【正文】 簡介 20 20 20 各個模塊仿真 21 液晶顯示模塊仿真 21 溫度采集和溫度顯示模塊仿真 21 風(fēng)扇模塊和照明模塊仿真 21 21 仿真條件：溫度大于50攝氏度且有紅外且光不足 22 仿真條件：溫度大于36攝氏度且小于50攝氏度且有紅外且光不足 22：溫度大于26攝氏度且小于36攝氏度且有紅外且光不足 22：溫度小于26攝氏度且有紅外且光不足 23：溫度大于50攝氏度且有紅外且光充足 23 仿真條件：溫度大于36攝氏度且小于50攝氏度且有紅外且光充足 24：溫度大于26攝氏度且小于36攝氏度且有紅外且光充足 24 仿真條件：溫度小于26攝氏度且有紅外且光充足 25：沒有紅外 25 仿真過程中遇到的問題 26：對溫度采集和溫度顯示模塊仿真時，始終無法達(dá)到預(yù)期效果 26：LCD顯示溫度非?？?，看不清溫度值 26：電燈發(fā)亮?xí)r一閃一閃的 26：溫度為零下27攝氏度時，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動 26：風(fēng)扇不轉(zhuǎn)動 27總 結(jié) 28致 謝 29參考文獻(xiàn) 30附錄 系統(tǒng)的主程序 31引 言當(dāng)今社會，不管是國內(nèi)還是海外，物聯(lián)網(wǎng)越來越發(fā)達(dá)。在這種大背景下，家用電器的智能化程度不斷加深。為適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展，為滿足客戶的需求，“如何使電風(fēng)扇智能化”成了眾多相關(guān)企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)階層關(guān)注的焦點(diǎn)，以便提高企業(yè)效益，提高用戶滿意度。在此背景下，在海內(nèi)外智能電風(fēng)扇蓬勃發(fā)展。智能電風(fēng)扇之所以具備智能，是因?yàn)橹悄茈婏L(fēng)扇應(yīng)用了數(shù)據(jù)處理器、傳感器。數(shù)據(jù)處理器分類很多，不同種類的處理器應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同。傳感器的種類很多，智能電風(fēng)扇多使用一種傳感器，那么智能電風(fēng)扇就多具備一種智能。智能電風(fēng)扇最起碼使用的傳感器是溫度傳感器，溫度傳感器能使電風(fēng)扇具備根據(jù)溫度實(shí)時地、自動地調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)速檔位的智能。在國外，基于其他高級處理器的智能電風(fēng)扇普及程度比較高。比如美國，基于DSP和基于FPGA/CPLD處理器的智能電風(fēng)扇應(yīng)用很廣泛。DSP處理器處理數(shù)據(jù)的速度很快，使得智能電風(fēng)扇“反應(yīng)”很快。在國內(nèi)，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)很成熟了，我國在傳感器應(yīng)用領(lǐng)域也取得不少進(jìn)展。因此在國內(nèi)，智能電風(fēng)扇發(fā)展和應(yīng)用也很快。智能電風(fēng)扇在未來的發(fā)展是向更加人性化發(fā)展。未來智能電風(fēng)扇的功能將至少具備智能開關(guān)功能、智能調(diào)節(jié)風(fēng)速功能、智能照明功能、智能顯示功能。所謂智能開關(guān)功能，就是指在電風(fēng)扇初始化之后，能夠根據(jù)周圍環(huán)境里有無人來決定打開或者關(guān)閉電風(fēng)扇系統(tǒng)；所謂智能調(diào)節(jié)風(fēng)速功能，就是指電風(fēng)扇能夠根據(jù)周圍環(huán)境溫度實(shí)時地、自動地調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)速檔位；所謂智能照明功能，就是指電風(fēng)扇能夠根據(jù)周圍環(huán)境的明暗情況來實(shí)時地、自動地打開或者關(guān)閉照明設(shè)備；所謂智能顯示功能，就是指液晶顯示屏能夠自動地更新顯示內(nèi)容。我國科技力量正在迅猛蓬勃發(fā)展，我想在未來我國在不僅僅智能電風(fēng)扇領(lǐng)域取得很大進(jìn)展，并且我國將在智能家電領(lǐng)域取得較大發(fā)展。第1章 本設(shè)計(jì)所用芯片的概述1．1數(shù)字式溫度傳感器DS18B20的概述1．1．1數(shù)字式溫度傳感器DS18B20的介紹數(shù)字式溫度傳感器DSl820，顯著的優(yōu)點(diǎn)是：（1）接線簡潔，DS18B20只有三個管腳，可以與單片機(jī)直接連接；（2）測量范圍廣、測量精度高，測量區(qū)間從55℃一直到+125℃，℃；（3）響應(yīng)時間短，從初始化到響應(yīng)可在短時間內(nèi)完成。表11 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20管腳說明表數(shù)字式溫度傳感器DS18B20管腳GND接地DQ輸入/輸出VCC接+5V電源圖11 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20框圖、工作過程及時序數(shù)字式溫度傳感器DS18B20遵循單總線協(xié)議。單總線協(xié)議流程是：主機(jī)發(fā)送指令初始化DS18B20→主機(jī)發(fā)送DS18B20的ROM操作指令→主機(jī)發(fā)送DS18B20的存儲器操作指令→DS18B20發(fā)出數(shù)據(jù)、主機(jī)接收數(shù)據(jù)。初始化：對數(shù)字式溫度傳感器DS18B20的所有處理均從初始化開始。表12 DS18B20操作指令說明表ROM操作指令存儲器操作指令READ ROM(讀ROM)33HWRITE SCRATCHPAD（寫暫存器）4EHMATCH ROM(匹配ROM)55HREAD SCRATCHPAD（讀暫存器）BEHSKIP ROM(跳過ROM)CCHCOPY SCRATCHPAD（復(fù)制暫存器）48HSEARCH ROM(搜索ROM)F0HCONVERT TEMPERSTURE（溫度變換）44HALAR SEARCH(告警搜索)ECHREACLL EPROM（重新調(diào)出）B8H存儲器操作指令READ POWER SUPPLY(讀電源)B4H數(shù)字式溫度傳感器DS18B20各個時序簡述：初始化時序：單片機(jī)將總線從高電平拉低到低電平并且持續(xù)480—960us；緊接著單片機(jī)將總線從低電平拉高到高電平；單片機(jī)等待15—60us，如果單片機(jī)檢測到18B20發(fā)出的低電平，那么初始化成功。DS18B20發(fā)出低電平狀態(tài)持續(xù)60—240us，然后發(fā)出高電平。圖12 數(shù)字式溫度傳感器初始化時序示意圖寫時序：當(dāng)單片機(jī)機(jī)將總線從高電平拉低到低電平時，DS18B20就產(chǎn)生寫時間時序。單片機(jī)必須在15us之內(nèi)將所需要寫入DS18B20的“位”送到總線上，并且持續(xù)15us等待DS18B20進(jìn)行采樣。如果單片機(jī)是發(fā)出低電平，那么意味著給DS18B20寫入的是“0”；如果單片機(jī)是發(fā)出高電平，那么意味著給DS18B20寫入的是“1”。另外要注意，給DS18B20多次寫入“位”時，兩次寫入間隔大于等于1us。讀時序：DS18B20把總線從高電平拉低到低電平，并且持續(xù)發(fā)出低電平15us，緊接著將總線從低電平拉高到高電平，這就告訴單片機(jī)DS18B20將要輸出數(shù)據(jù)。DS18B20發(fā)出的數(shù)據(jù)在之后的45us內(nèi)有效，60—120us內(nèi)DS18B20釋放總線。圖13 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20寫時序與讀時序示意圖1．2 ULN2003A的概述1．2．1ULN2003A的介紹ULN2003A 可以接高電壓、可以通過大電流。ULN2003A顯著特點(diǎn)是：（1）工作狀態(tài)下所接電壓可以很高；（2）工作狀態(tài)下所通電流可以很大。 圖14 ULN2003A框圖表13 ULN2003A管腳說明表ULN2003芯片引腳介紹　引腳1到引腳7　脈沖信號輸入端　引腳10到引腳16　脈沖信號輸出端引腳9 　公共端 ULN2003A的工作過程圖15 ULN2003A內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖所示，以管腳1和管腳16為例，管腳1輸入高電平，管腳16輸出低電平；管腳1輸入低電平，管腳16輸出高電平。因?yàn)閱纹瑱C(jī)不可以接高電壓和大電流，因此單片機(jī)與負(fù)載之間接上ULN2003A就解決了電壓和電流不匹配的難題。簡而言之，ULN2003A可以作為繼電器使用。1．3 液晶顯示器的概述圖16 液晶顯示器LCD1602框圖 液晶顯示屏幕LCD具有功耗低、體積小、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧袖珍等等很多優(yōu)點(diǎn)，在很多儀表顯示或者低功耗顯示系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)所使用的LCD1602可以顯示兩行字符，每行最多可以16個字符。1．3．1LCD1602管腳介紹表14 LCD1602管腳說明表LCD1602主要管腳VSS接地VDD接5V正電源，接正電源時對比度最弱，接地電源時對比度最高V0液晶顯示器對比度調(diào)整端RS寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器R/W讀寫信號線，高電平時進(jìn)行讀操作，低電平時進(jìn)行寫操作E使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時，可以對其操作D0～D7數(shù)據(jù)線 LCD1602相關(guān)指令介紹表15 LCD1602操作指令說明表LCD1602相關(guān)指令指令RSR/WD7D6D5D4D3D2D1D0清顯示0000000001光標(biāo)返回000000001*置輸入模式00000001I/DS顯示開/關(guān)控制0000001DCB 1LCD1602時序介紹 表16 LCD1602基本時序說明表LCD1602基本操作時序操作輸入輸出RSR/WED0D7讀狀態(tài)低電平高電平高電平無“D0D7”狀態(tài)字寫指令低電平低電平高脈沖指令碼無讀數(shù)據(jù)高電平高電平高電平無“D0D7”數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù)高電平低電平高脈沖數(shù)據(jù)無圖17 液晶顯示器LCD1602讀時序圖圖18 液晶顯示器LCD1602寫時序圖 AT89C51單片機(jī)的簡述AT89C51是一款耗能低、性能優(yōu)良的微處理器。需要注意的是P0口，使用時必須接上拉電阻，否則輸不出高電平。P3口除了作為I/O口之外，還有其他特殊功能：包括串行通信功能；外部中斷控制功能；計(jì)時計(jì)數(shù)控制功能；外部數(shù)據(jù)存儲器數(shù)據(jù)讀取或者寫入控制功能。 AT89C51管腳介紹 表17 AT89C51管腳說明表AT89C51引腳VCC電源正端輸入，接+5VVSS電源地端XTAL1振蕩器輸入端 XTAL2振蕩器輸出端 RST復(fù)位輸入端口P0P3可編程通用I/O 腳 圖19 AT89C51單片機(jī)框圖第二章 硬件系統(tǒng)模擬 智能紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)模塊框圖 智能紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)模塊分為輸入模塊和輸出模塊。輸入模塊分為：溫度信息采集模塊，紅外信息采集模塊，光照度信息采集模塊；輸出模塊分為：溫度顯示模塊，風(fēng)扇模塊，照明模塊。紅外信息采集模塊光照度信息采集模塊溫度信息采集模塊單片機(jī)風(fēng)扇模塊照明模塊溫度顯示模塊圖21 智能紅外遙控電風(fēng)扇系統(tǒng)模塊框圖 硬件模塊的模擬表21 硬件各模塊替代器件說明表硬件模塊的模擬在PROTEU仿真環(huán)境里用DS18B20模擬溫度采集模塊LCD1602溫度顯示模塊直流電動機(jī)風(fēng)扇模塊電燈照明模塊開關(guān)紅外信息采集模塊開關(guān)光照度信息采集模塊 數(shù)字式溫度傳感器模擬溫度采集模塊 圖22 DS18B20與AT89C51連接示意圖 液晶顯示屏模擬顯示模塊 圖23 LCD1602與AT89C51連接示意圖 直流電動機(jī)模擬風(fēng)扇模塊 圖24 直流電動機(jī)和ULN2003A與AT89C51連接示意圖 電燈模擬照明模塊 圖25 電燈和ULN2003A與AT89C51連接示意圖 開關(guān)模擬紅外信號采集模塊 如果紅外信息采集模塊采集到紅外信號，那么紅外信息采集模塊就向單片機(jī)發(fā)出低電平，反之就發(fā)出高電平。紅外信息采集模塊與單片機(jī)之間是單向通信，紅外信息采集模塊只向單片機(jī)發(fā)數(shù)據(jù)，而單片機(jī)不向紅外信息采集模塊發(fā)送數(shù)據(jù)或者指令。因此，可以用開關(guān)來模擬紅外信息采集模塊。因此在設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)時，只需定時檢測紅外信息采集模塊所發(fā)送的電平是高電平還是低電平。有紅外，那么發(fā)送低電平紅外信息采集模塊