智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)[特制材料]

1、智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)摘 要隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，溫度測(cè)量控制系統(tǒng)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)及人們的日常生活中生活中扮演著一個(gè)越來(lái)越重要的角色，它對(duì)人們的生活有很大的影響，所以溫度采集控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究有十分重要的意義。 近年來(lái)，電風(fēng)扇增設(shè)了各種新功能，既彰顯了個(gè)性，也在無(wú)形中提高了檔次。電風(fēng)扇的自動(dòng)控制，能夠解決夏天人們晚上熟睡，由于夜里溫度低導(dǎo)致受涼，或者從睡夢(mèng)醒來(lái)親自開(kāi)關(guān)電風(fēng)扇的問(wèn)題，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，本文中智能風(fēng)扇的設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為核心，巧妙利用溫度傳感器，及時(shí)準(zhǔn)確的采集環(huán)境溫度，利用雙向晶閘管進(jìn)行無(wú)極調(diào)速，把智能控制技術(shù)用于家用電器的控制中，能夠根據(jù)周圍環(huán)境的溫度對(duì)風(fēng)速進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。

2、 關(guān)鍵詞： AT89C51單片機(jī)，溫度傳感器DS18B20，七段晶體數(shù)碼管目 錄1 緒論12 芯片介紹12.1 AT89C51單片機(jī)介紹12.2 溫度傳感器DS18B20介紹42.3 DS18B20的溫度處理方法53 硬件電路及系統(tǒng)原理分析63.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)63.2 功能描述63.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路83.4 鍵盤控制電路83.5數(shù)碼管顯示電路93.6 電機(jī)調(diào)速電路103.6.1 電機(jī)調(diào)速原理103.6.2 電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)113.7 報(bào)警電路124 控制器軟件設(shè)計(jì)124.1 主程序124.2 溫度傳感器面模塊134.3 電機(jī)調(diào)速與控制子程序145仿真結(jié)果15結(jié) 論17致 謝18參考文獻(xiàn)1

3、9附錄20clb借鑒1 緒論隨著空調(diào)在日常生活中的普遍應(yīng)用，很容易想到電風(fēng)扇會(huì)為空調(diào)的社會(huì)淘汰品，其實(shí)經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的考驗(yàn)和證實(shí)，事實(shí)并非如此。雖然空調(diào)產(chǎn)品仍然具有很強(qiáng)大的生命力，但是電風(fēng)扇在市場(chǎng)的驗(yàn)證下也顯示著它的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，并且其銷售在不停的復(fù)蘇具有很大的發(fā)展空間。據(jù)市場(chǎng)調(diào)查，電風(fēng)扇的不停復(fù)蘇主要在于以下三個(gè)方面：一是電風(fēng)扇雖然沒(méi)有空調(diào)機(jī)的強(qiáng)大的制冷功能，而電風(fēng)扇是直接取風(fēng)，風(fēng)力更加溫和，比較適合老年人、兒童以及體質(zhì)虛弱的人使用。二是電風(fēng)扇經(jīng)過(guò)多年的市場(chǎng)使用，較合適人們的使用習(xí)慣，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，安裝簡(jiǎn)易。三是電風(fēng)扇比起空調(diào)產(chǎn)品而言，其價(jià)格低廉，相對(duì)省電，更容易進(jìn)入老百姓的家庭。隨著人們生

4、活水平及科技水平的不斷提高，現(xiàn)在急用電器在款式、功能等方面日益求精，并朝著健康、安全、多功能、節(jié)能等方向發(fā)展。過(guò)去的電器不斷地顯露其不足之處，電風(fēng)扇作為家用電器也是其中一員，同樣存在類似的問(wèn)題。傳統(tǒng)的電風(fēng)扇較為突出的缺點(diǎn)是：一是風(fēng)扇的風(fēng)力大小不能根據(jù)溫度的變化自動(dòng)的調(diào)節(jié)風(fēng)速，對(duì)于那些晝夜溫差比較大的地區(qū)，這個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速就顯得尤其重要了，特別是人們?cè)谑焖瘯r(shí)常常沒(méi)有察覺(jué)到夜間的溫度變換，那樣既浪費(fèi)時(shí)間而且容易引起感冒。二是傳統(tǒng)的風(fēng)扇是機(jī)械式的定時(shí)方式，機(jī)械式的定時(shí)方式常常伴隨著很大的機(jī)械運(yùn)功的聲音。三是傳統(tǒng)的電風(fēng)扇沒(méi)有遠(yuǎn)程遙控控制電風(fēng)扇的功能，對(duì)于平時(shí)需要調(diào)節(jié)風(fēng)速，而又不想走進(jìn)風(fēng)扇帶來(lái)的很多不便

5、。所以設(shè)計(jì)了這一款。我們都知道，傳統(tǒng)電風(fēng)扇采用機(jī)械方式進(jìn)行控制，功能少、噪音大、各檔的風(fēng)速變化大，況且，檔速調(diào)換也不方便。而基于AT89C51單片機(jī)的智能電風(fēng)扇調(diào)速器的設(shè)計(jì)，巧妙的利用紅外線遙控技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、無(wú)極調(diào)速技術(shù)和溫度傳感技術(shù)，把智能控制技術(shù)應(yīng)用于家用電器的控制中，將電風(fēng)扇的點(diǎn)擊轉(zhuǎn)速作為被控制量，由單片機(jī)分析采集到的數(shù)字溫度信號(hào)，再通過(guò)可控硅對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)速，從而達(dá)到自動(dòng)調(diào)整風(fēng)速的效果。2 芯片介紹2.1 AT89C51單片機(jī)介紹AT89C51個(gè)引腳功能介紹如圖1所示圖1 AT89C51引腳圖VCC：AT89C51電源正端輸入，接+5V。VSS：電源地端。XTAL1：?jiǎn)涡酒到y(tǒng)時(shí)

6、鐘的反相放大器輸入端。XTAL2：系統(tǒng)時(shí)鐘的單項(xiàng)放大器輸出端，一般在設(shè)計(jì)上只要在XTAL1和XTAL2上接上石英振蕩器晶體系統(tǒng)就可以工作了，此外可以在兩引腳與地之間加入30PF的小電容，可以是系統(tǒng)更穩(wěn)定，避免噪聲干擾兒死機(jī)。 RESET：AT89C51的重置引腳，高電平工作，只要對(duì)晶片重置時(shí)，只要對(duì)此引腳電平升之高電平并保持兩個(gè)機(jī)器周期以上的時(shí)間，AT89C51便能完成系統(tǒng)重置的各項(xiàng)動(dòng)作，使得內(nèi)部特殊功能寄存器之間的內(nèi)容均被設(shè)成已知狀態(tài)，并且只地址0000H處開(kāi)始讀入程序代碼執(zhí)行程序。 EA/VPP：“EA”表示存取外部程序代碼之意，低電平有效，也就是當(dāng)此引腳低電平后，系統(tǒng)會(huì)取用外部的程序代碼

7、（存于外部EPROM中）來(lái)執(zhí)行程序。因此在8031級(jí)8032中，EA引腳必須接低電平，因?yàn)槠鋬?nèi)部無(wú)程序存儲(chǔ)空間。如果是使用8751內(nèi)部程序空間時(shí)，此引腳要接成高電平。此外，在將程序代碼燒錄至8751內(nèi)部EPROM時(shí)，可以利用此引腳輸入。ALE/PROG：ALE表示地址鎖存器啟用信號(hào)。AT89C51可以利用這支引腳來(lái)觸發(fā)外部的8位鎖存器（74LS373），將端口0的地址總線（A0A7）鎖進(jìn)鎖存器中，因?yàn)锳T89C51是以多工的方式送出地址及數(shù)據(jù)。所以程序執(zhí)行時(shí)ALE引腳的輸出頻率約是系統(tǒng)頻率的1/6，因此可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)其他周邊晶片的時(shí)機(jī)輸入。此外在燒錄8751程序代碼時(shí)，此引腳會(huì)當(dāng)成程序規(guī)劃的特殊

8、功能來(lái)使用。PSEN：程序存儲(chǔ)啟用，當(dāng)8051被設(shè)成為讀取外部程序代碼工作模式是（EA=0），會(huì)公出此信號(hào)以便取得程序代價(jià)，通常這支腳是接到EPROM的OE腳。AT89C51可以利用PSEN及RD引腳分別啟用存在外部的RAM與EPROM，是的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器可以合并在一起而共用64K的定址范圍。PORAT0（P0.0P0.7）：端口0是一個(gè)8位寬的開(kāi)路基極雙向輸出入端口，共有8個(gè)位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，因此類推。其他三個(gè)I/O端口（P!、P2、P3）則不具有此電路組態(tài)，而是內(nèi)部有一提升電路，P0在做I/O用時(shí)可以推動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載。如果當(dāng)EA引腳為低電平時(shí)，P0就以多工方

9、式提升地址總線（A0A7）及數(shù)據(jù)總線（D0D7）設(shè)計(jì)者必須外加鎖存器將端口0送出的地址鎖存住成為A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成已完整的16位地址總線，而定址到6KB的外部存儲(chǔ)器空間。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載，同樣的若將端口1的輸出設(shè)為高電平，變速由此端口來(lái)輸入數(shù)據(jù)。如果是使用8052或是8032的話，P1.0又當(dāng)定時(shí)器2的外部脈沖輸入腳，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中斷輸入的觸發(fā)腳位。 PORT2（P2.0p2.7）：端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個(gè)引腳可以推動(dòng)4

10、個(gè)LS的TTl 負(fù)載，若將端口2的輸入設(shè)為高電平時(shí)，此端口便能當(dāng)成輸入端口來(lái)使用。P2除了做一般I/O端口使用外，若是在AT89C51擴(kuò)充外接程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，也提升地址總線的高字節(jié)A8A15，這個(gè)時(shí)候P2變不能當(dāng)作I/O來(lái)使用了。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，其輸出緩沖器可以推動(dòng)4個(gè)TTL負(fù)載，同時(shí)還多工作在其他的額外特殊功能，包括串行通信、外部中斷控制、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)控制外部數(shù)據(jù)內(nèi)容的讀取會(huì)寫入控制等功能。其引腳分配如下：P3.0：RXD，串行通信輸入。P3.1：TXD，串行通信輸入。P3.2：INT0：外部中斷0輸入。P3.3：INT1，外部

11、中斷1輸入P3.4：T0，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器0輸入P3.5：T1，計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器1輸入P3.6：WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的寫入信號(hào)。P3.6：RD，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的讀取信號(hào)。2.2 溫度傳感器DS18B20介紹DS18B20溫度傳感器是美國(guó)達(dá)拉斯半導(dǎo)體公司推出的應(yīng)用單總線技術(shù)的數(shù)字溫度傳感器。該期間將半導(dǎo)體溫敏器件、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)區(qū)等做在一個(gè)很小的繼承電路芯片上。本設(shè)計(jì)溫度傳感器之所以選擇單線數(shù)字器件DS18B20，是在經(jīng)過(guò)多方面比較和考慮后決定的，主要有以下放慢的原因：（1）系統(tǒng)的特性：測(cè)溫范圍為-55C+125C，測(cè)溫精度為士0.5C；溫度轉(zhuǎn)換精度912位可變，能夠直接將溫度轉(zhuǎn)換值以16位二進(jìn)制數(shù)碼的方

12、式串行輸出：12位精度轉(zhuǎn)換的最大時(shí)間為750MS：可以銅鎖數(shù)據(jù)線供電，具有超低功耗工作方式。（2）系統(tǒng)成本：由于計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，新型大規(guī)模繼承電路功能越來(lái)越強(qiáng)大，體積越來(lái)越小，而價(jià)格越來(lái)越低。一支DS18B20的體積與普通三極管相差無(wú)幾，價(jià)格只有十元人民幣左右。（3）系統(tǒng)復(fù)雜度：由于DS18B20是單總線器件，微處理器與其接口時(shí)僅需要一個(gè)I/O端口且一條總線上尅掛接幾十個(gè)DS18B20，測(cè)溫時(shí)無(wú)需任何外部原件，因此，與模擬傳感器相比，可以大大減少接線的數(shù)量，降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，減少工程的實(shí)施量。（4）系統(tǒng)的調(diào)試和維護(hù)：由于引線的減少，使得系統(tǒng)接口大為簡(jiǎn)化，給系統(tǒng)的調(diào)試帶來(lái)方便。同時(shí)

13、因?yàn)镈S18B20是全數(shù)字器件，故障率低，抗干擾強(qiáng)，因此，減少了系統(tǒng)的日常維護(hù)工作。DS18B20溫度傳感器只有三根外引線：?jiǎn)尉€數(shù)據(jù)傳輸總線端口DQ，外供電源線VDD，共用地線GND。DS18B20有兩種供電方式：一種為數(shù)據(jù)線供電方式，因此VDD接地，它是通過(guò)內(nèi)部電容在空閑時(shí)從數(shù)據(jù)線獲得能量，來(lái)完成溫度轉(zhuǎn)換，相應(yīng)的完成溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。這種情況下，用單片機(jī)的一個(gè)I/O口完成對(duì)DS18B20總線的上拉。另一種外部供電方式（VDD接+5V），響應(yīng)的完成溫度測(cè)量的時(shí)間較短?？梢赃x用LM324A運(yùn)算放大器作為溫度傳感器，將其設(shè)計(jì)成比例控制調(diào)節(jié)器，輸出電壓與熱敏電阻的阻值成正比，但這種方案需要多次檢測(cè)后

14、方可使采樣精確，過(guò)于煩瑣。所以我采用更為優(yōu)秀的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它可以直接將模擬溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，降低了電路的復(fù)雜程度，提高了電路的運(yùn)行質(zhì)量。2.3 DS18B20的溫度處理方法DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過(guò)簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來(lái)源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所

15、掛接的DS18B20供電，而無(wú)需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來(lái)了更方便的使用和更令人滿意的效果。 DS18B20簡(jiǎn)介：（1）獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0 +5.5 V。（4）測(cè)溫范圍：-55 +125 。固有測(cè)溫分辨率為0.5 。（5）通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。（7）支持

16、多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。（8）負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。DS18B20直接將測(cè)量溫度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量提交給單片機(jī)，工作時(shí)必須嚴(yán)格遵守單總線器件的工作時(shí)序。表1 DS18B20溫值轉(zhuǎn)換變溫度值/數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）數(shù)字輸出（二進(jìn)制）+12507D0H0000 0111 1101 0000+850550H0000 0001 0101 0000+26.6250191H0000 0001 1001 0001+10.12500A2H0000 0000 1010 0010+0.50008H0000 0000 0000 10

17、0000000H0000 0000 0000 0000-0.5FFF8H1111 1111 1111 1000-10.125FF5EH1111 1111 0110 1110-25.625FF6FH1111 1111 0110 1111-55FC90H1111 1100 1001 00003 硬件電路及系統(tǒng)原理分析3.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖2所示。 圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，由數(shù)字溫度傳感器DS18B20溫度、單位選擇、電機(jī)調(diào)速電路和蜂鳴器報(bào)警電路組成。通過(guò)鍵盤可以控制系統(tǒng)為幾個(gè)不同的工作狀態(tài)，失眠狀態(tài)、自動(dòng)擋以及其他幾個(gè)檔位進(jìn)行工作。3.2 功能描述傳統(tǒng)電風(fēng)扇

18、供電采用的是220V交流電，電機(jī)轉(zhuǎn)速分為幾個(gè)檔位，通過(guò)人工手動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到改變風(fēng)速的目的。每改變一次風(fēng)力，都要有人的參與這樣就會(huì)帶來(lái)不便。本設(shè)計(jì)是以AT89C51單片機(jī)為控制中心，主要通過(guò)提取溫度傳感器DS18B20得到的溫度以及內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)控制電風(fēng)扇的開(kāi)關(guān)及轉(zhuǎn)速的變化。電風(fēng)扇可工作在兩種狀態(tài)：手動(dòng)調(diào)整狀態(tài)、自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)。手動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以手動(dòng)調(diào)節(jié)速度：自動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以通過(guò)溫度高低自動(dòng)調(diào)節(jié)速度：“溫度高，轉(zhuǎn)速快，溫度低，轉(zhuǎn)速慢”；本設(shè)計(jì)主要介紹根據(jù)溫度傳感器DS18B20所采用的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)速。P3.2在接通電源之后，CUP處于休眠狀態(tài)，當(dāng)用戶選擇了相應(yīng)的按鍵及檔位（自動(dòng)擋，一檔

19、，二檔，三檔）之后，風(fēng)扇就進(jìn)入了相應(yīng)的工作狀態(tài)。本風(fēng)扇系統(tǒng)的自動(dòng)擋是通過(guò)數(shù)字溫度傳感器DS18B20測(cè)量環(huán)境溫度，在測(cè)量完溫度之后，通過(guò)LED數(shù)碼管顯示出實(shí)時(shí)溫度，第四位顯示的是當(dāng)前溫度的警告信息。處于一檔進(jìn)行工作：E標(biāo)識(shí)溫度稍高一點(diǎn)（3035度之間），用二檔工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快一點(diǎn)，降溫快：F標(biāo)識(shí)溫度很高（37度以上），應(yīng)該讓風(fēng)扇處于最快的轉(zhuǎn)速，以快速的降低溫度。還有一位數(shù)碼管是單獨(dú)的顯示檔位的。系統(tǒng)總電路圖如圖3所示。圖3 系統(tǒng)總體原理圖3.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路在設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中?？刂坪诵氖茿T89C51 單片，它有32個(gè)I/O口，片內(nèi)含4K FLASH 工藝的程序存儲(chǔ)器，便于用電的方

20、式瞬間擦除和改寫，外部12MHZ晶振，一個(gè)指令周期為1微秒其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路、振蕩電路以及存儲(chǔ)器選擇模式（EA腳的高低電平選擇）電路圖如下圖4所示。 圖4 單片機(jī)最小系統(tǒng)3.4 鍵盤控制電路單片機(jī)系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及附帶的基本輸入設(shè)備，是人工干預(yù)的重要手段。按編碼方式可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤。按鍵組連接方式可分為鏈路連接式鍵盤和矩陣連接式鍵盤。獨(dú)立鍵盤：每個(gè)鍵互相獨(dú)立，各自與一條I/O線相連，CUP可直接讀取I/O線的高/低電平狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)四硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，判斷速度快，使用方便，多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場(chǎng)合。矩陣鍵盤：按鍵矩陣排列，各鍵處于矩陣行/列的節(jié)點(diǎn)處

21、。CUP通過(guò)對(duì)連在行（列）的I/O 送出已知電平的信號(hào)。然后讀取列（行）線的狀態(tài)信息。逐線掃描，得出鍵碼。其特點(diǎn)是按鍵多，占用I/O口線少，一個(gè)按鍵資源利用合理，但判鍵速度慢，多用于設(shè)置數(shù)字鍵，適用于鍵數(shù)多的場(chǎng)合。 鑒于以上獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤的特點(diǎn)，本系統(tǒng)使用鍵盤較少，對(duì)鍵盤的速度要求是很高，因此我們選擇獨(dú)立鍵盤作為本系統(tǒng)的輸入部分。如圖5所示。圖5 鍵盤控制系統(tǒng)3.5數(shù)碼管顯示電路 動(dòng)態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，有位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。位選數(shù)碼管采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。所謂動(dòng)態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管同都在顯示。動(dòng)態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一點(diǎn)，所以在選擇限流電阻應(yīng)略

22、小于靜態(tài)顯示電路中的。本設(shè)計(jì)一共用5個(gè)數(shù)碼管顯示：即前3個(gè)顯示溫度，第4個(gè)顯示溫度單位，第5個(gè)顯示檔位。通過(guò)單片機(jī)的P1口控制數(shù)碼管的段選信號(hào)，用P2口的P2.0到P2.4控制數(shù)碼管的位選。通過(guò)DS18B20采集溫度信號(hào)并作為單片機(jī)的輸入信號(hào)，根據(jù)輸入信號(hào)的不同，通過(guò)不同的軟件程序產(chǎn)生相應(yīng)的輸入信號(hào)來(lái)控制數(shù)碼管的顯示。數(shù)碼管顯示電路如圖6所示。圖6 數(shù)碼管顯示電路3.6 電機(jī)調(diào)速電路電機(jī)調(diào)速是整個(gè)控制裝置中的一個(gè)相當(dāng)重要的方面。通過(guò)控制改變雙向可控硅的導(dǎo)通角，使輸入端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各擋位風(fēng)速的無(wú)級(jí)調(diào)速。3.6.1 電機(jī)調(diào)速原理雙向可控

23、硅的導(dǎo)通條件如下：1）陽(yáng)-陰極間加正向電壓；2）控制極-陰極間加正向觸發(fā)電壓；3）陽(yáng)極電流IA 大于可控硅的最小維持電流IH。電風(fēng)扇的風(fēng)速設(shè)為從高到低5、4、3、2、1檔，各檔風(fēng)速都有一個(gè)限定值。在額定電壓、額定功率下，以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要求風(fēng)葉最大圓周上的線速度不大于2150m/min。且線速度可由下列公式求得 (1)式中，V為扇葉最大圓周上的線速度(m/min)，D為扇中的最大頂端掃出圓的直徑(mm)；n為電風(fēng)扇的最高轉(zhuǎn)速(r/min)。代入數(shù)據(jù)求得 1555r/min，取 =1250 r/min，又因?yàn)椋?2)取n1=875 r/min.則可得出五個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速值： =1250r/min

24、=1150r/min =1063r/min =980r/min =875r/min又由于負(fù)載上電壓的有效值 (3) 其中，u1為輸入交流電壓的有效值，為控制角。解得： =0 t=0ms =23.5 t=1.70ms =46.5 t=2.58ms =61.5 t=3.43ms =76.5 t=4.30ms以上計(jì)算出的是控制角和觸發(fā)時(shí)間，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)零點(diǎn)時(shí)，按照所求得的觸發(fā)時(shí)間延時(shí)脈沖，便可實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)速3.6.2 電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)電路中采用了雙向可控硅型光耦合MOC3041、集光電隔離、過(guò)零檢測(cè)、過(guò)零觸發(fā)等功能于一身，避免了輸入輸出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷，簡(jiǎn)化了輸出通道隔離2驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)

25、。所設(shè)計(jì)的可控硅觸發(fā)電路原理圖見(jiàn)圖2-3 。其中RL即為電機(jī)負(fù)載，其工作原理是：?jiǎn)纹瑱C(jī)響應(yīng)用戶的參數(shù)設(shè)置，在I/ O 口輸出一個(gè)高電平，經(jīng)反向器反向后，送出一個(gè)低電平，使光電耦合器導(dǎo)通， 同時(shí)觸發(fā)雙向可控硅，使工作電路導(dǎo)通工作。給定時(shí)間內(nèi),負(fù)載得到的功率為： (4)式中：P 為負(fù)載得到的功率，n 為給定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波個(gè)數(shù)： N 為給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù)； U 為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓有效值，I 為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流有效值。由式(1) 可知，當(dāng)U ，I ，N 為定值時(shí)， 只要改變n 值的大小即可控制功率的輸出，從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。風(fēng)

26、扇電機(jī)控制電路如圖7所示。圖7 風(fēng)扇電機(jī)控制電路3.7 報(bào)警電路蜂鳴器工作原理簡(jiǎn)介：當(dāng)控制端口通以不同頻率及不同占空比的信號(hào)時(shí)蜂鳴器將發(fā)出不同強(qiáng)度及不同頻率的聲音。由于其具有比傳統(tǒng)的喇叭體積小，價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)，所以此次提示音電路選用蜂鳴器。具體電路如8圖：圖8 蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)4 控制器軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用C語(yǔ)言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)，整體程序有主程序和顯示鍵盤掃描、紅外線接收以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。4.1 主程序 在主程序進(jìn)行初始化后，開(kāi)始反復(fù)檢測(cè)各模塊相關(guān)部門的緩沖區(qū)的標(biāo)志，如果緩沖區(qū)置位，說(shuō)明相應(yīng)的數(shù)據(jù)需要處理，然后主程序調(diào)用相應(yīng)的處理模塊。如圖9所示。如圖9 主程序流程圖4.2

27、 溫度傳感器面模塊如下圖10所示，主機(jī)控制DS18C20數(shù)字溫度傳感器完成溫度轉(zhuǎn)化工作次序經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：初始化好、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。單片機(jī)所用過(guò)得系統(tǒng)頻率問(wèn)12MHz。根據(jù)DS19B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序分別可編寫3個(gè)子程序：初始化子程序、寫子程序、讀子程序。圖10 數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖DS18B20芯片功能命令表2如下。表2 DS18B20功能命令表命令 功能描述 命令代碼CONVERT 開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換 44HREAD SCRATCHPAD 讀溫度寄存器（共9字節(jié)） BEHREAD ROM 讀DS18B20序列號(hào) 33HWRITE SCRATCH

28、PAD 將警報(bào)溫度值寫如暫存器第2、3字節(jié) 4EHMATCH ROM 匹配ROM 55HSEARCH ROM 搜索ROM F0HALARM SEARCH 警報(bào)搜索 ECH SKIP ROM 跳過(guò)讀序列號(hào)的操作 CCH READ POWER SUPPLY 讀電源供電方式：0為寄生電源，1為外電源 B4H4.3 電機(jī)調(diào)速與控制子程序本模塊采用雙向可控硅過(guò)零觸發(fā)方式，由單片機(jī)控制雙向可控硅的通斷。通過(guò)改變每個(gè)控制周期內(nèi)可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷電流完整全波信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)臺(tái)階負(fù)載功率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的。因?yàn)镮NTO信號(hào)反應(yīng)工頻電壓過(guò)零時(shí)刻，所以只要在中斷0的中斷服務(wù)程序中完成控制門的開(kāi)啟與關(guān)閉，并利用中服務(wù)次數(shù)

29、控制量n進(jìn)行計(jì)數(shù)和判斷，即每中斷一次，對(duì)n進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，如果n不等于0。保持控制電平為“1“，繼續(xù)打開(kāi)控制門；如果n=0，則是控制電平復(fù)位為”0“，關(guān)閉控制門，使可控硅的過(guò)零控制，從而達(dá)到按制量控制的效果，實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)。（1）中斷服務(wù)程序：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，INT0中斷標(biāo)志置位，禁止主程序 修改工作參數(shù)，然后開(kāi)始減1計(jì)數(shù)，判斷是否關(guān)斷可控硅，然后INT0中斷標(biāo)志位清零，還原初始化數(shù)據(jù)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，中斷返回（設(shè)1秒鐘通過(guò)波形數(shù)N=100）（2）回路控制執(zhí)行程序：主回路執(zhí)行程序的人任務(wù)是初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，確定電機(jī)工作參數(shù)Nmin/Nmax，并將其算成“有效過(guò)零脈沖”的個(gè)數(shù)；確定中斷

30、優(yōu)先級(jí)、開(kāi)中斷，為了保證正弦波的完成，工頻過(guò)零同步中斷INT0確定為高一級(jí)的中斷源電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖如圖11所示。圖11 電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖5仿真結(jié)果當(dāng)溫度小于30度時(shí)，風(fēng)速為1擋如圖12所示。如圖12 擋1示意圖當(dāng)溫度大于30度小于35度時(shí)，風(fēng)速為2擋 如圖13所示。如圖13 擋2示意圖當(dāng)溫度大于35度時(shí)，風(fēng)速為3擋。如圖14所示。如圖14 擋3示意圖當(dāng)溫度大于40度時(shí)，蜂鳴器響起，此時(shí)顯示OL。如圖15所示。如圖15所示 警報(bào)示意圖結(jié) 論首先，通過(guò)這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專業(yè)知識(shí)，也深刻了解寫一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過(guò)這樣的一次訓(xùn)

31、練，相信在接下來(lái)的日子我們都會(huì)了，而且會(huì)做得更好。 我所寫的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)智能化電風(fēng)扇技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)和國(guó)內(nèi)實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)和要求，采用了自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)對(duì)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的自動(dòng)控制。 系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)環(huán)境溫度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能；用Protel軟件繪制電路原理圖和PCB電路印刷板圖，由Protues軟件進(jìn)行訪真測(cè)試，利用MCS51匯編語(yǔ)言編制，運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是: 1)適用性強(qiáng)，用戶只需對(duì)界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶對(duì)最適合溫度的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)最適溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 2)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡(jiǎn)單，隨時(shí)可以根據(jù)軟件編寫新

32、的功能加入產(chǎn)品。操作界面可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他按鍵的使用功能。本系統(tǒng)在當(dāng)今提倡人性化設(shè)計(jì)和健康產(chǎn)品的環(huán)境下具有非常好的市場(chǎng)前景。 本設(shè)計(jì)在模擬檢測(cè)中運(yùn)行較好，但采樣據(jù)不太穩(wěn)定。功能上的缺憾是對(duì)于兩個(gè)檔之間的臨界溫度處理不好，并且檔位太少。還有待改進(jìn)。致 謝回想起這篇課程設(shè)計(jì)之前的一段時(shí)間，特別感謝我的指導(dǎo)老師和張老師以及身邊關(guān)心幫助我的朋友們。在課程設(shè)計(jì)的寫作當(dāng)中遇了無(wú)數(shù)的困難和障礙，但都在他們的熱心幫助線度過(guò)了。尤其是強(qiáng)烈的感謝我的課程指導(dǎo)老師張具琴老師，她對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的知道和幫助，不厭其煩的幫助我進(jìn)行了課程設(shè)計(jì)的修正和改進(jìn)。 同時(shí)也感謝這篇論文所涉及到的各位學(xué)者，感謝周邊

33、幫助我的同學(xué)們。參考文獻(xiàn)1 張?chǎng)?單片機(jī)原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社2 明德剛.DS18B20在單片機(jī)溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用.貴州大學(xué)學(xué)報(bào)，2006，2 3 黃朝民，肖明清，吳志強(qiáng).單片機(jī)原理與應(yīng)用.現(xiàn)代電子技術(shù)，2006,12 4 劉進(jìn)山.基于MCS-51電風(fēng)扇智能調(diào)速器的設(shè)計(jì).電子質(zhì)量，2004,105 肖洪兵. 跟我學(xué)用單片機(jī)M. 北京：北京航空航天大學(xué)出版社,20026 趙曉安. MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用M. 天津：天津大學(xué)出版社，20017 曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2002.28 王倫.電風(fēng)扇原理與維修技術(shù)M.北京：新時(shí)代出版社，19999 張毅剛.新編MCS-5

34、1單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006,10附錄附錄：程序清單#include #include /包含_nop_()函數(shù)定義的頭文件#include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intuchar code xiaoshu=0xc0,0xc0,0xf9,0xf9,0xa4,0xb0,0xb0,0x99,0x92,0x92,0x92,0x82,0xf8,0xf8,0x80,0x80,0x90;/小數(shù)部分編碼uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0x99,0x92,0x82,

35、0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e;/數(shù)碼管顯示字符/端口的定義sbit DQ=P25;sbit L1=P20;sbit L2=P21;sbit L3=P22;sbit L4=P23;sbit L5=P24;uchar time_DS18B20; /設(shè)置全局變量，專門用于嚴(yán)格延時(shí)uchar TL; /儲(chǔ)存暫存器的溫度低位 uchar TH; /儲(chǔ)存暫存器的溫度高位uint flag;uchar temp,temp1;uchar shi,ge,dot,xiao;/*-延時(shí)函數(shù)-*/void delay(unsigned char ms)uns

36、igned char i;while(ms-)for(i = 0; i 250; i+)_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();/*-DS18B20的初始化-*/bit Init_DS18B20(void) bit flag_DS18B20; /儲(chǔ)存DS18B20是否存在的標(biāo)志，flag=0，表示存在；flag=1，表示不存在 DQ = 1; /先將數(shù)據(jù)線拉高 for(time_DS18B20=0;time_DS18B202;time_DS18B20+) ;/略微延時(shí)約6微秒 DQ = 0; /再將數(shù)據(jù)線從高拉低，要求保持480960us for(time_DS18B2

37、0=0;time_DS18B20200;time_DS18B20+); /略微延時(shí)約600微秒以向DS18B20發(fā)出一持續(xù)480960us的低電平復(fù)位脈沖 DQ = 1; /釋放數(shù)據(jù)線（將數(shù)據(jù)線拉高） for(time_DS18B20=0;time_DS18B2010;time_DS18B20+);/延時(shí)約30us（釋放總線后需等待1560us讓DS18B20輸出存在脈沖） flag_DS18B20=DQ; /讓單片機(jī)檢測(cè)是否輸出了存在脈沖（DQ=0表示存在） for(time_DS18B20=0;time_DS18B20200;time_DS18B20+); /延時(shí)足夠長(zhǎng)時(shí)間，等待存在脈沖輸

38、出完畢 return (flag_DS18B20); /返回檢測(cè)成功標(biāo)志 /*-讀一個(gè)字節(jié)的程序- */unsigned char ReadOneChar( ) unsigned char i=0;unsigned char dat; /儲(chǔ)存讀出的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)for (i=0;i=1; _nop_(); /等待一個(gè)機(jī)器周期 DQ = 1; /將數(shù)據(jù)線人為拉高，為單片機(jī)檢測(cè)DS18B20的輸出電平作準(zhǔn)備 for(time_DS18B20=0;time_DS18B203;time_DS18B20+); /延時(shí)約6us，使主機(jī)在15us內(nèi)采樣 if(DQ=1) dat|=0x80; /如果讀到的數(shù)據(jù)是1，則將1存入datelsedat|=0x00;/如果讀到的數(shù)據(jù)是0，則將0存入dat將單片機(jī)檢測(cè)到的電平信號(hào)DQ存入ri for(time_DS18B20=0;time_DS18B208;time_DS18B20+);/延時(shí)3us，兩個(gè)讀時(shí)序之間必須有大于1us的恢復(fù)期 return(dat); /返回讀出的十進(jìn)制數(shù)據(jù)/*-寫一個(gè)字節(jié)的程序- */WriteOneChar(unsigned char dat)unsigned char i=0;for (i=0; i8; i+) DQ =1; / 先將數(shù)據(jù)線拉高