【正文】 度信號(hào)給單片機(jī) AT89C52 進(jìn)行處理，在 LED 數(shù)碼管上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 1： 3 圖 1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖 方案論證 本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的溫度控制，使風(fēng)扇電機(jī)能根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)啟停及改變轉(zhuǎn)速，需要比較高的溫度變化分辨率以及穩(wěn)定可靠的換擋停機(jī)控制部件 [1]。 對(duì)于方案一，采用熱敏電阻有價(jià)格便宜、元件易購的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號(hào)采集、放大、轉(zhuǎn)換過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由 于熱敏電阻的 RT 關(guān)系的非線性，其本身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路予以糾正，但不僅將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，而且在人體所處溫度環(huán)境溫度變化中難以檢測(cè)到小的溫度變化。 對(duì)于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 的高度集成化，大大降 低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由于其感測(cè)溫度的原理與上述兩種方案的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。 方案二：采用單片機(jī)作為控制核心。 AT89C52 單片機(jī)工作電壓低，性能高，片內(nèi)含 8k 字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器 ROM 和 256 字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn) 的 MCS51 指令系統(tǒng)，單片價(jià)格也不貴，適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)。但不足的地方是它采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，各個(gè) LED 數(shù)碼管是逐個(gè)點(diǎn)亮的，因此會(huì)產(chǎn)生閃爍，但由于人眼的視覺暫留時(shí)間為 20MS，故當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼不會(huì)感覺到閃爍， 因此只要描頻率設(shè)置得當(dāng)即可采用該方案。 方案二：采用變壓器調(diào)節(jié)方式 ，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將 220V 電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。在控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，轉(zhuǎn) 速就越快，若全為高電平，占空比為 100%時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大 [2]。 (2) 利用定時(shí)器。在 STC12 系列單片機(jī)中自身帶有 PWM 控制器，但本系統(tǒng)所用到得 AT89 系列單片機(jī)無此功能。 [2] 藍(lán)厚榮 .單片機(jī)的 PWM 控制技術(shù) [J] .工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 20xx,23（ 3） :97— 98 6 對(duì)于方案三，相對(duì)于其他用硬件或者軟硬件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速而言，采用 PWM 用純軟件的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程，具有更大的靈活性，并可大大降低成本，能夠 充分發(fā)揮單片機(jī)的功能，對(duì)于簡(jiǎn)單速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。 系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器是 Dallas 半導(dǎo)體公司開發(fā)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。工作電壓支持 3V—— 的電壓范圍，既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。其管腳排列如圖 3所示， DQ 為數(shù)字信號(hào)端，GND 為電源地， VDD 為電源輸入端。每個(gè)電機(jī)由單片機(jī)的一個(gè) I/O 口控制，單片機(jī) I/O 口輸出的為 5V 的 TTL 信號(hào)。 AT89C52 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C52是一種帶 8K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（ FPEROM） 256B片內(nèi) RAM的低電壓，高性能 CMOS8 位微處理器。 各管腳功能： VCC：供電電壓。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地接收。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口 輸出地址的高八位。當(dāng) P3 口寫入“ 1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。 P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。在 FLASH 編程期間，此引腳用 于輸入編程脈沖。如想禁止ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)選用五個(gè) LED 數(shù)碼管來進(jìn)行溫度顯示。通過單片機(jī)引腳輸出高低電平，可使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字或字母，這種使數(shù)碼管顯示字形的數(shù)據(jù)稱字形碼，又稱段選碼 [5]。 [5] 胡全 .51 單片機(jī)的數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示技術(shù) [J] .信息技術(shù)， 20xx,13:25— 26 11 g f bae d c dpgndgnd dpgfedcbadpgfedcbaRx 8 Rx 8 數(shù)碼管引腳分配圖 圖 5 七段 LED 數(shù)碼管 表 1 7 段 LED 的段選碼表 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3fH C0H 8 7fH 80H 1 06H F9H 9 6fH 90H 2 5bH A4H A 77H 88H 3 4fH B0H B 7fH 83H 4 66H 99H C 39H C6H 5 6dH 92H D 3fH A1H 6 7dH 82H E 79H 86H 7 07H F8H F 71H 8EH 各部分電路設(shè)計(jì) 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展 I/O 接口電路也需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。 12 圖 6 系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路 數(shù)碼管顯示電路 本設(shè)計(jì)制作中選用 5 位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊，它和單片機(jī)硬件的接口如圖 8所示。 13 圖 7 獨(dú)立鍵盤連接電路 溫度采集電路 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器通過其內(nèi)部計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來的作用，實(shí)現(xiàn)了特有的溫度測(cè)量功能。由于溫度振蕩器的拋物線特性的影響，其內(nèi)用斜率累加器進(jìn)行補(bǔ)償 [6]。其與單片機(jī) [6] 李鋼 ,趙彥峰 .1Wire 總線數(shù)字溫度傳感器 DSI8B20 原理及應(yīng)用 [J].現(xiàn)代電子技術(shù)， 20xx,28(21)：77— 79. [7] 馬云峰 .單片機(jī)與數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的接口設(shè)計(jì) [J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制， 20xx,10(4)：278— 280. 14 的連接如圖 9 所示。 電路如圖 10 所示，風(fēng)扇電機(jī)的一端接 12V 電源，另一端接 ULN2803 的 OUT7 引腳， ULN2803 的 IN7 引腳與單片機(jī)的 引腳相連，通過 控制單片機(jī)的 引腳輸出PWM 信號(hào)，由此控制風(fēng)扇直流電機(jī)的速度與啟停。DS18B20 初始化 函數(shù)完成對(duì) DS18B20 的初始化 ； DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)完成對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)采集； 溫度讀取函數(shù)完成主機(jī)對(duì)溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)換算，鍵盤掃描函數(shù)則根據(jù)需要完成初值的加減設(shè)定；溫度處理函數(shù)對(duì)采集到的溫度進(jìn)行分析出理，為電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化提供條件；風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)則根據(jù)溫度的數(shù)值完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速及啟停的控制。 在使用時(shí)要先建立一個(gè)工程，然后添加文件并編寫程序，編寫好后再編輯調(diào)試。它還能 配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器 來顯示和輸出， 如示波器、邏輯分析儀等 [10]，效果很好 。 圖 13 Proteus 使用界面 本設(shè)計(jì)基于 Proteus 的仿真 首先啟動(dòng) Proteus 軟件并建立一工程，然后根據(jù)原理圖調(diào)出相應(yīng)的原件，再根據(jù)要求改變各原件的屬性并把各個(gè)原件按原理圖連接起來。點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)開始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 +，如圖 14 所示。點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)開始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速為 + r/s，如圖 16 所示。 當(dāng)然，在此沒有實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是電機(jī)在隨環(huán)境溫度變化的四個(gè)等級(jí)的速度變化，環(huán)境溫度在一定小范圍內(nèi)變化風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速是不變的，只有超過了設(shè)定的某一界限時(shí)轉(zhuǎn)速才會(huì)變化。因此必須在按鍵掃描程序中加入消抖部分，即在按鍵按下與松手時(shí)加入延時(shí)判斷，以檢測(cè)鍵盤是否真的按下或已完全松手。 傳感器 DS18B20 溫度采集部分調(diào)試 由于數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 的高度集成化，為軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了極大的簡(jiǎn)便，小體積、低功耗、高精度為控制電機(jī)的精度和穩(wěn)定提供了可能。如把 變?yōu)?245 來處理，這樣為程序的編寫帶來了方便。 在本系統(tǒng)中風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)四級(jí)調(diào)速。調(diào)試過程中出現(xiàn)了當(dāng)按鍵時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，設(shè)置的溫度值不是增一或者減一，而是增加后減少幾個(gè)值，出現(xiàn)這種情況的主要元嬰可能是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過長(zhǎng)造成，改進(jìn)方法為將對(duì)應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加，但也不應(yīng)過長(zhǎng)，否則將出現(xiàn)按鍵無效的情形。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證 DS18B20 是否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏住芯片，即可發(fā)現(xiàn) LED顯示的前兩位溫度也迅速升高，驗(yàn)證了 DS18B20 能在系統(tǒng)板上工作。系統(tǒng)采用的直流電機(jī)為 12V 的額定電壓，而該驅(qū)動(dòng)電路在采用單片機(jī)電源時(shí)的輸出電壓最高不過 5V，因此在調(diào)試過程中只采用了原有的 5V 直流電機(jī)來調(diào)試，且得到了可觀的控制效果。 系統(tǒng)功能分析 系統(tǒng)總體上由五部分來組成，既按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可推廣到各種電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。 Sons. 1994． 301— 307. [20] Intel: Benjamin Jun， Paul Kocher． The lntel Random Number Generator[J]． White Paper Prepared for lntel Corporation， April 22， l999： 4— 5． 29 附錄 1：電路總圖 附圖 1 電路總圖 30 附錄 2：程序代碼 include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit DQ=P1^7。 float ff。 uchar code tablel[]={ //帶小數(shù)點(diǎn)的段碼 0xbf,0x86,0xdb,0xcf, 0xe6,0xed,0xfd, 0x87,0xff,0xef}。 } void digitalshow(uchar a4,uchar a3,uchar a2,uchar a1,uchar a0) { dispbuf[0]=a0。 dispbuf[4]=a4。 Delay(1)。 Delay(1)。 Delay(1)。 Delay(1)。 Delay(1)。i++){} } } void tmreset(void) { DQ=0。 // 90， 4 可以小范圍變化 } void tmpre(void) { while(DQ)。 bit dat。大概 1us DQ=1。 Delay(8)。 for(i=1。 } return(dat)。 for(j=1。 dat=dat1。 // 1us DQ=1。 DQ=1。 tmreset()。 // skip rom tmwbyte(0x44)。 dmsec(1)。 // LSB 低 8 位 b=tmrbyte()。 ff=y3*。 if(key1==0) { sheding++。 if(key2==0) { sheding。 dinum=4。 dinum=3。 dinum=2。 dinum=1。 for(q=0。 for(i=255。qgaonum。i0。 tmstart()。 last=tmrtemp()+256。 keyscan()。 } 。 deal(last/10)。 ge=(last%100)/10。 // 初始化 ds18b20 while(1)