基于单片机的风洞模型姿态控制系统设计与实现

本篇文章主要探讨了在单片机与DSP（数字信号处理器）技术背景下，如何设计一个基于单片机的风洞模型姿态控制系统。风洞作为一种关键的航空航天研究工具，用于模拟飞行器在不同气流条件下的性能，对于飞行器设计至关重要。传统的风洞控制系统通常依赖于计算机和其他硬件资源，包括风速和模型姿态的精确控制。 文章的核心部分着重介绍了硬件的构成和工作原理。系统的核心控制器是单片机，比如Atmel公司的AT89C52，这是一种51系列的增强型单片机，拥有8K Flash ROM、多个定时计数器和足够的RAM，确保了系统的稳定性和运算能力。单片机通过串行通信方式与FB900C系列角位传感器和变送器相连，后者采用自整角机或旋转变压器作为检测元件，利用最新的检测技术提供高精度的角度测量。 系统设计中，模型的姿态（攻角α和侧滑角β）的测量和控制是关键。用户可以通过键盘设定目标角度，然后单片机接收反馈并计算所需调整的角度，驱动步进电机精确转动模型，同时实时显示当前姿态。步进电机的控制通过P1.0~P1.3四个口线实现，分别负责输出脉冲信号和方向信号，确保电机按照指令进行精确的动作。 本文的重点在于介绍如何替换传统光电编码器，采用成本更低、更易于集成的自整角机和变送器，提升风洞模型姿态控制系统的可靠性和性价比。通过这样的设计，可以简化硬件配置，降低系统复杂性，提高风洞实验的效率和准确性，对于推进航空领域的研发工作具有实际价值。