【正文】 泉 州 師 范 學(xué) 院 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 題 目 數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 物信 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07 級(jí) 電信 班 學(xué)生姓名 盧 晗 輝 學(xué) 號(hào) 070303003 指導(dǎo)教師 袁 放 成 職 稱 教 授 完成日期 2022 年 4 月 教務(wù)處 制 1 數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 物信學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù)專 業(yè) 070303003 盧晗輝 指導(dǎo)老師 袁放成 教授 【摘 要】 該數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)以單片機(jī) STC89C52 為主控制核心 控制風(fēng)扇功能 ，通過(guò)單片機(jī)控制 L298N 芯片驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)三個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速， 溫度傳感器 DS18B20 實(shí)現(xiàn) 溫度的采集， 并且具有定時(shí)功能，液晶 LCD1602 實(shí)現(xiàn)了 顯示風(fēng)扇的 工作 狀態(tài)、溫度 、動(dòng)態(tài)倒計(jì)時(shí)顯示剩余的定時(shí)時(shí)間。文章主要介紹了該數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)和 軟件 設(shè)計(jì)。 【關(guān)鍵詞】 數(shù)字電風(fēng)扇模擬系統(tǒng)；單片機(jī) STC89C52；風(fēng)扇功能； LCD 顯示； 2 目 錄 引言 ........................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 1. 設(shè)計(jì)指標(biāo)要求 ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 2．系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 ．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 4 L298N ............................................. 5 L298N介紹 ................................... 5 L298N工作原理 ............................... 5 TLP521芯片介紹 ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 DS18B20 ................................................... 7 單片機(jī) STC89C52 主控制模塊 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 10 顯示模塊 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 鍵盤模塊 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 12 3. 軟件程序設(shè)計(jì) ............................................................ 13 軟件設(shè)計(jì)流程圖 ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 占空比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 13 4. 硬件電路的焊接與調(diào)試 .................................................... 15 焊接注意的實(shí)現(xiàn) ..................................................... 15 硬件電路的調(diào)試 ..................................................... 15 5. 軟件的調(diào)試及問(wèn)題分析 .................................................... 15 6 設(shè)計(jì)總結(jié)與感受．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 15 7 致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 16 參考文獻(xiàn)： .................................................................. 17 附錄 PCB 圖．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． ．． 19 3 引言 電風(fēng)扇曾一度被認(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品，其實(shí)并非如此 。 市場(chǎng)人士稱，家用電風(fēng)扇并沒(méi)有隨著空調(diào)的普及而淡出市場(chǎng)，近兩年反而出現(xiàn) 了市場(chǎng)銷售復(fù)蘇的態(tài)勢(shì)。其主要原因：一是風(fēng)扇和空調(diào)的降溫效果不同， 空調(diào)有強(qiáng)大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風(fēng)扇的風(fēng)更溫和，更加適合老人 、 兒童 和體質(zhì)較弱的人使用；二是電風(fēng)扇有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，價(jià)格低廉而且相對(duì)省電，安裝和使用都非常簡(jiǎn)單。 隨著電子技術(shù) 以及單片機(jī)技術(shù) 的發(fā)展，人們對(duì)風(fēng)扇的要求越來(lái)越高，尤其是電風(fēng)扇的智能化 及人性化等方面 ，且 電風(fēng)扇的人性化顯得更為重要。 本文 基于單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 了一款較為人性化的 數(shù)字 電 風(fēng)扇模擬系統(tǒng)。 1．設(shè)計(jì)指標(biāo)要求 （ 1） 電風(fēng)扇產(chǎn)生三類風(fēng)： “自然風(fēng)”、“常風(fēng)” 和 “睡眠風(fēng)” ； （ 2） 電風(fēng)扇具有定時(shí)工作功能及倒計(jì)時(shí)工作功能； （ 3） 具有 省電模式 ： 外界溫度低于 臨界溫度， 電風(fēng)扇 停止轉(zhuǎn)動(dòng)； 外界溫度高于 臨界溫度 ， 電風(fēng)扇 可 恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng) ； （ 4） LCD液晶顯示 ： 實(shí)時(shí)顯示電風(fēng)扇的工作狀態(tài)，包括風(fēng)類顯示 、 定時(shí)時(shí)間顯示 、 動(dòng)態(tài)倒計(jì)時(shí)剩余時(shí)間 。 2．系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖 21 所示。 圖 21 數(shù) 字電風(fēng)扇模擬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)框圖 STC89C52主控制模塊 LCD1602 顯示 器 按 鍵模塊 數(shù)字溫度計(jì)DS18B20 雙全橋驅(qū)動(dòng)器 L298N 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 電源供電到各部分 直流電機(jī)風(fēng)扇 4 直流電機(jī) 風(fēng)扇 直流電機(jī)是一種能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置，它能使繞組在氣隙磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)感生出交流電動(dòng)勢(shì)，并依靠換向裝置，將此交流電變?yōu)橹绷麟?。其產(chǎn)生交流電的物理根源在于，電機(jī)中存在磁場(chǎng)和與之有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的電路，即氣隙磁場(chǎng)和繞組。旋轉(zhuǎn)繞組和靜止氣隙磁場(chǎng)相互作用的關(guān)系可通過(guò)電磁感應(yīng)定律和電磁力定律來(lái)分析。 根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在恒定磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)體切割磁場(chǎng)磁力線時(shí)，導(dǎo)體中將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。如果磁力線、導(dǎo)體及其運(yùn)動(dòng)方向三者互相垂直，則導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為 Blve? 圖 22 式中， b為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為 t； l 為導(dǎo)體切割磁力線的有效長(zhǎng)度，單位為 m； v 為導(dǎo)體切割磁場(chǎng)的線速度，單位為 m／ s； e 為導(dǎo)體感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，單位為 v。 依據(jù)電磁力定律，當(dāng)磁場(chǎng)與載流導(dǎo)體相互垂直時(shí)，如圖 22（ a） 所示，作用在載流導(dǎo)體上的電磁力為 Bilf ? 式中， i 為載流導(dǎo)體中電流，單位為 a； f 為電磁力，單位為 n。電磁力的方向用左手定則確定，如圖 22(b)所示。 直流電機(jī)的工作原理是基于載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受力產(chǎn)生電磁力形 成電磁轉(zhuǎn)矩的基本原理。但要獲得恒定方向的轉(zhuǎn)矩，需將其外電路的直流電流變?yōu)槔@組中的交流電流，即同樣需要機(jī)械整流裝置。 直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與直流發(fā)電機(jī)相同，如圖 23 所示，此時(shí) a、 b 電刷接在直流電源上，電機(jī)的軸上帶著被拖動(dòng)的負(fù)載。 圖 23 當(dāng)直流電流從電刷 a流人，經(jīng)換向片 線圈 abcd、換向片 2，由電刷 b流出時(shí)，如圖 23(a)所示，載流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中將受到電磁力的作用，據(jù)左手定則，使線圈沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過(guò)半周時(shí)，如圖 23(b)所示， dc處于 n極下， ab 處于 s極下，此時(shí)電流仍從電刷 a流入，經(jīng)換 向片 線圈 dcba、 5 換向片 1，最后由電刷 b流出，據(jù)左手定則，此時(shí)線圈仍然沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。因此，電樞將沿一個(gè)恒定方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 實(shí)際上，直流電機(jī)風(fēng)扇的電樞上有許多線圈，這些線圈產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩合成為一個(gè)總的電磁轉(zhuǎn)矩，拖動(dòng)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)。 總之，在上述直流電機(jī)的工作過(guò)程中，單從電樞線圈的角度看，每個(gè)導(dǎo)體中的電流方向是交變的；但從磁極看，每個(gè)磁極下導(dǎo)體中電流的方向是固定的，即不管是哪個(gè)導(dǎo)體運(yùn)行到該極下，其中的電流方向總是相同的。因此，直流電機(jī)風(fēng)扇可獲得恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電機(jī)的工作原理。 這次選 用的直流電機(jī)風(fēng)扇型號(hào)是小型 CPU散熱風(fēng)扇，額定電壓為 12V，額定功率為 。 雙全橋功率放大芯片