本發(fā)明設(shè)計(jì)無(wú)葉風(fēng)扇，尤其是一種基于MSP430通過(guò)負(fù)反饋PID調(diào)節(jié)的控制風(fēng)速的技術(shù)。

背景技術(shù)：

我們知道風(fēng)扇在生活當(dāng)中可以說(shuō)是無(wú)處不在，大家習(xí)以為常。所以并不會(huì)感受到它的危險(xiǎn)所在。實(shí)際上由于風(fēng)扇有金屬的葉片，并且旋轉(zhuǎn)起來(lái)的時(shí)候轉(zhuǎn)速極快，不加小心的話(huà)就會(huì)傷到人，刮斷手指，刮到頭發(fā)都是十分危險(xiǎn)的，甚至有致命的危險(xiǎn)，而且由于風(fēng)扇是在炎熱的夏季使用，夏季已過(guò)，長(zhǎng)時(shí)間放置的話(huà)就會(huì)落滿(mǎn)灰塵，影響美觀(guān)不易清潔。

為了解決這些問(wèn)題，在風(fēng)扇上，人們做出了諸多努力。比如扇葉很危險(xiǎn)，就加上一個(gè)防護(hù)罩，使葉片與外界隔離，但是好奇的孩子看到這轉(zhuǎn)動(dòng)的葉片還是會(huì)忍不住伸進(jìn)去觸摸造成危險(xiǎn)，當(dāng)然這是在大人看管不力的情況下。還有金屬的葉片換成材質(zhì)更加輕便，軟一些的材料，但這些都只是治標(biāo)不治本，微微降低危險(xiǎn)系數(shù)，無(wú)法從根本上解決有葉片風(fēng)扇的危險(xiǎn)性，所以要從根本上解決這一問(wèn)題就要找到問(wèn)題的根源并加以分析理解，找出對(duì)應(yīng)的方案和設(shè)計(jì)。在這個(gè)問(wèn)題當(dāng)中，問(wèn)題的根源當(dāng)然就是風(fēng)扇的葉片，那么既然葉片會(huì)帶來(lái)危險(xiǎn)，我們就可以去掉葉片，設(shè)計(jì)出沒(méi)有危險(xiǎn)的無(wú)葉風(fēng)扇。

無(wú)葉風(fēng)扇也叫空氣增倍機(jī),它能產(chǎn)生自然持續(xù)的涼風(fēng),因無(wú)葉片,不會(huì)覆蓋塵土或傷到好奇兒童手指。更奇妙的是其造型奇特,外表既流線(xiàn)又清爽。產(chǎn)品靈感源于空氣葉片干手器。干手器的原理是迫使空氣經(jīng)過(guò)一個(gè)小口“刷”干手上的水,空氣增倍機(jī)是讓空氣從一個(gè)1.3mm寬、繞著圓環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的切口里吹出來(lái)。因空氣是被強(qiáng)制從這一圓圈里吹出來(lái)的,通過(guò)的空氣量可增到15倍,時(shí)速可增至35km。

一、講究生活品位的人，健康與舒適俱佳的無(wú)葉風(fēng)扇必是首選；

二、初夏、秋末、晚上，用無(wú)葉風(fēng)扇涼爽還不感冒；

三、老人、小孩、孕婦、病人等，不能吹空調(diào)的人；

四、學(xué)校、幼兒園、兒童游樂(lè)園等，安全第一的場(chǎng)所；

五、各單位作為夏天的福利品，發(fā)給單位的員工；

六、各企業(yè)作為自己產(chǎn)品的促銷(xiāo)品，送給自己的客戶(hù)；

七、單位、家庭作為工藝品，替換傳統(tǒng)電風(fēng)扇；

八、個(gè)人作為禮品。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了達(dá)到能夠設(shè)定調(diào)節(jié)風(fēng)速的效果，本發(fā)明采用了通過(guò)傳感器，負(fù)反饋調(diào)節(jié)的方式，來(lái)輸出占空比不同的方波，給到電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，得到不同風(fēng)速。并能夠維持風(fēng)速穩(wěn)定。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，所采用的技術(shù)方案如下：一種基于PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)的無(wú)葉風(fēng)扇系統(tǒng)，包括數(shù)碼管顯示模塊、按鍵輸入模塊壓力傳感器模塊、偏置跟隨模塊、串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、風(fēng)扇電機(jī)、降壓模塊、控制模塊、第一開(kāi)關(guān)電源、第二開(kāi)關(guān)電源；所述第一開(kāi)關(guān)電源將220V市電轉(zhuǎn)化為24V電壓，所述第二開(kāi)關(guān)電源將220V市電轉(zhuǎn)化為12V電壓；所述壓力傳感器模塊、偏置跟隨模塊、串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊以及控制模塊依次相連，所述第一開(kāi)關(guān)電源與風(fēng)扇電機(jī)相連，風(fēng)扇電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵輸入模塊以及降壓模塊均與控制模塊相連，第二開(kāi)關(guān)電源與降壓模塊相連；

所述壓力傳感器模塊用于將氣壓值轉(zhuǎn)換為電壓值模擬量，偏置跟隨模塊將電壓值模擬量進(jìn)行偏置跟隨，得到穩(wěn)定電壓，串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊將穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將該數(shù)字量傳遞給控制模塊，控制模塊將該數(shù)字量顯示在數(shù)碼管顯示模塊上，通過(guò)按鍵輸入模塊將設(shè)定風(fēng)速值輸入給控制模塊，控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇電機(jī)的PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)。

進(jìn)一步的，所述控制模塊為MSP430F5438。

進(jìn)一步的，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括電阻R1-R3、發(fā)光二極管LED1、光耦U2A、二極管D1-D2和莫斯管，電阻R1的一端與控制模塊的3.3V電源端口相連，電阻R1的一端與發(fā)光二極管LED1的正極相連，發(fā)光二極管LED1的負(fù)極與光耦U2A的陽(yáng)極相連，光耦U2A的陰極與控制模塊的I/O端口相連，光耦U2A的基極與電阻R2的一端相連，光耦U2A的發(fā)射極分別與電阻R3的一端和莫斯管的柵極相連，電阻R2的另一端與二極管D1的負(fù)極相連，二極管D1的正極、二極管D2的負(fù)極以及莫斯管的漏極均與風(fēng)扇電機(jī)的負(fù)極相連，風(fēng)扇電機(jī)的正極與第一開(kāi)關(guān)電源相連，莫斯管的源極、電阻R3的另一端以及二極管D2的正極均接地。

進(jìn)一步的，所述降壓模塊包括降壓芯片U3、二極管D3-D4、肖特基二極管D5、電容C3-C7、電阻R41-R44、發(fā)光二極管LED2、電感L1；二極管D3的一端與第二開(kāi)關(guān)電源相連，二極管D3的另一端、二極管D4的一端、電容C7的一端以及降壓芯片U3的電源端口均與電阻R42的一端相連，電阻R42的另一端分別與降壓芯片U3的DR1端口、SC端口以及IPK端口相連，電容C6的正極和電阻R41的一端相連，電阻R41的另一端與發(fā)光二極管LED2的正極相連，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地，降壓芯片U3的SE端口分別與肖特基二極管D5的負(fù)極和電感L1的一端相連，電感L1的另一端分別與電容C5的一端、電容C3的正極以及電阻R43的一端相連，電容C3的正極作為+5V輸出端口，降壓芯片U3的TC端口與電容C4的一端相連，電阻R43的另一端和電阻R44的一端相連后接降壓芯片U3的FB端口，二極管D4的正極、電容C6的負(fù)極、電容C7的另一端、降壓芯片U3的GND端口、電容C4的另一端、肖特基二極管D5的正極、電容C5的另一端、電容C3的負(fù)極以及電阻R44的另一端均接地；所述降壓芯片U3為MC34063A。

進(jìn)一步的，壓力傳感器模塊包括插座J1、二極管D6、電容C8-C11、第一穩(wěn)壓芯片U1和壓力傳感器；壓力傳感器的第一引腳、第一穩(wěn)壓芯片U1的輸出端、電容C9的正極以及電容C10的一端均與+5V電源端口相連，壓力傳感器的第二引腳、電容C10的另一端、電容C9的負(fù)極、電容C11的一端、第一穩(wěn)壓芯片U1的接地端、電容C8的一端、二極管D6的正極以及插座J1的第二端口均接地，電容C8的另一端、二極管D6的負(fù)極、插座J1的第三端口以及第一穩(wěn)壓芯片U1的輸入端均接12V電壓，壓力傳感器的第三引腳和電容C11的另一端均與插座J1的第一端口相連。

進(jìn)一步的，所述偏置跟隨模塊包括運(yùn)放U1A、運(yùn)放U1B、運(yùn)放U1C、運(yùn)放U1D、插座J2、電阻R4-R14、二極管D7-D8、電容C12-C14；插座J2與插座J1相連，插座J2的第三端口分別與二極管D7的負(fù)極、電阻R4的一端以及運(yùn)放U1B的負(fù)極輸入端相連，二極管D7的正極接地，電阻R4的另一端與運(yùn)放U1B的輸出端相連，電阻R6的一端和電阻R5的一端均與運(yùn)放U1B的正極輸入端相連，電阻R5的另一端接地，電阻R6的另一端分別與運(yùn)放U1A的負(fù)極輸入端、電阻R7的一端和電阻R11的一端相連，電阻R7的另一端與運(yùn)放U1A的輸出端相連，運(yùn)放U1A的正電源端和電容C12的一端分別與+12V電壓相連，電容C12的另一端接地，運(yùn)放U1A的負(fù)電源端和電容C13的一端分別與-12V電壓相連，電容C13的另一端接地，電阻R8的一端與運(yùn)放U1A的輸出端正極輸入端相連，電阻R8的另一端接地，電阻R11的另一端分別與電阻R12的一端、電阻R13的一端和運(yùn)放U1C的正極輸入端相連，電阻R12的另一端與控制模塊的+2.5V電壓相連，電阻R13的另一端接地，電阻R14的一端與運(yùn)放U1C的輸出端相連，運(yùn)放U1C的負(fù)極輸入端、電阻R14的另一端以及二極管D8的負(fù)極均與插座J2的第一端口相連，二極管D8的負(fù)極接地，電阻R10的一端與運(yùn)放U1C的輸出端，電阻R10的另一端、運(yùn)放U1D的負(fù)極輸入端以及電容C14的另一端均與控制模塊的+2.5V電壓相連，電容C5的另一端接地，電阻R9的一端和運(yùn)放U1D的正極輸入端均與控制模塊的參考+2.5V電壓相連，電阻R9的另一端接地，插座J2的第二端口與控制模塊的I/O端口相連。

進(jìn)一步的，所述串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊包括第二穩(wěn)壓芯片U6、電容C21-C22、電阻R15、可控精密穩(wěn)壓源Q1；第二穩(wěn)壓芯片U6的輸入端口和電容C21的正極均與+12V電壓相連，第二穩(wěn)壓芯片U6的輸出端口分別與電容C22的正極和電阻R15的一端相連，電阻R15的另一端和可控精密穩(wěn)壓源Q1的正極、參考極均與控制模塊的+2.5V參考電壓相連，可控精密穩(wěn)壓源Q1的負(fù)極、電容C22的負(fù)極、電容C21的負(fù)極以及第二穩(wěn)壓芯片U6的負(fù)極均接地。

進(jìn)一步的，所述數(shù)碼管顯示模塊包括兩片74LS244芯片以及八個(gè)數(shù)碼管，一片74LS244的一端控制每個(gè)數(shù)碼管的八段碼顯示數(shù)字，另一端連接到控制模塊，另一片74LS244的一端控制八個(gè)數(shù)碼管的選通，接到控制模塊上。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述的基于PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)的無(wú)葉風(fēng)扇系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

(1)通過(guò)按鍵輸入模塊將初始設(shè)定風(fēng)速值輸入給控制模塊；同時(shí)壓力傳感器模塊檢測(cè)大氣氣壓值，并氣壓值轉(zhuǎn)換為電壓值模擬量，串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊將電壓值模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將該數(shù)字量傳遞給控制模塊；

(2)為了讓電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出值能夠穩(wěn)定在的初始設(shè)定風(fēng)速值上，采用閉環(huán)控制策略，其表達(dá)式為：

其中，n為時(shí)間；u(n)為n采樣時(shí)刻輸出的控制變量；K_P為比例調(diào)節(jié)系數(shù)；e(n)為n采樣時(shí)刻給定值與被控變量之間的偏差；T為PID控制采樣周期；T_I為積分時(shí)間常數(shù)；T_D為微分時(shí)間常數(shù)；e(n-1)為n-1采樣時(shí)刻給定值與被控變量之間的偏差；u₀為PID調(diào)節(jié)開(kāi)始之前瞬間執(zhí)行器的輸入控制信號(hào)，為固定值。

本發(fā)明的有益效果如下：1.本發(fā)明采用負(fù)反饋結(jié)構(gòu)，有效提高了輸出電流的穩(wěn)定性。2.本發(fā)明采用了PID控制處理，使風(fēng)速在很多使用場(chǎng)合下均能自動(dòng)穩(wěn)定。3.本發(fā)明核心控制采用MSP430的MCU，使得工作電壓和電流都不大，確保了電路的安全性。4.本發(fā)明采用了MCU作為核心控制，使得電路的能耗降低，節(jié)約能源。5.本發(fā)明采用了單片機(jī)作為核心控制，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。6.本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了風(fēng)速的任意調(diào)節(jié)，使用更方便。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中降壓模塊電路圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中壓力傳感器模塊電路圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例中偏置跟隨模塊電路圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例中串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊電路圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)碼管顯示模塊電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種基于PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)的無(wú)葉風(fēng)扇系統(tǒng)，包括數(shù)碼管顯示模塊、按鍵輸入模塊壓力傳感器模塊、偏置跟隨模塊、串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、風(fēng)扇電機(jī)、降壓模塊、控制模塊、第一開(kāi)關(guān)電源、第二開(kāi)關(guān)電源；所述第一開(kāi)關(guān)電源將220V市電轉(zhuǎn)化為24V電壓，所述第二開(kāi)關(guān)電源將220V市電轉(zhuǎn)化為12V電壓；所述壓力傳感器模塊、偏置跟隨模塊、串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊以及控制模塊依次相連，所述第一開(kāi)關(guān)電源與風(fēng)扇電機(jī)相連，風(fēng)扇電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊相連，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、數(shù)碼管顯示模塊、按鍵輸入模塊以及降壓模塊均與控制模塊相連，第二開(kāi)關(guān)電源與降壓模塊相連；所述壓力傳感器模塊用于將氣壓值轉(zhuǎn)換為電壓值模擬量，偏置跟隨模塊將電壓值模擬量進(jìn)行偏置跟隨，得到穩(wěn)定電壓，串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊將穩(wěn)定電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將該數(shù)字量傳遞給控制模塊，控制模塊將該數(shù)字量顯示在數(shù)碼管顯示模塊上，通過(guò)按鍵輸入模塊將設(shè)定風(fēng)速值輸入給控制模塊，控制模塊控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)控制模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)扇電機(jī)的PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)。進(jìn)一步的，所述控制模塊為MSP430F5438。

如圖2所示，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊包括電阻R1-R3、發(fā)光二極管LED1、光耦U2A、二極管D1-D2和莫斯管，電阻R1的一端與控制模塊的3.3V電源端口相連，電阻R1的一端與發(fā)光二極管LED1的正極相連，發(fā)光二極管LED1的負(fù)極與光耦U2A的陽(yáng)極相連，光耦U2A的陰極與控制模塊的I/O端口相連，光耦U2A的基極與電阻R2的一端相連，光耦U2A的發(fā)射極分別與電阻R3的一端和莫斯管的柵極相連，電阻R2的另一端與二極管D1的負(fù)極相連，二極管D1的正極、二極管D2的負(fù)極以及莫斯管的漏極均與風(fēng)扇電機(jī)的負(fù)極相連，風(fēng)扇電機(jī)的正極與第一開(kāi)關(guān)電源相連，莫斯管的源極、電阻R3的另一端以及二極管D2的正極均接地。該模塊通過(guò)單片機(jī)控制輸出PWM波，輸入到JH1，通過(guò)程序控制PWM波占空比達(dá)到調(diào)速的效果。TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機(jī)，可控硅系統(tǒng)設(shè)備，測(cè)量?jī)x器，影印機(jī)，自動(dòng)售票，家用電器，如風(fēng)扇，加熱器等電路之間的信號(hào)傳輸，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，減化電路設(shè)計(jì)。

如圖3所示，所述降壓模塊包括降壓芯片U3、二極管D3-D4、肖特基二極管D5、電容C3-C7、電阻R41-R44、發(fā)光二極管LED2、電感L1；二極管D3的一端與第二開(kāi)關(guān)電源相連，二極管D3的另一端、二極管D4的一端、電容C7的一端以及降壓芯片U3的電源端口均與電阻R42的一端相連，電阻R42的另一端分別與降壓芯片U3的DR1端口、SC端口以及IPK端口相連，電容C6的正極和電阻R41的一端相連，電阻R41的另一端與發(fā)光二極管LED2的正極相連，發(fā)光二極管LED2的負(fù)極接地，降壓芯片U3的SE端口分別與肖特基二極管D5的負(fù)極和電感L1的一端相連，電感L1的另一端分別與電容C5的一端、電容C3的正極以及電阻R43的一端相連，電容C3的正極作為+5V輸出端口，降壓芯片U3的TC端口與電容C4的一端相連，電阻R43的另一端和電阻R44的一端相連后接降壓芯片U3的FB端口，二極管D4的正極、電容C6的負(fù)極、電容C7的另一端、降壓芯片U3的GND端口、電容C4的另一端、肖特基二極管D5的正極、電容C5的另一端、電容C3的負(fù)極以及電阻R44的另一端均接地；所述降壓芯片U3為MC34063A。降壓模塊利用MC34063降壓電路實(shí)現(xiàn)降壓，工作電壓經(jīng)過(guò)保護(hù)電路二極管和濾波電路后，進(jìn)入由MC34063組成的降壓電路當(dāng)中，輸出5V電壓。降壓芯片U3可以采用MC34063的產(chǎn)品，MC34063降壓電路的工作原理：

比較器的反相輸入端(腳5)通過(guò)外接分壓電阻R43、R44監(jiān)視輸出電壓。其中，輸出電壓Uo＝1.25(1+R44/R43)由公式可知輸出電壓。僅與電阻R43、R44數(shù)值有關(guān)，因1.25V為基準(zhǔn)電壓，恒定不變。若R43、R44阻值穩(wěn)定，U。亦穩(wěn)定。

腳5電壓與內(nèi)部基準(zhǔn)電壓1.25V同時(shí)送入內(nèi)部比較器進(jìn)行電壓比較。當(dāng)腳5的電壓值低于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1.25V)時(shí)，比較器輸出為跳變電壓，開(kāi)啟R—S觸發(fā)器的S腳控制門(mén)，R—S觸發(fā)器在內(nèi)部振蕩器的驅(qū)動(dòng)下，Q端為“1”狀態(tài)(高電平)，驅(qū)動(dòng)管T2導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管T1亦導(dǎo)通，使輸入電壓Ui向輸出濾波器電容Co充電以提高U。，達(dá)到自動(dòng)控制U。穩(wěn)定的作用。

當(dāng)腳5的電壓值高于內(nèi)部基準(zhǔn)電壓(1.25V)時(shí)，R—S觸發(fā)器的S腳控制門(mén)被封鎖，Q端為“0”狀態(tài)(低電平)，T2截止，T1亦截止。

振蕩器的Ipk輸入(腳7)用于監(jiān)視開(kāi)關(guān)管T1的峰值電流，以控制振蕩器的脈沖輸出到R—S觸發(fā)器的Q端。

腳3外接振蕩器所需要的定時(shí)電容CT電容值的大小決定振蕩器頻率的高低，亦決定開(kāi)關(guān)管T1的通斷時(shí)間。

如圖4所示，壓力傳感器模塊包括插座J1、二極管D6、電容C8-C11、第一穩(wěn)壓芯片U1和壓力傳感器；壓力傳感器的第一引腳、第一穩(wěn)壓芯片U1的輸出端、電容C9的正極以及電容C10的一端均與+5V電源端口相連，壓力傳感器的第二引腳、電容C10的另一端、電容C9的負(fù)極、電容C11的一端、第一穩(wěn)壓芯片U1的接地端、電容C8的一端、二極管D6的正極以及插座J1的第二端口均接地，電容C8的另一端、二極管D6的負(fù)極、插座J1的第三端口以及第一穩(wěn)壓芯片U1的輸入端均接12V電壓，壓力傳感器的第三引腳和電容C11的另一端均與插座J1的第一端口相連。該模塊其作用和原理為：輸入12V電壓，經(jīng)過(guò)保護(hù)和濾波，三端穩(wěn)壓電路輸出5V電壓給壓力傳感器供電，壓力傳感器可輸出0到4.5V電壓。Ua7805為三端穩(wěn)壓器，用于將12V電壓轉(zhuǎn)化為5V電壓，之所以這樣做，是因?yàn)閴毫鞲衅鞯墓ぷ麟妷簽?V。所述壓力傳感器可以采用MPXV7002DP的產(chǎn)品，但不限于此。

Ua 7805三端穩(wěn)壓集成電路，電子產(chǎn)品中，常見(jiàn)的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78××系列和負(fù)電壓輸出的79××系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO-220的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。

在78**、79**系列三端穩(wěn)壓器中最常應(yīng)用的是TO-220和TO-202兩種封裝。

從正面看①②③引腳從左向右按順序標(biāo)注，接入電路時(shí)①腳電壓高于②腳，③腳為輸出位。如對(duì)于78**正壓系列，①腳高電位，②腳接地，③腳為輸出位；而對(duì)于79**負(fù)壓系列，①腳接地，②腳接負(fù)電壓，③腳為輸出位。

此外，還應(yīng)注意，散熱片總是和最低電位的第②腳相連。這樣在78**系列中，散熱片和②腳(地)連接，而在79**系列中，散熱片卻和②腳(輸入端)連接。

如圖5所示，所述偏置跟隨模塊包括運(yùn)放U1A、運(yùn)放U1B、運(yùn)放U1C、運(yùn)放U1D、插座J2、電阻R4-R14、二極管D7-D8、電容C12-C14；插座J2與插座J1相連，插座J2的第三端口分別與二極管D7的負(fù)極、電阻R4的一端以及運(yùn)放U1B的負(fù)極輸入端相連，二極管D7的正極接地，電阻R4的另一端與運(yùn)放U1B的輸出端相連，電阻R6的一端和電阻R5的一端均與運(yùn)放U1B的正極輸入端相連，電阻R5的另一端接地，電阻R6的另一端分別與運(yùn)放U1A的負(fù)極輸入端、電阻R7的一端和電阻R11的一端相連，電阻R7的另一端與運(yùn)放U1A的輸出端相連，運(yùn)放U1A的正電源端和電容C12的一端分別與+12V電壓相連，電容C12的另一端接地，運(yùn)放U1A的負(fù)電源端和電容C13的一端分別與-12V電壓相連，電容C13的另一端接地，電阻R8的一端與運(yùn)放U1A的輸出端正極輸入端相連，電阻R8的另一端接地，電阻R11的另一端分別與電阻R12的一端、電阻R13的一端和運(yùn)放U1C的正極輸入端相連，電阻R12的另一端與控制模塊的+2.5V電壓相連，電阻R13的另一端接地，電阻R14的一端與運(yùn)放U1C的輸出端相連，運(yùn)放U1C的負(fù)極輸入端、電阻R14的另一端以及二極管D8的負(fù)極均與插座J2的第一端口相連，二極管D8的負(fù)極接地，電阻R10的一端與運(yùn)放U1C的輸出端，電阻R10的另一端、運(yùn)放U1D的負(fù)極輸入端以及電容C14的另一端均與控制模塊的+2.5V電壓相連，電容C5的另一端接地，電阻R9的一端和運(yùn)放U1D的正極輸入端均與控制模塊的參考+2.5V電壓相連，電阻R9的另一端接地，插座J2的第二端口與控制模塊的I/O端口相連。另外偏置跟隨模塊其作用是：經(jīng)過(guò)放大電路后的電壓輸入到運(yùn)放電路中，經(jīng)過(guò)電壓跟隨，加上一個(gè)2.5V分得的偏置電壓，再經(jīng)過(guò)電壓跟隨和二極管穩(wěn)壓后，輸入到ADS7950的一個(gè)通道中。原理：上一步得到的2.5V基準(zhǔn)電壓還不是太穩(wěn)定，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)電壓跟隨器得到穩(wěn)定的2.5V電壓，之所以加入此偏置電壓是因?yàn)锳DC的輸入電壓必須為正。

如圖6所示，所述串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊包括第二穩(wěn)壓芯片U6、電容C21-C22、電阻R15、可控精密穩(wěn)壓源Q1；第二穩(wěn)壓芯片U6的輸入端口和電容C21的正極均與+12V電壓相連，第二穩(wěn)壓芯片U6的輸出端口分別與電容C22的正極和電阻R15的一端相連，電阻R15的另一端和可控精密穩(wěn)壓源Q1的正極、參考極均與控制模塊的+2.5V參考電壓相連，可控精密穩(wěn)壓源Q1的負(fù)極、電容C22的負(fù)極、電容C21的負(fù)極以及第二穩(wěn)壓芯片U6的負(fù)極均接地。該模塊使用LM1117-5V，是三端線(xiàn)性穩(wěn)壓元件，用于將12V電壓轉(zhuǎn)為5V電壓，TL431為2.5V穩(wěn)壓二極管。

LM1117是一個(gè)低壓差電壓調(diào)節(jié)器系列。其壓差在1.2V輸出，負(fù)載電流為800mA時(shí)為1.2V。它與國(guó)家半導(dǎo)體的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)器件LM317有相同的管腳排列。LM1117有可調(diào)電壓的版本，通過(guò)2個(gè)外部電阻可實(shí)現(xiàn)1.25～13.8V輸出電壓范圍。另外還有5個(gè)固定電壓輸出(1.8V、2.5V、2.85V、3.3V和5V)的型號(hào)。本次實(shí)驗(yàn)中使用的是LM1117-5V，也就是穩(wěn)壓值為5V。

如圖7所示，所述數(shù)碼管顯示模塊包括兩片74LS244芯片以及八個(gè)數(shù)碼管，一片74LS244的一端控制每個(gè)數(shù)碼管的八段碼顯示數(shù)字，另一端連接到控制模塊，另一片74LS244的一端控制八個(gè)數(shù)碼管的選通，接到控制模塊上。該模塊包括兩片74LS244芯片以及八個(gè)數(shù)碼管，一片74LS244的一端控制每個(gè)數(shù)碼管的八段碼顯示數(shù)字，另一端連接到控制模塊，另一片74LS244的一端控制八個(gè)數(shù)碼管的選通，接到控制模塊上。

74LS244為3態(tài)8位緩沖器，一般用作總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器。74LS244沒(méi)有鎖存的功能。地址鎖存器就是一個(gè)暫存器，它根據(jù)控制信號(hào)的狀態(tài)，將總線(xiàn)上地址代碼暫存起來(lái)。8086/8088數(shù)據(jù)和地址總線(xiàn)采用分時(shí)復(fù)用操作方法，即用同一總線(xiàn)既傳輸數(shù)據(jù)又傳輸?shù)刂贰?/p>

它主要用于三態(tài)輸出，作為地址驅(qū)動(dòng)器、時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器、總線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器和定向發(fā)送器等。74Ls244真值表如下：

其中，L表示低電平；H表示高電平；X表示不定狀態(tài)；Z表示高阻態(tài)。

74LS244作為單向三態(tài)數(shù)據(jù)緩沖器，當(dāng)G1,G2都為低電平時(shí)，輸出電壓等于輸入電壓，之所以不將MSP430的輸出直接與三極管基極相連，是因?yàn)镸SP430輸出高電平時(shí)侯的輸出電流為-6mA，那么此時(shí)的基極電壓將變?yōu)?.7V+1.02kohm*6mA＝8.82V,大于了發(fā)射極電壓5V，此時(shí)三極管會(huì)處于截止?fàn)顟B(tài)，不能導(dǎo)通，達(dá)不到想要的效果。

本發(fā)明的另一目的是提供一種利用上述的基于PID負(fù)反饋調(diào)節(jié)的無(wú)葉風(fēng)扇系統(tǒng)的控制方法，包括如下步驟：

(1)通過(guò)按鍵輸入模塊將初始設(shè)定風(fēng)速值輸入給控制模塊；同時(shí)壓力傳感器模塊檢測(cè)大氣氣壓值，并氣壓值轉(zhuǎn)換為電壓值模擬量，串口A(yíng)D轉(zhuǎn)換模塊將電壓值模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并將該數(shù)字量傳遞給控制模塊；

(2)為了讓電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊的輸出值能夠穩(wěn)定在的初始設(shè)定風(fēng)速值上，采用閉環(huán)控制策略，其表達(dá)式為：

其中，n為時(shí)間；u(n)為n采樣時(shí)刻輸出的控制變量；K_P為比例調(diào)節(jié)系數(shù)；e(n)為n采樣時(shí)刻給定值與被控變量之間的偏差；T為PID控制采樣周期；T_I為積分時(shí)間常數(shù)；T_D為微分時(shí)間常數(shù)；e(n-1)為n-1采樣時(shí)刻給定值與被控變量之間的偏差；u₀為PID調(diào)節(jié)開(kāi)始之前瞬間執(zhí)行器的輸入控制信號(hào)，為固定值。