【正文】 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 1 1 緒論 選題背景 暖風(fēng)機顧名思義是一種能發(fā)出暖風(fēng)的設(shè)備，一般 來說，最高溫度約為 70300℃ ，它含發(fā)熱、吹風(fēng)及溫度與吹風(fēng)的控制和保護(hù)三個部分。主要由空氣加熱器和風(fēng)機組成，空氣加熱器散熱，然后風(fēng)機送出，使室內(nèi)空氣溫度得以調(diào)節(jié)。目前，各大廠商為了在市場上占有一席之地，紛紛在 遙控型暖風(fēng)機 的 性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，重量，體積，厚度，色彩，價格 大大下功夫。單片機在辦公自動化設(shè)備，商業(yè)營銷設(shè)備，工業(yè)自動化控制，智能化通信產(chǎn)品， 本論文的設(shè)計將涉及到單片機主控電路的設(shè)計，液晶顯示的驅(qū)動，紅外遙控技術(shù)的設(shè)計實現(xiàn)，溫度的檢測以及控制。單片機遙控暖風(fēng)機控制系統(tǒng)設(shè)計是個系統(tǒng)的項目開發(fā)，每個環(huán)節(jié)的設(shè)計，每個模塊的設(shè)計都將直接影響整個項目的開發(fā)進(jìn)程。紅外遙控技術(shù)在摩托車防盜報警器、汽車防盜報警器、家 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 庭防盜報警器、無線遙控開關(guān)、無線遙控門鈴 、無線遙控車庫門、電風(fēng)扇紅外遙控、取暖器紅外遙控、空調(diào)扇紅外遙控、紅外感應(yīng)燈、紅外感應(yīng)探測器、紅外感應(yīng)防盜器廣泛應(yīng)用。以前采用硬件電路實現(xiàn)的大部分控制功能，正在用單片機通過軟件方法來實現(xiàn)。面世十幾年來，即使面臨電熱油燈等 PTC暖風(fēng)機新品的強烈沖擊，也始終暢銷不衰。幾年之后，在科技人員的改 進(jìn)和努力下， PTC陶瓷發(fā)熱元件得到進(jìn)一步完善，其性能在冷暖空調(diào)中得到證實和廣泛使用。它的缺點是每隔十五天左右必須清潔入風(fēng)口處的過濾網(wǎng)，長期不清潔將會造成入 風(fēng)不暢，影響升溫效果，嚴(yán)重的更會導(dǎo)致機內(nèi)熱斷路保護(hù)器動作。聯(lián)合陶瓷鋼電熱片是目前世界上最薄的加熱元件，它是在 840℃高溫下，將陶瓷永久的熔凝在高級、輕薄的鋼片表面，按相 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 3 應(yīng)的尺寸裁剪后，采用最新發(fā)展的印刷技術(shù)，將電阻線路印刷在陶瓷表面，以導(dǎo)電性能優(yōu)良的純銀電極糊固定電路接合點，再以高溫將陶瓷鋼燒融覆蓋在表面形成保護(hù)層而制 成，它表面光潔無孔，抗磨損和腐蝕性優(yōu)越，抗沖擊能力極強，可抵御因溫度聚變引起的熱沖擊，防酸、堿及各類溶劑侵蝕，抗紫外線滲透，是一種科學(xué)、先進(jìn)、經(jīng)久耐用的新型電熱元件。 設(shè)計過程及工藝要求 一、基本功能 1. 吹出不同風(fēng)速的暖風(fēng) 2. 檢測溫度 二、主要技術(shù)參數(shù) 1. 溫度檢測范圍 ： 0℃ +50℃ 2. 測 量 精 度 ： ? ℃ 3. 檢 測 精 度 ： ? 1%RH 4. 顯 示 方 式 ： 5110 液晶顯示 5. 報 警 方 式 ：三極管驅(qū)動的蜂鳴音報警 6. 遙控方式：紅外線遙控 設(shè)計的重點與難點 本設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一個可遙控 暖風(fēng)機 系統(tǒng)，可以應(yīng)用于溫濕度有一定要求的區(qū)域。對于測量系統(tǒng) 而言，如何準(zhǔn)確獲得被測信號是其核心任務(wù)；而對測控系統(tǒng)來講，對被控對象狀態(tài)的測試和對控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。其主要的特點為精度高、測量范圍大、便于遠(yuǎn)距離測量。（ ℃+ |t|）， B級為177。 方案二：采用 DS18S20，獨特的單線接口，多點能力使分布式溫度檢測應(yīng)用簡單，不需要外部元件和備份電源，可用數(shù)據(jù)線供電，測量范圍從 55～ +125℃，增量值為℃，并且以 9位 數(shù)值方式讀出溫度且可在 1 秒內(nèi)把溫度變成數(shù)字。 但是步進(jìn)電機價格昂貴。 液晶的選擇 開始我們比較了液晶屏 LCD1602和 NOKIA5110兩個選擇 使用 Nokia5110液晶的四大理由： ， LCD1602 可以顯示 32 個字符，而 Nokia5110 可以顯示 15 個漢字， 30個字符。 工作電壓 ，正常顯示時工作電流 200uA 以下，具有掉電模式，適合電池供電的便攜式移動設(shè)備。在系統(tǒng)中，充分利用 MCU 的資源，盡量做到不浪費硬件資源為前提。使用 ATMEL 公司高密度非易失性存儲器技術(shù)制造，與工業(yè) 80C51 產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。如圖 32 所示： ： 圖 32 AT89S52 芯片引腳圖 AT89S52 具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能： 8k 字節(jié) Flash， 256 字節(jié) RAM， 32 位 I/O 口線，看門狗定時器， 2 個數(shù)據(jù)指針，三個 16 位定時器 /計數(shù)器，一個 6 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。 引腳功能介紹 ：電源電壓。對 P0 端口寫 “1”時，引腳用作高阻抗輸入。程序校驗時，需要外部上拉電阻 。 此外， 和 分別作定時器 /計數(shù)器 2 的外部計數(shù)輸入（ ）和時器/計數(shù)器 2 的觸發(fā)輸入（ ），具體如表 31 所示 : 在 flash 編程和校驗 時， P1 口接收低 8 位地址字節(jié)。在訪問外部程序存儲器或用 16 位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行 MOVX DPTR）時， P2 口送出高八位地址。 6. P3 口： P3 口是一個具有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， p3 輸出緩沖器能驅(qū)動 4 個 TTL 邏 輯電平。 在 flash 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 編程和校驗時， P3 口也接收一些控制信號。 ALE/PROG——當(dāng)訪問外部程存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時， ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。如有必要，可通過對特殊功能寄存器（ SFR）區(qū)中的 8EH 單元的 D0 位置位，可禁止 ALE 操作。 EA/VPP——外部訪問允許，欲使 CPU 僅訪問外部程序存儲器（地址為0000HFFFFH）， EA 端必須保持低電平（接地）。 時鐘電路及 RC 復(fù)位電路 STC89C52RC 芯片內(nèi)部有一高增益反相放大器，用于構(gòu)成振蕩器 .反相放大器 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 的輸入端為 XTAL1，輸出端為 XTAL2。其電容的作用主要是對頻率進(jìn)行微調(diào)，一般取 3045PF 左右。復(fù)位操作有上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種方式。上電與按鍵均可以有效復(fù)位。 傳感器的介紹 傳感器的定義及作用 一、 廣義地來說，傳感器是一種能把物理量或化學(xué)量轉(zhuǎn)變成便于利用的電信號的器件。 二、傳感器的作用 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 13 傳感器的特性 靈敏度高、可靠性強、穩(wěn)定性好； 防塵耐濕、耐高低溫、耐沖擊、耐振動等嚴(yán)酷環(huán)境 條件； 收發(fā)兼用，使用方便。數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 把采集到的溫度通過數(shù)據(jù)引腳傳到單片機。 DS18B20 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖 36 所示 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 引腳說明：地數(shù)據(jù)線可選 圖 35 DS18B20封裝 圖 36 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 依據(jù) DS1B20 的以上特征，設(shè)計了如圖 37 所示的電路圖， 作為控制信號。 ，接口信號線數(shù)量大幅度減少，包括電源和地在內(nèi)的信號線僅有 9 條。 ，正常顯示時的工作電流在 200μA 以下 。本設(shè)計中選用壓電式蜂 鳴器作為報警器。壓電蜂鳴片由鋯鈦酸鉛或鈮鎂酸鉛壓電陶瓷材料制成。電路設(shè)計如圖 所示，蜂鳴器作為三極管 Q1 的集電極負(fù)載，當(dāng) Q1 導(dǎo)通時，蜂鳴器發(fā)出鳴叫聲音， VT1 截止時，蜂鳴器不發(fā)聲。電路圖如圖 310 所示。鍵盤輸入方便快捷，而且價格低廉。 本設(shè)計主電路在按鍵上運用了按鍵 按鍵 2 分別用于開和關(guān)，兩個 個按鍵與單片機 P1 口的 、 一一連接，如圖 311 所示： 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 19 圖 311 主電路按鍵 紅外線接收的設(shè)計 紅外通訊技術(shù)利用紅外線來傳遞數(shù)據(jù)，是無線通訊技術(shù)的一種。目前，紅外通訊主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)通信和遙控這兩方面。 圖 313 紅外線接收電路 電機驅(qū)動電路設(shè)計 在直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計中，主要考慮一下幾點： ：電機是單向還是雙向轉(zhuǎn)動？需不需要調(diào)速？對于單向的電機驅(qū)動，只要用一個大功 率三極管或場效應(yīng)管或繼電器直接帶動電機即可，當(dāng)電機需要雙向轉(zhuǎn)動時，可以使用由 4 個功率元件組成的 H 橋電路或者使用一個雙刀雙擲的繼電器。 2）效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會減少驅(qū)動電路的發(fā)熱。 4）對電源的影響。 由于我們只要求電機一個方向轉(zhuǎn)動，所以采用 IR3205 的半橋驅(qū)動電路圖如圖 ，其中二極管 D3 是當(dāng)電 機突然停止造成反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電流時，通過二極管而不通過 IR3205從而對 IR3205 起到了保護(hù)作用，設(shè)計電路圖如圖 314所示。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線圈中就會流過一定的電流， 從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動銜鐵的動觸點與靜觸點（常開觸點）吸合。 繼電器驅(qū)動電路設(shè)計 繼電器（英文名稱： relay）是一種電 控制 器件 ，是當(dāng)輸入量（激勵量）的變化達(dá)到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。 電磁繼電器是有觸點電繼電器是有觸點電繼電器的一種。通過給 端口高低電位來控制繼電器的通斷，繼而控制熱得快加熱的占空比（平 均功率），以達(dá)到控制水溫的 目的，設(shè)計電路路如右圖 315，其中，三極管為控制開關(guān)作用，當(dāng)輸入高電平， NPN 飽和導(dǎo)通，繼電器線圈通電，觸電吸合，使 220V 電源接通。最初的無線遙控裝置采用的是電磁波傳輸信號，由于電磁波容易產(chǎn)生干擾，也易受干擾，因此逐漸采用超聲波和紅外線媒介來傳輸信號。信息可以直接對紅外光進(jìn)行調(diào)制傳輸，例如，信息直接調(diào)制紅外光的強弱進(jìn)行傳輸，也可以用紅外線產(chǎn)生一定頻率的載波，再用信息對載波進(jìn)調(diào)制，接收端再去掉載波，取到信息從信息的可靠傳輸來說，后一種方法更好，這就是目前大多數(shù)紅外遙控器所 采用的方法。 方案二：硬件晶振電路產(chǎn)生 38KHz 載波，如圖 317 所示。因而采用方案一，即用軟件定時產(chǎn)生 38KHz 的載波信號。當(dāng)再正常范圍內(nèi)時則顯示出溫度的具體溫度值。 系統(tǒng)軟件設(shè)計 本設(shè)計 就是 以 AT89S52 單片機 為核心。主程序框圖如下圖 41所示。 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 27 圖 主程序框圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 28 如 果 數(shù) 據(jù) 線 = 1 ， d a t a 和 8 0 H 或 ， 否 則 和 0 0 H 或延 時 數(shù) 微 妙返 回 讀 到 的 數(shù) 據(jù)將 數(shù) 據(jù) 線 拉 高 ， 延 時 6 微 妙將 數(shù) 據(jù) 線 拉 低 ， 延 時 1 微 妙數(shù) 據(jù) 右 移將 數(shù) 據(jù) 線 拉 高 ， 延 時 1 微 妙讀 完 8 位 數(shù) 據(jù) ？開 始 圖 42 DS18B20讀程序流程圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 29 開 始結(jié) 束將 數(shù) 據(jù) 線 拉 高 ， 延 時 1 微 妙將 數(shù) 據(jù) 線 拉 低 ( 啟 動 寫 功 能 )將 數(shù) 據(jù) 最 低 位 寫 到 數(shù) 據(jù) 線 ， 延 時 3 0 微 妙釋 放 數(shù) 據(jù) 下 ， 延 時 數(shù) 微 妙延 時 數(shù) 微 秒數(shù) 據(jù) 右 移寫 完 8 位 數(shù) 據(jù) 圖 43 DS18B20寫程序流程圖 河北工程大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 30 開 始發(fā) 送 引 導(dǎo) 碼紅 外 數(shù) 據(jù) 發(fā) 送發(fā) 送 系 統(tǒng) 碼發(fā) 送 系 統(tǒng) 反 碼發(fā) 送 數(shù) 據(jù) 碼