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[19] B Schneier． Applied Crytography： Algorithms， and Source Code in C[J]． New York： Jone Wileyamp。 系 統(tǒng)還能動態(tài)的顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度，并能通過鍵盤調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。 傳感器 DS18B20 溫度采集部分調(diào)試 將 DS18B20 芯片接在系統(tǒng)板對應(yīng)的 口，通過插針在對應(yīng)系統(tǒng)板的右下側(cè)三口即為對應(yīng)的 VCC、 和 GND，可將芯片直接插在該插針上，因此即為方便。程序?qū)崿F(xiàn)了 口的 PWM 波形輸出， 當(dāng)外界溫度低于設(shè)置溫度時，電機不轉(zhuǎn)動或自動停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)外界溫度高于設(shè)置溫度時，電機的轉(zhuǎn)速升高或是自動開始轉(zhuǎn)動，且外界溫度與設(shè)置溫度的差值越大，電機轉(zhuǎn)速越高，即占空比增加。 在鍵盤加入了消抖程序，數(shù)碼管顯示程序中加入了段碼的存儲空間后，數(shù)碼管能夠正常的顯示，按鍵也能夠工作，達到了較好的效果。當(dāng)環(huán)境溫度低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度時，風(fēng)扇自動停止運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了系統(tǒng)所設(shè)計的功能。 把溫度傳感器 DS18B20 溫度設(shè)置為 攝氏度，用鍵盤 S2 調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為22 攝氏度。 [9] 譚浩強 .C 程序設(shè)計 [M]（第三版） .北京：清華大學(xué)出版社 .— 65. 19 Proteus 軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用， 它不僅 和其它 EDA 工具一樣 有 原理布圖、 PCB 自動或人工布線及電路仿真的功能， 而且更重要的 功能是，他的電路仿真是互動 的， 可以根據(jù)仿真實時觀察到得現(xiàn)象驗證設(shè)計的正確性及準(zhǔn)確性并及時改變程序代碼、原理圖連接以及元件屬性等。 圖 10 風(fēng)扇電機驅(qū)動與調(diào)速電 17 第三章 軟件設(shè)計 程序設(shè)置 程序設(shè)計部分主要包括 主程序、 DS18B20 初始化函數(shù)、 DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換函 數(shù)、溫度讀取函數(shù)、鍵盤掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)、溫度處理函數(shù)以及風(fēng)扇電機控制函數(shù)。在本設(shè)計中將 DS18B20 接在 口實現(xiàn)溫度的采集。 5 位數(shù)碼管的位選 W1~W5 分別與單片機的 ~ 口相連接，只要 ~ 中任一位中輸出低電平，則選中與該位相連的數(shù)碼管。字形與段選碼的關(guān)系見表 1 所示。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。 P3 口： P3 口管腳是 8 個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個 TTL 門電流。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1 口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 AT89C52單片 機管腳如圖 4所示。 ULN2803 在使用時接口簡單，操作方便，可為電機提供較大的驅(qū)動 電流，它實際上是一個集成芯片，單塊芯片可同時驅(qū)動 8 個電機。被測溫度用符號擴展的 16 位數(shù)字量方式串行輸出。且在變壓過程中會有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不安全因素。在本設(shè)計中應(yīng)用了此方法。 調(diào)速方式的選擇 方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 DAC0832 來控制，由單片機根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度值輸出相應(yīng)數(shù)字量到 DAC0832 中，再由 DAC0832 產(chǎn)生相應(yīng)模擬信號控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而通過無級調(diào)速電路實現(xiàn)風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)。 對于方案二，以單片機作為控制器， 通過軟件編程的方法進行溫度檢測和判斷，并在其 I/O 口輸出控制信號。但是依然存在電路復(fù)雜，對溫度敏感性達不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。并通過兩個按鍵改變預(yù)設(shè)溫度值，一個提高預(yù)設(shè)溫度，另一個降低預(yù)設(shè)溫度值。它使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化實現(xiàn)自動啟停，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度的變化而變化，實現(xiàn)了風(fēng)扇的智能控制。 關(guān)鍵詞 ： 自動控制 。單片機 。它的設(shè)計為現(xiàn)代社會人們的生活以及生產(chǎn)帶來了諸多便利，在提高人們的生活質(zhì)量、生產(chǎn)效率的同時還能節(jié)省風(fēng)扇運轉(zhuǎn)所需的能量。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)計要實現(xiàn)風(fēng)扇直流電機的溫度控制，使風(fēng)扇電機能根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動啟停及改變轉(zhuǎn)速，需要比較高的溫度變化分辨率以及穩(wěn)定可靠的換擋停機控制部件 [1]。 對于方案三，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。 AT89C52 單片機工作電壓低，性能高，片內(nèi)含 8k 字節(jié)的只讀程序存儲器 ROM 和 256 字節(jié)的隨機數(shù)據(jù)存儲器 RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn) 的 MCS51 指令系統(tǒng)，單片價格也不貴，適合本設(shè)計系統(tǒng)。 方案二：采用變壓器調(diào)節(jié)方式 ，運用電磁感應(yīng)原理將 220V 電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機接到不同電壓值的線圈上可控制電機的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。 (2) 利用定時器。 [2] 藍厚榮 .單片機的 PWM 控制技術(shù) [J] .工業(yè)控制計算機， 20xx,23（ 3） :97— 98 6 對于方案三，相對于其他用硬件或者軟硬件相結(jié)合的方法實現(xiàn)對電機進行調(diào)速而言，采用 PWM 用純軟件的方法來實現(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)揮單片機的功能，對于簡單速度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了一種有效的途徑。工作電壓支持 3V—— 的電壓范圍，既可在遠端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。每個電機由單片機的一個 I/O 口控制，單片機 I/O 口輸出的為 5V 的 TTL 信號。 各管腳功能： VCC：供電電壓。在 FLASH 編程和校驗時， P1 口作為第八位地接收。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。在 FLASH 編程期間，此引腳用 于輸入編程脈沖。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。 LED數(shù)碼管簡介 本系統(tǒng)選用五個 LED 數(shù)碼管來進行溫度顯示。 [5] 胡全 .51 單片機的數(shù)碼管動態(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 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機本身需要復(fù)位以外，外部擴展 I/O 接口電路也需要復(fù)位，因此需要一個包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。 13 圖 7 獨立鍵盤連接電路 溫度采集電路 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器通過其內(nèi)部計數(shù)時鐘周期來的作用，實現(xiàn)了特有的溫度測量功能。其與單片機 [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 .單片機與數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 的接口設(shè)計 [J].計算機測量與控制， 20xx,10(4)：278— 280. 14 的連接如圖 9 所示。DS18B20 初始化 函數(shù)完成對 DS18B20 的初始化 ； DS18B20 溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)完成對環(huán)境溫度的實時采集； 溫度讀取函數(shù)完成主機對溫度傳感器數(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)對采集到的溫度進行分析出理，為電機轉(zhuǎn)速的變化提供條件；風(fēng)扇電機控制函數(shù)則根據(jù)溫度的數(shù)值完成對電機轉(zhuǎn)速及啟停的控制。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 。點擊開始按鈕，系統(tǒng)開始仿真，待一段時間穩(wěn)定后，觀察到此時風(fēng)扇直流電機的轉(zhuǎn)速為 +，如圖 14 所示。 當(dāng)然，在此沒有實現(xiàn)風(fēng)扇直流電機的無級調(diào)速，本系統(tǒng)實現(xiàn)的是電機在隨環(huán)境溫度變化的四個等級的速度變化，環(huán)境溫度在一定小范圍內(nèi)變化風(fēng)扇電機轉(zhuǎn)速是不變的，只有超過了設(shè)定的某一界限時轉(zhuǎn)速才會變化。 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)計和調(diào)試帶來了極大的簡便，小體積、低功耗、高精度為控制電機的精度和穩(wěn)定提供了可能。 在本系統(tǒng)中風(fēng)扇電機的轉(zhuǎn)速可實現(xiàn)四級調(diào)速。系統(tǒng)調(diào)試中為驗證 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)