STC12C5A60S2单片机的简易风洞控制系统的设计
目 录
一、引言 1
二、方案论证、元器件介绍 1
（一）、研究内容、研究指标 1
（二）、方案介绍 1
（三）、元器件的功能 1
1、STC12C5A60S2 1
2、LCD 2
3、矩阵键盘 2
4、电机驱动 3
5、超声波传感器 3
（四）、方案论证 4
1、输入模块 4
2、显示模块 4
3、高度检测模块 5
4、控制模块 6
三、硬件系统设计 7
（一）、系统结构图 7
（二）、系统原理图 7
1、电源模块 7
2、单片机复位电路 7
3、单片机晶振电路 8
4、显示电路 8
5、电机驱动电路 9
6、超声波收发模块 9
7、手动调节模块 10
四、软件设计 11
五、产品测试 14
（一）、软件调试 14
1、测试工具 14
2、测试数据 14
3、测试与分析 14
（二）、硬件调试 15
总结 16
参考文献 17
致谢 18
附录一：元器件清单 19
附录二：电路图 20
附录三：程序 21
一、引言
风洞是用来研究气体对物体影响的研究工具，经常用在飞行器和汽车等方面。在一个管道中通过风洞的模拟现实中的气流情况，可以测试飞行器或者汽车的性能，比如面对各种气流的反应，都可以在风洞中进行模拟，然后投入生产中有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
更高的安全性。
汽车风洞有很多，包括模子风洞、实车风洞和天气风洞等，模子风洞比实车风洞要小很多，它的制作本钱和利用本钱也小一些。研究风洞的控制系统对各行各业都有一定的影响力，将这些技术应用到平常的生活中会使生活更加方便。
二、方案论证、元器件介绍
（一）、研究内容、研究指标
本设计主要采用STC12C5A60S2单片机为控制核心，在硬件方面，我们总共分成了四个模块，分别是输入模块、显示模块、高度检测模块、控制模块。小球既可以通过超声测距也可以用红外对管来检测它的所处位置，超声测距的布局简略稳定性高；红外对管的布局相对于庞大，特定的情况下精度却比超声测距高。
（二）、方案介绍
通过单片机和驱动的操作来控制风量的大小。我们可以利用超声波传感器来的感应来判断小球的位置。本设计的的一个优点就是在简易风洞的上端有传感器和液晶显示屏的配合，在实验的过程中可以通过液晶显示屏上看出小球的运动的状况。检测小球的位置有多种方式，既可以采取超声测距又可以采取红外对管，比较而言，超声测距布局简略稳定性高；而红外对管结构相对复杂，但在一定情况下，红外对管精度却比超声测距高一些。
（三）、元器件的功能
1、STC12C5A60S2
（1）外形引脚
STC12C5A60S2 35I-PDIP40单片机芯片如图1所示
(2)、功能特性描述：
采取STC12C5A60S2 35I-PDIP40单片机作为控制芯片，如上图1所示，它是单周期单片机，运行起来比51单片机还要快12倍，并且功耗更低性价比更高。如果才有该芯片可以更好的的运行相关程序和节省资源。
2、LCD
(1)、LCD的引脚图
如图2所示
图2 LCD1602引脚图
(2)功能特性描述：采用的LCD是字符型液晶模块SCM1602C液晶屏，如上图2所示， 这是系统的显示装置，并通过单片机进行控制。它是一种专门用来表现字母、数字、标记等的点阵型液晶模块，表现的内容的格局为16X2,即可以表现两行，每行16个字符液晶模块。应用该装置，可以清楚的看出测试的内容，就可以有效地反应出运行的内容，可以更好的对该简易风洞控制系统进行控制，最终得到想要的结果。
3、矩阵键盘
（1）、矩阵键盘如图3所示
图3 矩阵键盘
（2）功能描述：我们的矩阵键盘采用4*4的模式，该键盘占用更少的I/O口，每一排都不是相互交织的。因为需要控制的端口比较多，所以采取这种矩阵键盘可以很方便的对电机的模式进行控制，从而使实验的过程更加细致。
图4 4*4矩阵键盘
4、电机驱动
（1）电机驱动的图片
如图5
图5 电机驱动
(2)、功能特性描述：
?采取的机电驱动是L293D，如图5,它是一款单片集成的高电压、高电流、4通道机电驱动。
5、超声波传感器
（1）超声波传感器
超声波传感器外形如图6所示。
图6 超声波传感器
（2）功能特性描述：采用的超声波传感器是US-020，如图6，尺寸是：45mm*20mm*1.6mm ， 可实现2cm-7m的非接触测距功能，供电电压为5V/DC，静态功耗低于3mA，工作温度为0-+70度，感应角度小于15度，探测精度为：0.3cm+1%,它的尺寸撑持GPIO通讯模式，该传感器分别有收发连个部分，有东西阻碍了发出信号的时候，接收装置可以收到反射的信号，就可以测出小球的位置和距离，再将信号传递给控制系统，单片机就可以进行下一步的指示，使小球的位置达到要求，内带看门狗，事情不变靠得住。
（四）、方案论证
1 、输入模块
方案1：串口输入
串行接口简称串口 ，或叫串行通讯接口，是一种操纵串行通讯的扩大接口 ，是指数据一名一名地挨个传送，它的特色便是通讯线路容易。
STC12C5A60S2单片机具备两个采取UART工作方式的全双工串行通讯接口（串口1和串口2），用单片机的串口与串口，然后经由过程另一端与PC端相连，经由过程PC举行输入相干的间隔练习。
方案2：矩阵键盘输入
在按键比较多时，把按键排成矩阵模式可以减少占用I/O口,并且按键横竖之间是有间隔的，利用一个按键在中间连通，竖线连接正电源，行线接的I/O作为输出端，列线接的I/O口作为输入端，没有按键按下的时候，输入端都是高电平，所以可以知道无键按下；当行线输出低电平的时候，一旦有按键按下，输入线拉低，如许，经过读入输入线的状况便可知道是不是有键按下了，然后按照所需输入按下按键。所以在需要很多键盘输入的时候，比较好的方法是用矩阵输入。
4、 控制模块
方案1：转动挡板角度
控制小球高度的风是从圆管下吹出来的，我们可以在小球运动的圆管口处安装一个挡板，挡风板的角度要可以调动，然后利用单片机控制电机，来根据需要来控制挡板与圆管之间的角度，角度的不同相同功率吹进的风就不同，这样就可以控制住风扇吹进电机的风量和风速，弊端就是控制风量的接口处不易控制，很难精准测量。
一、引言 1
二、方案论证、元器件介绍 1
（一）、研究内容、研究指标 1
（二）、方案介绍 1
（三）、元器件的功能 1
1、STC12C5A60S2 1
2、LCD 2
3、矩阵键盘 2
4、电机驱动 3
5、超声波传感器 3
（四）、方案论证 4
1、输入模块 4
2、显示模块 4
3、高度检测模块 5
4、控制模块 6
三、硬件系统设计 7
（一）、系统结构图 7
（二）、系统原理图 7
1、电源模块 7
2、单片机复位电路 7
3、单片机晶振电路 8
4、显示电路 8
5、电机驱动电路 9
6、超声波收发模块 9
7、手动调节模块 10
四、软件设计 11
五、产品测试 14
（一）、软件调试 14
1、测试工具 14
2、测试数据 14
3、测试与分析 14
（二）、硬件调试 15
总结 16
参考文献 17
致谢 18
附录一：元器件清单 19
附录二：电路图 20
附录三：程序 21
一、引言
风洞是用来研究气体对物体影响的研究工具，经常用在飞行器和汽车等方面。在一个管道中通过风洞的模拟现实中的气流情况，可以测试飞行器或者汽车的性能，比如面对各种气流的反应，都可以在风洞中进行模拟，然后投入生产中有 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
更高的安全性。
汽车风洞有很多，包括模子风洞、实车风洞和天气风洞等，模子风洞比实车风洞要小很多，它的制作本钱和利用本钱也小一些。研究风洞的控制系统对各行各业都有一定的影响力，将这些技术应用到平常的生活中会使生活更加方便。
二、方案论证、元器件介绍
（一）、研究内容、研究指标
本设计主要采用STC12C5A60S2单片机为控制核心，在硬件方面，我们总共分成了四个模块，分别是输入模块、显示模块、高度检测模块、控制模块。小球既可以通过超声测距也可以用红外对管来检测它的所处位置，超声测距的布局简略稳定性高；红外对管的布局相对于庞大，特定的情况下精度却比超声测距高。
（二）、方案介绍
通过单片机和驱动的操作来控制风量的大小。我们可以利用超声波传感器来的感应来判断小球的位置。本设计的的一个优点就是在简易风洞的上端有传感器和液晶显示屏的配合，在实验的过程中可以通过液晶显示屏上看出小球的运动的状况。检测小球的位置有多种方式，既可以采取超声测距又可以采取红外对管，比较而言，超声测距布局简略稳定性高；而红外对管结构相对复杂，但在一定情况下，红外对管精度却比超声测距高一些。
（三）、元器件的功能
1、STC12C5A60S2
（1）外形引脚
STC12C5A60S2 35I-PDIP40单片机芯片如图1所示
(2)、功能特性描述：
采取STC12C5A60S2 35I-PDIP40单片机作为控制芯片，如上图1所示，它是单周期单片机，运行起来比51单片机还要快12倍，并且功耗更低性价比更高。如果才有该芯片可以更好的的运行相关程序和节省资源。
2、LCD
(1)、LCD的引脚图
如图2所示
图2 LCD1602引脚图
(2)功能特性描述：采用的LCD是字符型液晶模块SCM1602C液晶屏，如上图2所示， 这是系统的显示装置，并通过单片机进行控制。它是一种专门用来表现字母、数字、标记等的点阵型液晶模块，表现的内容的格局为16X2,即可以表现两行，每行16个字符液晶模块。应用该装置，可以清楚的看出测试的内容，就可以有效地反应出运行的内容，可以更好的对该简易风洞控制系统进行控制，最终得到想要的结果。
3、矩阵键盘
（1）、矩阵键盘如图3所示
图3 矩阵键盘
（2）功能描述：我们的矩阵键盘采用4*4的模式，该键盘占用更少的I/O口，每一排都不是相互交织的。因为需要控制的端口比较多，所以采取这种矩阵键盘可以很方便的对电机的模式进行控制，从而使实验的过程更加细致。
图4 4*4矩阵键盘
4、电机驱动
（1）电机驱动的图片
如图5
图5 电机驱动
(2)、功能特性描述：
?采取的机电驱动是L293D，如图5,它是一款单片集成的高电压、高电流、4通道机电驱动。
5、超声波传感器
（1）超声波传感器
超声波传感器外形如图6所示。
图6 超声波传感器
（2）功能特性描述：采用的超声波传感器是US-020，如图6，尺寸是：45mm*20mm*1.6mm ， 可实现2cm-7m的非接触测距功能，供电电压为5V/DC，静态功耗低于3mA，工作温度为0-+70度，感应角度小于15度，探测精度为：0.3cm+1%,它的尺寸撑持GPIO通讯模式，该传感器分别有收发连个部分，有东西阻碍了发出信号的时候，接收装置可以收到反射的信号，就可以测出小球的位置和距离，再将信号传递给控制系统，单片机就可以进行下一步的指示，使小球的位置达到要求，内带看门狗，事情不变靠得住。
（四）、方案论证
1 、输入模块
方案1：串口输入
串行接口简称串口 ，或叫串行通讯接口，是一种操纵串行通讯的扩大接口 ，是指数据一名一名地挨个传送，它的特色便是通讯线路容易。
STC12C5A60S2单片机具备两个采取UART工作方式的全双工串行通讯接口（串口1和串口2），用单片机的串口与串口，然后经由过程另一端与PC端相连，经由过程PC举行输入相干的间隔练习。
方案2：矩阵键盘输入
在按键比较多时，把按键排成矩阵模式可以减少占用I/O口,并且按键横竖之间是有间隔的，利用一个按键在中间连通，竖线连接正电源，行线接的I/O作为输出端，列线接的I/O口作为输入端，没有按键按下的时候，输入端都是高电平，所以可以知道无键按下；当行线输出低电平的时候，一旦有按键按下，输入线拉低，如许，经过读入输入线的状况便可知道是不是有键按下了，然后按照所需输入按下按键。所以在需要很多键盘输入的时候，比较好的方法是用矩阵输入。
4、 控制模块
方案1：转动挡板角度
控制小球高度的风是从圆管下吹出来的，我们可以在小球运动的圆管口处安装一个挡板，挡风板的角度要可以调动，然后利用单片机控制电机，来根据需要来控制挡板与圆管之间的角度，角度的不同相同功率吹进的风就不同，这样就可以控制住风扇吹进电机的风量和风速，弊端就是控制风量的接口处不易控制，很难精准测量。
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