且可移植性高，可读性好，便于烧录与写入硬件系统，因此C语言被广泛应用在单片机设计中。keil软件由于其兼容单片机的设计，能够实现快速调试，并生成烧录文件，被广泛应用于C语言的编写和单片机的设计。

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六、 文章目录

目 录

摘 要 I
Abstract II
引 言 1
1 控制系统设计 2
1.1 主控系统方案设计 2
1.2 传感器方案设计 3
1.3 系统工作原理 5
2 硬件设计 6
2.1 主电路 6
2.1.1 单片机的选择 6
2.2 驱动电路 8
2.2.1 比较器的介绍 8
2.3放大电路 8
2.4最小系统 11
3 软件设计 13
3.1编程语言的选择 13
4 系统调试 16
4.1 系统硬件调试 16
4.2 系统软件调试 16
结 论 17
参考文献 18
附录1 总体原理图设计 20
附录2 源程序清单 21
致 谢 25