【文章內(nèi)容簡介】 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0110 1110 FF5EH 1111 1111 0110 1111 FF6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁 3 硬件電路及系統(tǒng)原理分析 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖如圖 所示。 圖 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖 本系統(tǒng)是以單片機(jī)為核心，由數(shù)字溫度傳感器 DS18B溫度、檔位顯示、電機(jī)調(diào)速電路和蜂鳴器報(bào)警電路組成。 通過鍵盤可以控制系統(tǒng)為幾個(gè)不同的工作狀態(tài)，休眠 狀態(tài)、自動檔以及手動的幾個(gè)檔位進(jìn)行工作。 對于單片機(jī)中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，根據(jù)要求，我們可以選用具有 4KB 片內(nèi)E2PROM 的 AT89C51 單片機(jī)作為中央處理器作為整個(gè)控制系統(tǒng)的核心， AT89C51 內(nèi)部已包含了定時(shí)器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，其硬件能符合整個(gè)控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時(shí)器件，方便地構(gòu)成一個(gè)最小系統(tǒng) [8]。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強(qiáng)，性價(jià)比高。 功能描述 傳統(tǒng)電風(fēng)扇供電采用的是 220V 交流電，電機(jī)轉(zhuǎn)速分為幾個(gè)檔位，通過人工手動調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到改變 風(fēng)速的目的，亦即，每改變一次風(fēng)力，必然有人參與操作，這樣就會帶來諸多不便 [9]。 電機(jī)調(diào)速 AT89C51 鍵盤功能輸入 溫度、檔位顯示 數(shù)字溫度傳感器 蜂鳴器 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 9 頁 ABCDEFGDPL1L2L3L4A B C D E F GL5A B C D E F G DPL1 L2 L3 L4L1L2L3L4L5DP L5XTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RST9P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0/RXD10P3.1/TXD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD17P3.6/WR16P3.5/T115U1 89C5129.0DQ2VCC3GND1U2 DS18B20R1 10kR2 10kR3 10kR4 10kR5 10kR6 10kR7 10kR8 10k32U3:A4009ZeroCrossing1 26 4U4 MOC3031MU5 L2008L6R9 10kR1010kC1 1nFR1110kR1210kV1 VSINE234567891RP1RESPACK8R13300R14300R15300R16300R17300U7 AND_5Q1 PN2907BUZ1BUZZERGNDR25100停止1檔2檔3檔自動風(fēng)扇檔位顯示溫度顯示或者報(bào)警顯示Y1CRYSTALC1130pFC2 30pFR351kR2610kC310uFK1 RSTVCCGND模擬電機(jī) 圖 系統(tǒng)總體原理圖 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁 本設(shè)計(jì)是以 AT89C51 單片機(jī)控制中心，主要通過提取溫度傳感器 DS18B20 得到的溫度以及內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定時(shí)間長短來控制電風(fēng)扇的開關(guān)及轉(zhuǎn)速的變化。 電風(fēng)扇可工作在兩種狀態(tài)：手動調(diào)速狀態(tài)、自動調(diào)速狀態(tài)。 手動狀態(tài)時(shí)可以手動調(diào)節(jié)速度； 自動狀態(tài)時(shí)通過溫度高低自動調(diào)節(jié)速度：“溫度高，轉(zhuǎn)速快；溫度低，轉(zhuǎn)速慢”； 本設(shè)計(jì)主要介紹根據(jù)溫度傳感器 DS18B20 所采集的溫度來實(shí)現(xiàn)自動調(diào)速。 在接通電源之后， CPU 處 于休眠狀態(tài)，當(dāng)用戶選擇了相應(yīng)的按鍵即擋位（自動擋、1 擋、 2 擋、 3 擋）之后，風(fēng)扇就進(jìn)入了相應(yīng)的工作狀態(tài)。本風(fēng)扇系統(tǒng)的自動檔是通過數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 測量環(huán)境溫度，在測量完溫度之后，通過 LED 數(shù)碼管顯示出實(shí)時(shí)溫度，第四位顯示的是當(dāng)前溫度的警告信息 [10]。 C 標(biāo)識溫度不是很高（ 30 度以下），處于 1 擋進(jìn)行工作； E 標(biāo)識溫度稍高一點(diǎn)（ 30~35 度之間），用 2 擋工作，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速快一點(diǎn)，降溫快； F 標(biāo)識溫度很高（ 37 度以上），應(yīng)該讓風(fēng)扇處于最快的轉(zhuǎn)速，以快速的降低溫度。還有一位數(shù)碼管是單獨(dú)的顯示檔位的。 系統(tǒng)總體電路圖如 圖 所示。 單片機(jī)最小系統(tǒng)電路 在設(shè)計(jì)的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，控制核心是 STC89C52 單片機(jī)，該單片機(jī)為 51 系列增強(qiáng)型 8 位單片機(jī)，它有 32 個(gè) I/O 口，片內(nèi)含 4K FLASH 工藝的程序存儲器，便于用電的方式瞬間擦除和改寫，而且價(jià)格便宜，其外部晶振為 12MHz，一個(gè)指令周期為 1μ S[11]。使用該單片機(jī)完全可以完成設(shè)計(jì)任務(wù)，其最小系統(tǒng)主要包括：復(fù)位電路、震蕩電路以及存儲器選擇模式（ EA 腳的高低電平選擇），電路如下圖 所示。 X T A L 218X T A L 119A L E30EA31P S E N29RS T9P 0 .0 /A D 039P 0 .1 /A D 138P 0 .2 /A D 237P 0 .3 /A D 336P 0 .4 /A D 435P 0 .5 /A D 534P 0 .6 /A D 633P 0 .7 /A D 732P 2 .7 /A 1 528P 2 .0 / A 821P 2 .1 / A 922P 2 .2 /A 1 023P 2 .3 /A 1 124P 2 .4 /A 1 225P 2 .5 /A 1 326P 2 .6 /A 1 427P 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 56P 1 . 67P 1 . 78P 3 .0 /R X D10P 3 .1 /T X D11P 3 .2 /I NT 012P 3 .3 /I NT 113P 3 .4 /T 014P 3 .7 / R D17P 3 . 6 / W R16P 3 .5 /T 115U18 0 C5 1R62 0 0C11uFR74 .7 kX1CR Y S T A LC21nFC31nF 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng) 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 11 頁 鍵盤控制電路 單片機(jī)系統(tǒng)中完成控制參數(shù)輸入及修改的基本輸入設(shè)備，是人工干預(yù)系統(tǒng)的重要手段 [12]。 按編碼方式可分為編碼鍵盤與非編碼鍵盤。按鍵組連接方式可分為獨(dú)立連接式鍵盤與矩陣連接式鍵盤。 獨(dú)立鍵盤：每鍵相互獨(dú)立，各自與一條 I/O 線相連， CPU 可直接讀取該 I/O 線的高/低電平狀態(tài)。其優(yōu)點(diǎn)是硬件、軟件結(jié)構(gòu)簡單，判鍵速度快，使用方便；缺點(diǎn)是占 I/O 口線多。多用于設(shè)置控制鍵、功能鍵。適用于鍵數(shù)少的場合。 矩陣鍵盤：鍵按矩陣排列，各鍵處于矩陣行 /列的結(jié)點(diǎn)處， CPU 通過對連在行 (列 )的 I/O 線送已知電平的信號，然后讀取列 (行 )線 的狀態(tài)信息。逐線掃描 ,得出鍵碼。其特點(diǎn)是鍵多時(shí)占用 I/O 口線少，硬件資源利用合理，但判鍵速度慢。多用于設(shè)置數(shù)字鍵，適用于鍵數(shù)多的場合。 鑒于以上獨(dú)立鍵盤和矩陣鍵盤的特點(diǎn)，本系統(tǒng)使用按鍵較少，對按鍵的速度要求不是很 高，因此我們選擇獨(dú)立鍵盤作為本系統(tǒng)的輸入部分。如圖 所示。 圖 鍵盤控制電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁 數(shù)碼管顯示電路 動態(tài)顯示的特點(diǎn)是將所有位數(shù)碼管的段選線并聯(lián)在一起，由位選線控制是哪一位數(shù)碼管有效。選亮數(shù)碼管采用動態(tài)掃描顯示。所謂動態(tài)掃描顯示即輪流向各位數(shù)碼管送出字形碼和相應(yīng)的位選，利用發(fā)光管的余輝和 人眼視覺暫留作用，使人的感覺好像各位數(shù)碼管同時(shí)都在顯示。動態(tài)顯示的亮度比靜態(tài)顯示要差一些，所以在選擇限流電阻時(shí)應(yīng)略小于靜態(tài)顯示電路中的。 本設(shè)計(jì)一共用 5 個(gè)數(shù)碼管顯示：即前 3 個(gè)顯示溫度，第 4 個(gè)顯示溫度單位 C，第 5個(gè)顯示檔位。通過單片機(jī)的 P1 口控制數(shù)碼管的段選信號，用 P2 口的 到 控制數(shù)碼管的位選 [13]。通過 DS18B20 采集溫度信號，并作為單片機(jī)的輸入信號，根據(jù)輸入信號的不同，通過不同的軟件程序產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號來控制數(shù)碼管的顯示。數(shù)碼管顯示電路如圖 所示。 圖 數(shù)碼管顯示電路 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁 電機(jī)調(diào)速電路 電機(jī)調(diào)速是整個(gè)控制裝置中的一個(gè)相當(dāng)重要的方面。通過控制改變雙向可控硅的導(dǎo)通角，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各檔位風(fēng)速的無級調(diào)速。 電機(jī)調(diào)速原理 雙向可控硅的導(dǎo)通條件如下： (1）陽 陰極間加正向電壓； (2）控制極 陰極間加正向觸發(fā)電壓； (3）陽極電流 IA 大于可控硅的最小維持電流 IH。 電風(fēng)扇的風(fēng)速從高到低設(shè)為 1 檔，每檔風(fēng)速都有一個(gè)限定值。在額定電壓、額定功率下，以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要求風(fēng)葉最大圓周上的線速 度不大于 2150m/min。且線速度可由下列公式求得 V=π Dn 103 （ 1） 式（ 1）中， V 為扇葉最大圓周上的線速度 (m/min),D 為扇中的最大頂端掃出圓的直徑 (mm)， n 為電風(fēng)扇的最高轉(zhuǎn)速 (r/min)。 代入數(shù)據(jù)求得 n3≤ 1555r/min,取 n3=1250 r/： %70%100 ??? 最高調(diào)速檔的轉(zhuǎn)速最低調(diào)速檔的轉(zhuǎn)速調(diào)速比 取 n1=87