孫智敏基于MCU的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)

1、答辯人學(xué)號(hào)孫智敏孫智敏 1890120224 1890120224基于MCU的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì) 課題課題班級(jí)導(dǎo)師信息顯示與光電技術(shù)信息顯示與光電技術(shù)2 2班班 姚潔姚潔目錄1234選題背景及意義選題背景及意義方案論證及選擇方案論證及選擇各模塊電路設(shè)計(jì)各模塊電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)流程軟件設(shè)計(jì)流程5實(shí)物的調(diào)試實(shí)物的調(diào)試6總結(jié)和展望總結(jié)和展望1選題背景及意義意義意義低溫停低溫停轉(zhuǎn)節(jié)約轉(zhuǎn)節(jié)約電能電能散熱系散熱系統(tǒng)在工統(tǒng)在工業(yè)中應(yīng)業(yè)中應(yīng)用廣用廣自動(dòng)調(diào)自動(dòng)調(diào)溫更具溫更具人性化人性化1234近年來空調(diào)的普及給風(fēng)近年來空調(diào)的普及給風(fēng)扇市場(chǎng)帶來巨大的沖擊扇市場(chǎng)帶來巨大的沖擊傳統(tǒng)風(fēng)扇須手動(dòng)換擋且傳統(tǒng)風(fēng)扇須手動(dòng)換擋且其定時(shí)

2、功能不夠人性化其定時(shí)功能不夠人性化風(fēng)扇物理降溫方式比空風(fēng)扇物理降溫方式比空調(diào)健康，無需摒棄調(diào)健康，無需摒棄升級(jí)傳統(tǒng)風(fēng)扇，增加其升級(jí)傳統(tǒng)風(fēng)扇，增加其溫控功能勢(shì)在必行溫控功能勢(shì)在必行系統(tǒng)基本工作過程系統(tǒng)接通后，用戶通過按鍵設(shè)置高低溫度值，溫度傳感器感知當(dāng)前溫度并把信號(hào)送入單片機(jī)進(jìn)行處理，在單片機(jī)的控制下，當(dāng)環(huán)境溫度低于最低值時(shí)風(fēng)扇不運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度在高低值之間時(shí)風(fēng)扇低速旋轉(zhuǎn)；當(dāng)溫度高于最高溫度時(shí),風(fēng)扇全速旋轉(zhuǎn)。2方案論證及選擇溫度傳感器的選用控制核心的選擇顯示電路的選擇123方案一：熱敏電阻感知溫度方案二：熱電偶配合橋式測(cè)量電路感測(cè)溫度方案三：DS18B20作為感測(cè)溫度4調(diào)速方式的選擇方案一：電壓比較

3、電路作為控制核心方案二：以單片機(jī)作為控制核心方案一：采用LED數(shù)碼管動(dòng)態(tài)掃描方式顯示溫度方案二：采用液晶顯示屏LCD顯示溫度方案一：變壓器調(diào)節(jié)輸出不同電壓值控制轉(zhuǎn)速方案二：利用三極管驅(qū)動(dòng)，PWM調(diào)制進(jìn)行控制熱敏電阻不夠敏感，熱電偶測(cè)溫范圍過寬，達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)；DS18B20高度集成化，溫度分辨率高且感測(cè)的溫度信號(hào)可以在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，非常方便直觀。電壓比較電路控制方式單一，不能自由設(shè)置上下限溫度，不滿足設(shè)計(jì)要求；單片機(jī)處理能在LED上顯示溫度，且能通過按鍵設(shè)高低溫度值。液晶顯示屏不能在夜間顯示，易反光，價(jià)格昂貴，LED顯示功耗低且數(shù)字清晰，無反光現(xiàn)象，驅(qū)動(dòng)程序簡單利用變壓

4、器會(huì)導(dǎo)致有風(fēng)速級(jí)別限制，不夠人性化；變壓時(shí)損耗發(fā)熱，效率低;PWM調(diào)速時(shí)信號(hào)無需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，都是以數(shù)字形式存在，抗抵干擾能力強(qiáng)。3各模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件分析方塊圖如下圖：RST9P3 010P3 111P3 212P3 313P3 414P3 515P3 616P3 717X118X219GND20P2 021P2 122P2 223P2 324P2 425P2 526P2 627P2 728PSEN29ALE30EA31P0 732P0 633P0 534P0 435P0 336P0 237P0 138P0 039VCC40P1 01P1 12P1 23P1 34P1 45P1 56P1

5、67P1 78U489 C5 1/5212晶振112 MC230 PC330 PVCCC110 UFVCCVCCM風(fēng)扇黑色負(fù)極紅色正極VCCQ285 50Q180 50e1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112U34-LEDVCCGND1DQ2VCC3U3DS18 B2 0R1310 K321P1DC112233445566SZSW ITCH1234K11234K21234K3R110 kR21kR310 kR41kVCCR52.2KR62.2KR72.2KR82.2KbceQ490 12bceQ790 12bceQ590 12bceQ690 12VCCPOWP24P25

6、P26P27ABCDEFGDPXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A11

7、24P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U1AT89C52X112MR110kR24.7k34.0DQ2VCC3GND1U2DS18B20 采用AT89C51單片機(jī)單片機(jī)主模塊P2口的P0.7P0.0用于傳送CPU的輸出溫度信號(hào)輸出給LED數(shù)碼管P1.6輸入溫度傳感器感測(cè)的溫度用P1.0接控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的PWM信號(hào)。 P2口的P2.4-P2.7端口接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路三個(gè)按鍵分別接在P3口的P3.5、P3.6和P3.7端XTAL1和XTAL2片內(nèi)振蕩輸入線接晶振電路01POWABCDEFGDPXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD03

8、9P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U3AT89C52R144.7k34.0DQ2VC

9、C3GND1U4DS18B20 采用DS18B20溫度傳感器感知溫度溫度采集及按鍵模塊DS18B20接單片機(jī)的P1.7口，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示溫度值，并與設(shè)定溫度值的下限值比較，若高于或低于設(shè)定的下限值則控制電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整三個(gè)按鍵一段接地，另一端接在單片機(jī)P3口的P3.5、P3.6和P3.7端口02 采用四位八段共陽數(shù)碼管顯示，三極管驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)模塊POWABCDEFGDPP24P25P26P27ABCDEFGDP1H2H3H4H1H2H3H4HXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336

10、P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U3AT89C52Q7PNPQ8PNPQ9PNPQ10PNPR142k2R152k2R162k2R172k2R1

11、810kR1910kR2010kR2110kP2口的P2.4-P2.7端口接數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)采用9012PNP三極管，利用了三極管的開關(guān)作用，三極管B端口連接限流電阻03 采用三極管驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路模塊POWABCDEFGDPXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11

12、P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U3AT89C52R161kR171kR1810kQ7NPNQ8PNPABCD風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)采用兩個(gè)8050三極管成一個(gè)復(fù)合管驅(qū)動(dòng)，PWM信號(hào)由P1.0輸出脈沖電壓控制風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)044軟件設(shè)計(jì)流程5實(shí)物的調(diào)試單片機(jī)模塊設(shè)置鍵電源接口復(fù)位鍵LED數(shù)碼管增加鍵減溫鍵LED驅(qū)動(dòng)模塊DS1B20 出現(xiàn)的問題及解決方案 實(shí)物的調(diào)試出現(xiàn)的問題出

13、現(xiàn)的問題調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)當(dāng)按鈕調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)當(dāng)按鈕時(shí)間過長時(shí)，按鍵不靈時(shí)間過長時(shí)，按鍵不靈的問題。具體表現(xiàn)為：的問題。具體表現(xiàn)為：按下按鍵，先畫面顯示按下按鍵，先畫面顯示溫度先增加一個(gè)值然后溫度先增加一個(gè)值然后再減少幾個(gè)值再減少幾個(gè)值原因分析原因分析解決方案解決方案這種狀況經(jīng)分析可這種狀況經(jīng)分析可能是由于編程導(dǎo)致能是由于編程導(dǎo)致按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間增長過度導(dǎo)致時(shí)間增長過度導(dǎo)致的的可以將相關(guān)的的按鍵可以將相關(guān)的的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)間隙時(shí)間去抖動(dòng)延時(shí)間隙時(shí)間適量增大適量增大6總結(jié)和展望本系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)為核心，主要完成對(duì)外界環(huán)境溫度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能;用protel dxp 2004軟件繪制電路原理圖和PCB電路印刷板圖，由Protues軟件進(jìn)行仿真測(cè)試，程序編寫采用Keil軟件，用C語言編寫。本設(shè)計(jì)在模擬仿真和實(shí)物運(yùn)行上都較好，遺憾的是檔位太少并且電路沒有手動(dòng)控溫模塊亦或人體紅外線傳感模塊，有待