【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)目錄基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄摘要 I 1 1 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 2 4 本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求 4 4 4 單片機(jī)系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) 4 STC89C52單片機(jī)的簡(jiǎn)介 5 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì) 6 6 液晶顯示模塊 7 LCD1602的簡(jiǎn)介 7 液晶顯示模塊的設(shè)計(jì) 8 9 DS18B20簡(jiǎn)介 9 DS18B20的特點(diǎn) 10 繼電器模塊的設(shè)計(jì) 10 繼電器簡(jiǎn)介 10 電磁式繼電器工作原理 11 繼電器電路的設(shè)計(jì) 11 11 固態(tài)繼電器簡(jiǎn)介 11 MGR1 D4810型固態(tài)繼電器特點(diǎn) 12 固態(tài)繼電器調(diào)速原理 13 紅外遙控模塊的設(shè)計(jì) 13 紅外遙控原理 13 紅外發(fā)射端 13 MYS1838紅外接收端 14 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路的設(shè)計(jì) 15 DS1302時(shí)鐘芯片簡(jiǎn)介 15 DS1302工作原理 16 實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊電路的設(shè)計(jì) 17 報(bào)警提示電路的設(shè)計(jì) 17 蜂鳴器簡(jiǎn)介 17 有緣壓電式蜂鳴器工作原理 17 電路的設(shè)計(jì) 17 感光模塊的設(shè)計(jì) 18 光敏電阻簡(jiǎn)介 18 光敏電阻傳感器模塊 18 人體檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 20 光電傳感器原理簡(jiǎn)介 20 紅外避障傳感器模塊 20 23 系統(tǒng)軟件流程 23 主流程 23 紅外解碼子流程 24 執(zhí)行機(jī)構(gòu)子流程 24 系統(tǒng)軟件編譯 25 編程語(yǔ)言選擇 25 編譯器選擇 25 26 硬件調(diào)試 26 26 26 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真 27 27 28 29 29 29 30 31參考文獻(xiàn) 32附錄1：ASCII表和遙控指令碼表 33附錄2：Porteus仿真圖 34附錄3：PCB板圖 35附錄4：系統(tǒng)總電路圖 36附錄5：程序源代碼 37 畢業(yè)設(shè)計(jì)中文摘要摘 要電風(fēng)扇是給人們帶來(lái)涼爽夏天的家用電器，智能溫控調(diào)速風(fēng)扇可自動(dòng)根據(jù)室內(nèi)環(huán)境溫度控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。一般的電風(fēng)扇只有機(jī)械檔的人工調(diào)速，夏夜溫度下降后人們?nèi)菀滓蚴焖P(guān)風(fēng)扇而受涼，當(dāng)溫度升高時(shí)，它又不能根據(jù)溫度的變化改變轉(zhuǎn)速。為了使風(fēng)扇更貼近人們的生活，開發(fā)一種新型溫感遙控電風(fēng)扇控制智能系統(tǒng)是迫在眉睫的。本系統(tǒng)以51系列單片機(jī)為控制核心，由遙控板、紅外接收頭、溫度傳感器（DS18B20）使系統(tǒng)根據(jù)采集的環(huán)境溫度以遙控方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行變檔調(diào)速等控制。主控模塊以STC89C52單片機(jī)核心，輸入部分以紅外反射傳感器、光敏傳感器、溫度傳感器組成室內(nèi)環(huán)境傳感，遙控板鍵盤作入，單片機(jī)主要完成紅外數(shù)據(jù)接收、溫度數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘（DS1302）數(shù)據(jù)的采集、分析及處理形成輸出控制信號(hào)和數(shù)據(jù)；輸出部分主要以PWM脈寬調(diào)制信號(hào)為中心，搭配普通繼電器繼電器模塊、固態(tài)繼電器模塊、液晶顯示模塊、USB端口，大功率LED照明燈，及相應(yīng)指示燈；輸入輸出模塊同完成人機(jī)交互功能；單片機(jī)主控中心接收各種輸入信號(hào)，驅(qū)動(dòng)液晶顯示，PWM波控制固態(tài)繼電器模塊來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)扇無(wú)級(jí)轉(zhuǎn)速，普通繼電器模塊來(lái)控制USB端口、LCD電源，LED照明燈和各類指示燈。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)模擬自然風(fēng)，使風(fēng)速更符合人的感受，更具人性化。關(guān)鍵詞： PWM無(wú)級(jí)調(diào)速 紅外發(fā)射接收 固態(tài)繼電器 DS18B20 DS1302 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)正文風(fēng)扇已是日常生活中常用到的電器，電風(fēng)扇是通過通風(fēng)換氣來(lái)驅(qū)熱的。通風(fēng)換氣是電風(fēng)扇的主要功能，也是消費(fèi)者看中它的本質(zhì)原因。和時(shí)髦的空調(diào)相比，電風(fēng)扇具有價(jià)格低和耗電量小，不受空間限制，吹出的風(fēng)更貼近于自然等的優(yōu)勢(shì)，暫時(shí)不可能被空調(diào)取代，擁有龐大的目標(biāo)消費(fèi)群?，F(xiàn)行市面上的風(fēng)扇大多是手工操作，模擬調(diào)控為主要控制手段，價(jià)格低廉，功能簡(jiǎn)單，其智能及自動(dòng)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)跟不上現(xiàn)代人的生活需求和應(yīng)用要求；而且在功耗方面，一般的風(fēng)扇的電機(jī)是采用電機(jī)抽頭的小型電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速，這種調(diào)速方式單一，消費(fèi)者選擇的空間不大，而且在效率方面，節(jié)能方面的表面的確令人不滿意。面對(duì)著市場(chǎng)壓力和消費(fèi)者的需求，放眼市場(chǎng)，各種特設(shè)功能的電風(fēng)扇可謂五花八門，各種附加的新功能，彰顯了個(gè)性，也在無(wú)形中提高了電風(fēng)扇的檔次。而智能溫感遙控電風(fēng)扇也必將作為消費(fèi)市場(chǎng)的新寵兒，為電風(fēng)扇行業(yè)增加新的亮點(diǎn)。而將微控制器嵌入到工業(yè)控制中，將會(huì)成為一種不可阻擋的趨勢(shì)，微控制器強(qiáng)大的控制能力將會(huì)使工業(yè)產(chǎn)品的功能和性能得到很大的提升。也對(duì)應(yīng)了時(shí)下流行的幾個(gè)趨勢(shì)，自動(dòng)化和智能化，無(wú)線化，寬帶化，低功耗化等趨勢(shì)?，F(xiàn)在電風(fēng)扇的現(xiàn)狀：大部分只有手動(dòng)調(diào)速，功能單一，存在隱患或不足。比如說人們常常離開后忘記關(guān)閉電風(fēng)扇，浪費(fèi)電且不說還容易引發(fā)火災(zāi)，長(zhǎng)時(shí)間工作還容易損壞電器。再比如說前半夜溫度高電風(fēng)扇調(diào)的風(fēng)速較高，但到了后半夜氣溫下降，風(fēng)速不會(huì)隨著氣溫變化，容易著涼。之所以會(huì)產(chǎn)生這些隱患，其根本原因是缺乏對(duì)環(huán)境的檢測(cè)。若有了智能溫控調(diào)速電風(fēng)扇，使電風(fēng)扇系統(tǒng)朝著自動(dòng)化、智能化，尤其是節(jié)能的方向發(fā)展。它可以檢測(cè)室內(nèi)溫度，并根據(jù)溫度自動(dòng)改變電風(fēng)扇的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同風(fēng)速的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，按預(yù)設(shè)溫度自啟動(dòng)，低溫停止的功能。該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了家電產(chǎn)品的更新?lián)Q代，提高了產(chǎn)品的附加值。從而迎合人們對(duì)健康、安全、節(jié)能減排和綠色環(huán)保的新需求。單片機(jī)和一般的數(shù)字和模擬芯片相比有著強(qiáng)大的功能，而且編程簡(jiǎn)單，因此利用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速與類型設(shè)置十分理想；本設(shè)計(jì)的研究目的就是實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電風(fēng)扇電機(jī)的控速來(lái)模擬風(fēng)扇控制器，掌握單片機(jī)硬件和軟件的綜合設(shè)計(jì)方法。風(fēng)扇的控制有很多的方法，比如簡(jiǎn)單的有利用機(jī)械方式進(jìn)行定時(shí)控制，有用模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)速等控制的。隨著人們生活水平的提高，人們對(duì)風(fēng)扇的要求也越來(lái)越高，不但要求風(fēng)速能夠控制，而且要求風(fēng)種模式能夠多種選擇，隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于各種家用電器產(chǎn)品中，它不僅大大提高了原有產(chǎn)品的性能質(zhì)量, 而且產(chǎn)品成本有所下降, 生產(chǎn)也更簡(jiǎn)便。通過單片機(jī)可以利用其本身的定時(shí)與中斷功能編程實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的風(fēng)種控制，包括有正常風(fēng)，自然風(fēng)與睡眠風(fēng)等的模式；而風(fēng)速的控制也有多種方法，例如可以通過單片機(jī)控制固態(tài)繼電器（雙向可控硅）的導(dǎo)通角來(lái)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的輸入電壓，以實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇的無(wú)級(jí)速度調(diào)節(jié),從而實(shí)現(xiàn)多檔控速,但這里采用了通過單片機(jī)定時(shí)器輸出脈寬調(diào)制PWM波控制占空比并外加一個(gè)固態(tài)繼電器來(lái)控制風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過遙控板鍵盤輸入設(shè)置有不同占空比對(duì)應(yīng)著電風(fēng)扇各個(gè)檔位風(fēng)速。各功能狀態(tài)使用液晶、發(fā)光管和蜂鳴器對(duì)應(yīng)輸出顯示。本系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，主要是充分利用了STC89C52單片機(jī)的資源，軟件編程實(shí)現(xiàn)各功能，成本較低，實(shí)用性較強(qiáng)。此外，在某些場(chǎng)合下，比如危險(xiǎn)作業(yè)區(qū)，在人不適合作業(yè)的地方，比如有毒氣產(chǎn)生的區(qū)域，高溫或低溫的地方，爆破點(diǎn)等危險(xiǎn)場(chǎng)合，或者是家庭居室中控制，無(wú)線的應(yīng)用將會(huì)得到非常廣泛的應(yīng)用，可見紅外遙控的研究也是很有實(shí)踐意義的。 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)扇控制，主要有兩點(diǎn)，一是控制方式，二是系統(tǒng)電機(jī)調(diào)速方式，也就是風(fēng)速的調(diào)節(jié)方式 ，還有一點(diǎn)就是人機(jī)交互方式，風(fēng)扇控制的差別就要體現(xiàn)在這兩個(gè)方面。風(fēng)扇控制系統(tǒng)目前在市場(chǎng)上主要有幾種類型，傳統(tǒng)的類型即現(xiàn)在大多數(shù)人在使用的手動(dòng)控制類型，該類型機(jī)子控制方式是手動(dòng)控制，且只能在近距離中控制。其內(nèi)部電機(jī)是帶多抽頭的交流電機(jī)，一個(gè)抽頭對(duì)應(yīng)一個(gè)檔位，以此來(lái)區(qū)分風(fēng)速級(jí)別，也有其他種機(jī)子，是用過零比較器去控制可控硅的導(dǎo)通角，從而由可控硅去控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速；此種類型的機(jī)子控制方式單一且在某些特定場(chǎng)合會(huì)帶來(lái)不便，此外其調(diào)速方式比較呆板，不能滿足用戶需求，而且當(dāng)檔位變化時(shí)，如果設(shè)計(jì)不好，會(huì)有電火花產(chǎn)生，存在安全隱患。此外市面上還有用單片機(jī)結(jié)合傳感器等類型的機(jī)子，比如，帶溫度控制傳感器的風(fēng)扇，能根據(jù)室溫控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，這種機(jī)子是將微控制器強(qiáng)大的控制能力注入到了系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化及智能化；區(qū)別只在于控制方式由人工控制變成了溫度調(diào)控，此外由于有了微控制器，電機(jī)的調(diào)速方式可采用不同的調(diào)節(jié)方法，如，采用PWM多種算法等，電路的形式也有了多種選擇，此外還可以增加其他的功能 ，如吹風(fēng)的模式選擇，定時(shí)關(guān)機(jī)，自動(dòng)休眠以節(jié)省電能等，此外還有語(yǔ)音控制的風(fēng)扇控制系統(tǒng)，亮點(diǎn)就在于它的人機(jī)交互改良了，由此微控制器在系統(tǒng)中的應(yīng)用的潛力巨大。在電機(jī)調(diào)速方式上，隨著家用電器產(chǎn)品變頻技術(shù)的發(fā)展, 單相電機(jī)的變頻調(diào)速已成為一種可行的方法, 在這種調(diào)速系統(tǒng)中, 脈寬調(diào)制(PWM ) 技術(shù)仍然是提高調(diào)速性能的主要手段。雖然PWM 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法很多,然而, 為了降低產(chǎn)品的制造成本, 采用微機(jī)控制軟件實(shí)現(xiàn)PWM 控制具有成本低、調(diào)制方式靈活等特點(diǎn),比較適合于家用電器產(chǎn)品的要求。本文針對(duì)電風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速要求, 提出了采用直接PWM (DPWM )軟件計(jì)算的方法, 并在51 系列單片機(jī)STC89C52上實(shí)現(xiàn), 該方法可以很容易地實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速, 其PWM 算法簡(jiǎn)單, 易于實(shí)現(xiàn), 是一種較為實(shí)用的方法。 本設(shè)計(jì)的任務(wù)要求（1）根據(jù)所確定的方案做出一個(gè)總的系統(tǒng)框圖（其中包含各個(gè)電路模塊）。（2）設(shè)計(jì)出硬件電路和軟件編程。硬件部分包括有單片機(jī)最小系統(tǒng)，外接控制電機(jī)轉(zhuǎn)速的固態(tài)繼電器部分，驅(qū)動(dòng)USB端口，LED照明的普通6腳普通繼電器部分，LCD數(shù)據(jù)顯示部分，紅外遙控部分，光電傳感部分，紅外反射傳感部分，溫度傳感部分，實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路部分。軟件部分包括有初始化狀態(tài)，溫度采集，實(shí)時(shí)時(shí)鐘采集，遙控解碼，占空比控制，定時(shí)器中斷控制，控制輸入輸出數(shù)據(jù)顯示部分，蜂鳴器信號(hào)產(chǎn)生部分。（3）最后將準(zhǔn)備好的原件按照電路圖焊接好，將程序燒錄到單片機(jī)中，然后測(cè)試運(yùn)行，檢查其控制效果，風(fēng)扇智能效果。系統(tǒng)輸入端包括紅外檢測(cè)模塊、感光模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、溫度檢測(cè)模塊和紅外遙控模塊共同組成采集外部環(huán)境數(shù)據(jù)和外部輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理，然后控制輸出端，輸出端包括運(yùn)行指示燈，提示音模塊，LCD顯示模塊，繼電器開關(guān)，調(diào)速模塊。系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)框圖如圖21所示。 圖21系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框架 單片機(jī)系統(tǒng)模塊的設(shè)計(jì) STC89C52單片機(jī)的簡(jiǎn)介STC89C52是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS51內(nèi)核，但做了很多的改進(jìn)使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機(jī)不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8 位CPU 和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。STC89C52 可降至0Hz 靜態(tài)邏輯操作，支持2種軟件可選擇節(jié)電模式?？臻e模式下，CPU 停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。掉電保護(hù)方式下，RAM內(nèi)容被保存，振蕩器被凍結(jié)，單片機(jī)一切工作停止，直到下一個(gè)中斷或硬件復(fù)位為止。最高運(yùn)作頻率35MHz，6T/12T可選。（1）特性 ●8位CPU； ●32根I/O線； ●8K字節(jié)程序存儲(chǔ)空間； ●512字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間； ●內(nèi)帶2K字節(jié)EEPROM存儲(chǔ)空間； ●3個(gè)16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器； ●4個(gè)外部中斷； ●看門狗定時(shí)器。（2） STC89C52的芯片采用PID封裝，一共40個(gè)引腳，與外圍電路組成單片機(jī)最小系統(tǒng)。其中外圍電路包括晶振電路、復(fù)位電路、電源濾波電路。STC89C52最小系統(tǒng)如圖31所示。 圖31 STC89C52最小系統(tǒng) 單片機(jī)時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)時(shí)鐘是時(shí)序的基礎(chǔ)，STC89C52單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。本設(shè)在XTAL1和XTAL2跨接晶振Y1和微調(diào)電容C1，C2。電容選30pf，晶振頻率選擇12MHz。由石英晶體構(gòu)成的振蕩器產(chǎn)生的脈沖頻率很穩(wěn)定且速率很高，且電路簡(jiǎn)單。時(shí)鐘電路如圖32所示。 圖32時(shí)鐘電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。STC89C52芯片的第9腳RESET是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)時(shí)高電平有效，有效時(shí)間應(yīng)持續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過2181。s才能完成復(fù)位操作。圖33所示為復(fù)位電路，只要VCC上升時(shí)間不超過1ms，通過在VCC和RESET引腳之間加一個(gè)10181。f的電容，上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當(dāng)于短路，RESET端為高電平，自動(dòng)復(fù)位；電容兩端的電壓達(dá)到電源電壓時(shí)，電容充電電流為零，電容相當(dāng)于開路，RESET端為低電平，程序正常運(yùn)行；當(dāng)開關(guān)S按下，RESET端為高電平為高電平，系統(tǒng)復(fù)位。 圖33復(fù)位電路 液晶顯示模塊 LCD1602的簡(jiǎn)介1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊它有若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符。每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒茱@示圖形。（1）LCD1602的特性●+5V電壓，對(duì)比度可調(diào)； ●內(nèi)含復(fù)位電路； ●提供各種控制命