【正文】 ...................................................... 29 .............................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 31 附錄 1： ASCII 表和遙控指令碼表 ................................................................................... 32 附錄 2： Porteus 仿真圖 ..................................................................................................... 33 附錄 3： PCB 板圖 .............................................................................................................. 34 附錄 4：系統(tǒng)總電路圖 ...................................................................................................... 35 附錄 5：程序源代碼 .......................................................................................................... 36 畢業(yè) 設(shè)計中文摘要 I 摘 要 電風(fēng)扇是給人們帶來涼爽夏天的家用電器，智能溫控調(diào)速風(fēng)扇可自動 根據(jù)室內(nèi)環(huán)境溫度 控制 風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。 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)時時鐘（ DS1302）數(shù)據(jù) 的 采集、分析 及 處理形成輸出控制信號和數(shù)據(jù)；輸出 部分主要以 PWM 脈寬調(diào)制信號為 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 ，驅(qū)動液晶 顯示 ， PWM 波 控制固態(tài)繼電器 模塊來調(diào)節(jié) 風(fēng)扇 無級轉(zhuǎn)速 ，普通繼電器模塊來控制 USB 端口、 LCD 電源，LED 照明燈和各類 指示燈。 和時髦的空調(diào)相比， 電風(fēng)扇具有價格低和耗電量小 ， 不受空間限制，吹出的風(fēng)更貼近于自然等 的優(yōu)勢 ，暫時 不可能被空調(diào)取代 ， 擁有龐大的目標(biāo)消費(fèi)群。而將微控制器嵌入到工業(yè)控制中，將會成為一種不可阻擋的趨勢，微控制器強(qiáng)大的控制能力將會 使工業(yè)產(chǎn)品的功能和性能得到很大的提升。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)速不會隨著氣溫變化，容易著涼。該設(shè)計實(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。隨著人們生活水平的提高，人們對風(fēng)扇的要求也越來越高，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)也更簡便。 此外，在某些場合下，比如危險作業(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)等危險場合，或者是家庭居室中控制，無線的應(yīng)用將會得到非常廣泛的應(yīng)用，可見紅外遙控 的研究也是很有實(shí)踐意義的。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 畢業(yè) 設(shè)計正文 3 吹風(fēng)的模式選 擇，定時關(guān)機(jī)，自動休眠以節(jié)省電能等，此外還有語音控制的風(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。 畢業(yè) 設(shè)計正文 4 本設(shè)計的任務(wù)要求 （ 1） 根據(jù)所確定的方案做出一個總的系統(tǒng)框圖（其中包含各個電路模塊）。 （ 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， 然后測試運(yùn)行，檢查其 控制效果 ， 風(fēng)扇智能效果 。 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。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，直到下一個中斷或硬件復(fù)位為止。 其中外圍電路包括晶振電路、復(fù)位電路、電源濾波電路。本設(shè)在 XTAL1 和 XTAL2 跨接晶振 Y1 和微調(diào)電容 C1， C2。 圖 32 時鐘電路 單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計 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)行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動。圖 33 所 示為復(fù)位電路，只要 VCC 上升時間不超過 1ms，通過在 VCC 和 RESET 引腳之間加一個 10181。 （ 1） LCD1602 的特性 ●+5V 電壓，對比度可調(diào)； ●內(nèi)含復(fù)位電路； ●提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標(biāo)閃爍、顯示移位等多種功能； ●有 80 字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器 DDRAM； ●內(nèi)建有 192 個 5X7 點(diǎn)陣的字型的字符發(fā)生器 CGROM； ●8 個可由用戶自定義的 5X7 的字符發(fā)生器 CGRAM[4]。 液晶顯示模塊的設(shè)計 本設(shè)計通過單片機(jī)控制 lcd1602 顯示室內(nèi)溫度及電風(fēng)扇的檔位。當(dāng) RS 和 R/W 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng) RS 為低電平 R/W 為高電平時可以讀忙信號，當(dāng) RS 為高電平 R/W 為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 DS18B20 測溫原理如圖 35 所示。計數(shù)器 1 對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號 進(jìn)行減法計數(shù)，當(dāng)計數(shù)器 1 的預(yù)置值減到 0 時，溫度寄存器的值將加 1，計數(shù)器 1 的預(yù)置將重新被裝入，計數(shù)器 1 重新開始對低溫度系數(shù)晶振產(chǎn)生的脈沖信號進(jìn)行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器 2 計數(shù)到 0 時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。 DS18B20 的 2 腳為數(shù)字信號輸入 /輸出端，此管腳必須接上拉電阻，使其在無數(shù)據(jù)傳輸時一直處于高電平狀態(tài)，以此保持信號的穩(wěn)定傳輸 ，1 腳為電源地 ， 3 腳為外接供電電源輸入端。它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種 “自動開關(guān) ”。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會在彈簧的反作用力返回原來的位置，動觸點(diǎn)與原來的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）釋放。繼電器電路圖如圖 37 所示。實(shí)現(xiàn)對單相或者三相機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，或者其它控制。 MGR1 D4810 型固態(tài)繼電器特點(diǎn) 過零觸發(fā)型 AC—SSR 為四端器件，其內(nèi)部電路原理如圖 38所示。 MGR1 D4810型固態(tài)繼電器內(nèi)部 電路圖如圖 39所示 。其中紅光的波長范圍為 ～ ，比紅光波長還長的光叫紅外線。 常用的紅外遙控系統(tǒng)一般分發(fā)射和接收兩個部分。當(dāng)按下指令鍵或推動操作桿時，指令編碼電路產(chǎn)生所需的指令編碼信號，指令編碼信號對載體進(jìn)行調(diào)制，再由驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大后由發(fā)射電路向外發(fā)射經(jīng)調(diào)制定指令編碼信號。 （ 1）技術(shù)參 數(shù) 畢業(yè) 設(shè)計正文 14 ●遙控距離 ： 10~18 米 (直線無障礙距離 )； ●發(fā)射管紅外波長： 940Nm； ●晶振 ： 振蕩頻率 455KHz； ●紅外載波頻率 ： 38KHz。 MYS1838 紅外接收端 接收 端 一般由接收電路、放大電路、調(diào)制電路、指令譯碼電路、驅(qū)動電路、執(zhí)行電路 (機(jī)構(gòu) )等幾部分組成。最近幾年不論是業(yè)余制作還是正式產(chǎn)品，大多都采用成品紅外接收頭。封裝如圖 310 所示，電路如圖 311所示。 DS1302內(nèi)部有一個 318的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM寄存器。 圖 312 DS1302封裝 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 313 所示，主要組成部分為： 電源控制、 移位寄存器、控制邏輯、振蕩器 與分頻器 、實(shí)時時鐘以及 RAM。時鐘脈沖的個數(shù)在單字節(jié)方 式下為 8+8（ 8 位地址+8 位數(shù)據(jù)），在多字節(jié)方式下為 8 加最多可達(dá) 248 的數(shù)據(jù)。日歷、時間寄存器及控制字如表 （ 1） 所示。 圖 314 實(shí)時時鐘模塊 電路 畢業(yè) 設(shè)計正文 17 報警提示電路 的設(shè)計 蜂鳴器簡介 蜂鳴器是一種一體化結(jié)構(gòu)的電子訊響器，采用直流電壓供電，廣泛 應(yīng)用于計算機(jī)、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、報警器、電子玩具、汽車電子設(shè)備、電話機(jī)、定時器等電子產(chǎn)品中作發(fā)聲器件。振動膜片在電磁線圈和磁鐵的相互纏繞蜂鳴器 。 圖 315 蜂鳴器報警電路 感光模塊 的設(shè)計 光敏電阻簡介 光敏電阻（ photocell）又稱光敏電阻器或 光導(dǎo)管 ，常用的制作材料為 硫化鎘 ，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料。還 畢業(yè) 設(shè)計正文 18 有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。設(shè)計光控電路時，都用 白熾燈 泡（小電珠）光線或 自然光 線作控制光源，使設(shè)計大為簡化。 （ 2） LM393 使用特點(diǎn) LM393 是高增益 ,寬頻帶器件，像大多數(shù)比較器一樣，如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生 耦合 ，則很容易產(chǎn)生 振蕩 。 圖 316 LM393 內(nèi)部電路 畢業(yè) 設(shè)計正文 19 （ 3）模塊參數(shù) ●可以檢測周圍 環(huán)境的亮度和光強(qiáng) ； ●靈敏度可調(diào)（數(shù)字電位器調(diào)節(jié)） ； ●工作電壓 ； ●模擬量電壓輸出 ； ●數(shù)字開關(guān)量輸出（ 0和 1） 。 電路如圖 317 所示。發(fā)送器對準(zhǔn)目標(biāo)發(fā)射光束，發(fā)射的光束一般來源于半導(dǎo)體光源，發(fā)光二極管(LED)、激光二極管及紅外發(fā)射二極管。在其后面是檢測電路，它能濾出有效信號和應(yīng)用該信號。本電路采用內(nèi)部 補(bǔ)償，電路比較簡單不易自激，工作點(diǎn)穩(wěn)定，使用方便，而且設(shè)計了完善的保護(hù)電路，不易損壞 。如 電力線載波通信 ，對講機(jī) 亞音頻 譯碼 ，遙控等。 ③ 腳是輸入端，要求輸入信號 ≥25mV。 圖 318 LM567 內(nèi)部電路 畢業(yè) 設(shè)計正文 21 （ 3）紅外避障模塊 技術(shù)參數(shù) ●輸出電流 ： 100mA； ●供電 電壓： 5V； ●消耗電流 ： DC25mA； ●響應(yīng)時間 ： 2ms； ●指向角： ≤15176。電路圖如圖 319 所示。再每次解碼后蜂鳴器都會發(fā)出 100ms 的提示音。執(zhí)行機(jī)構(gòu)子流程如圖 43 所示。 uVision4 IDE 可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。特別要注意檢查電源是否接錯，電源與地是否有短路，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，觀察焊點(diǎn)是否牢固，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，必要時利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。電源一經(jīng)接通，不要急于用儀器觀測波形和數(shù)據(jù)，而是要觀察是否有異?，F(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。測試并記錄測試數(shù)據(jù)，對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最后作出測試結(jié)論，以確定電路是否符合設(shè)計要求。這是抗干擾設(shè)計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到敏感器件的干擾。 切斷干擾傳播路徑的常用措施如下： ●注意晶振布線。 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真 程序編譯 利用 Keil uvision 軟件進(jìn)行編譯，打開 Keil uvision 軟件后把所要編譯的工程，并設(shè)置目標(biāo)工程選項，然后單擊 Build target 命令對源程序文件進(jìn)行編譯。使用 Keil 軟件對其調(diào)試。單步執(zhí)行則可以每條指令的執(zhí)行結(jié)果，找出程序錯誤所在，但耗時長。 圖 52 程序 軟件仿真 畢業(yè) 設(shè)計正文 28 程序下載 程序下載 工具 下載是指把用戶的應(yīng)用程序經(jīng)過編譯后生產(chǎn)的 HEX 文件下載到單片機(jī)程序存儲器中的過程。 （ 1） 打開燒錄 HEX 的文件；