【文章內容簡介】 ，各位數(shù)碼管的段選線相應并聯(lián)在一起，由一個 8位的 I/O 口控制；各位的位選線（共陰極或共陽極）由另外的 I/O 口控制。以動態(tài)方式顯示時，各數(shù)碼管分時輪流 選通。要使其穩(wěn)定顯示，必須采用掃 描方式，即在某一時刻只選通一位數(shù)碼管，并送出相應的段碼。依此規(guī)律循環(huán)，即可使各位數(shù)碼管顯示將要顯示的字符，雖然這些字符是在不同的時刻分別顯示的，但由于人眼存在視覺暫留效應，因此只要每一位顯示時間足夠短就可以同時顯示的敢感覺。下圖為顯示模塊的電路原理圖： 圖 顯示模塊電路原理圖 電機驅動模塊設計 模擬調速電機設計 用單片機控制直流電機時，需要加驅動電路，為直流電機提供足夠大的驅動電流。使用不同的直流電機，其驅動電流不同，所以要根據(jù)實際需要選擇合 適的驅動電路，通常有以下幾種驅動電路：三極管電流放大驅動電路、電機專用驅動模塊（如 L298）和達林頓驅動器等。如果是驅動單個電機，并且電機的驅動電流大學畢業(yè)設計 2 驅動與硬件設計 不大時，可以用三極管搭建驅動電路，不過這樣要稍微麻煩些。如果電機所需的驅動電流較大，可直接選用市場上現(xiàn)成的電機專用驅動模塊，這種模塊接口簡單，操作方便，并可為電機提供較大的驅動電流，不過它的價格要貴一些。再設計中采用達林頓驅動器，它實際上是一個集成芯片，單塊芯片同時可以驅動多個電機（如： ULN2803 可以驅動 8路， ULN2020 可以驅動 7路，等等），每個電機由單 片機的一個 I/O 口控制，當需要調節(jié)直流電機轉速時，使單片機的相應 I/O 輸出不同占空比的 PWM 波形即可。 圖 為可以調速的電機驅動電路原理圖： 圖 調速電機驅動電路原理圖 模擬搖頭電機設計 由于模擬搖頭電機要求的驅動電流不大，所以采用三極管來搭建驅動電路。其中三極管全部采用 9014，續(xù)流二極管采用 IN4007。當要求正轉或反轉時，標zz 和 fz 的兩個控制端接在單片機的兩個 I/O 口，按照搖頭的時序輸出 PWM 脈寬進行控制。它們同時接通，且電平狀態(tài)相反。在電流反相時， 電機的感應電流起主導作用時，續(xù)流二極管會進行續(xù)流，同時反相的電源會接通，反相的電流會加強，電機進行制動，當速度為 0時，轉動方向改變。即實現(xiàn)搖頭控制。 圖 為搖頭電機驅動電路原理圖： 大學畢業(yè)設計 2 驅動與硬件設計 圖 搖頭電機驅動電路原理圖 時間報警設計 中采用了蜂鳴器進行倒計時報警。在設置的時間小于等于 10 秒時進行報警提醒。采用 8550 三極管進行控制，低電平觸發(fā)方式。 圖 為蜂鳴器控制電路原理圖： 圖 蜂鳴器控制電路圖 按鍵模塊 按鍵模塊是使用者與單片機交互的通道。通過按鍵可以發(fā)出各種控制脈沖，來控制單片機的運行，從而實現(xiàn)不同的控制效果。 圖 為按鍵模塊電路原理圖： 大學畢業(yè)設計 2 驅動與硬件設計 圖 按鍵模塊電路原理圖 本章小結 簡要介紹單片機各管腳的功能，以及單片機各 I/O 內部電路的特點， 時鐘電路與復位電路的設計，顯示電路模塊的設計，調速電機驅動電路設計，搖頭電機驅動電路設計，蜂鳴器報警模塊設計，按鍵電路設計。 焦作大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 14 3 智能風扇軟件設計 軟件設計思路 軟件采用模塊化設計。分為：主程序、延時子程序、顯示子程序、 按鍵子程序、 PWM 子程序、定時器子程序、搖頭子程序。 程序前序 程序在運行之前，必須先定義單片機的頭文件，如：“ include” ；時定義出現(xiàn)頻率極高的數(shù)據(jù)變量，如：“ define uchar unsigned char”，“ define uint unsigned int”等；定義輸入和輸出I/O 口，如：“ sbit k1=P3^2； sbit k2=P3^3；”等等；以及要調用子程序的函數(shù)聲明和使用的中間變量。 主程序流程圖 主程序在“程序前序”后 ，也可以靈活安排，位置并沒有嚴格要求。下面是主程序的流程圖： 大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 圖 主程序流程圖 延時子程序 延時子程序主要用于使顯示的效果能讓人看得更好。程序在執(zhí)行時時間太短，如果時間太短，由于人眼反映時間長，就會使視覺上沒有理想的顯示效果。下面是延時子程序流程圖： 圖 延時子程序流程圖 顯示子程序 由于風扇要在兩種狀態(tài)下運行，其顯示的內容不同，所以采用兩種顯示子程序來完成顯示效果。 ? 顯示方式 1程序流程圖 這種狀態(tài)下 ，要求同時顯示“風類”和“倒計時時間”，且以動態(tài)方式顯示。在編寫程序時，由于整體程序較長，所以必須考慮調用程序的運行時間大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 對顯示效果的影響。如果由于“受調用程序”占用的時間長而影響顯示效果時，可以考慮多次調用顯示程序。即在“受調用程序”中間的合適位置調用顯示子程序。經驗說明，此思路是正確的。 下圖是顯示方式 1程序流程圖： 圖 顯示方式 1程序流程圖 ? 顯示方式 2程序流程圖 與前一種顯示方式的區(qū)別在于：在這種狀態(tài)下，風扇處于非定時狀態(tài)運行，要求顯示“風類”和“ ”這些內容 ，同樣采用動態(tài)顯示。在這種狀態(tài)下大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 工作時，要求風扇在選擇的狀態(tài)下運轉，如果定時未選擇時，風扇的工作狀態(tài)不改變，一直運行；且在運行時可以任意改變風速狀態(tài)，即選擇不同的“檔位”。其顯示效果影響的解決方法與前面介紹的思路一樣。 下圖是顯示方式 2程序流程圖： 圖 顯示方式 2程序流程圖 按鍵子程序 按鍵子程序起著發(fā)出控制“命令”和控制“要求”的重要作用。其中它要完成運行狀態(tài)的選擇，做出選擇之后，還要按各個狀態(tài)的要求進行控制。即當對運行模式做出選擇后，要使顯示程序按 要求調用，是“顯示方式 1子程序”還是大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 “顯示方式 2子程序”來進行顯示。而且必須保證當設定值達到上限時，可以重新設置。 下圖是按鍵子程序流程圖： 大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 圖 按鍵子程序流程圖 PWM 子程序 PWM 子程序實現(xiàn)不同脈寬脈沖的輸出，從而實現(xiàn)調速的目的。設計中采用軟件的方式來得到 PWM 控制信號。即對 I/O 口取高電平，再延時；高電平延時到時，再對 I/O 口電平取反，如此反復就可得到 PWM 信號。下圖是 PWM 子程序流程圖： 大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 圖 PWM子程序流程圖 其中， PWM還有其它的方法可以取得： ? 利用定時器。與軟件控制方式相似，只是在這里利用單片機的定時器來定時進行高、低電平的翻轉，而不再是軟件。 ? 利用單片機自帶的 PWM 控制器。 STC12 系列單片機自身帶有 PWM 控制器，STC89 系列單片機無此功能，其他型號的很多單片機也帶有ＰＷＭ控制器，如 PIC單片機、 AVR 單片機等。 定時器子程序 此程序主要用來實現(xiàn)倒計時和剩下 10s 時的報警。下圖是其程序流程圖： 大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 圖 定時子程序流程圖 搖頭子程序 搖頭程序采用定時器中斷的方式來實現(xiàn)，主要是為了使這個“死程序”不影響主程序的運行，使整體的控制效果看起來更像是在獨立運行一樣，而互不干涉彼此的運行效果。 下圖是搖頭子程序流程圖： 圖 搖頭子程序流程圖 有了硬件之后，最重要就是控制程序了。它直接影響 著風扇的控制運行效果和功能。下面將程序的各個部分逐一介紹。 大學畢業(yè)設計 3 智能風扇軟件設計 程序前序 程序前序主要是定義控制 I/O 口，調用子函數(shù)聲明，全局變量的定義。 程序前序部分的 C語言程序如下： include //頭文件 define uchar unsigned char //定義數(shù)據(jù)類型 define uint unsigned int //定義數(shù)據(jù)類型 sbit k1=P3^2。 //按鍵 1 調節(jié)風速 sbit k2=P3^3。 //按鍵 2 調節(jié)時間 sbit dell=P2^2。 //蜂鳴器 sbit ts=P2^3。 //調速控制端 sbit zz=P3^1。 //搖頭正轉 sbit fz=P3^0。 //搖頭反轉 sbit dula=P2^6。 //段鎖存端 sbit wela=P2^7。 //位鎖存端 uchar code table[]= //段碼 {0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x40}。 void delay(uint x)。 //延時子程序聲明 void display1(uchar,uchar,uchar,uchar)。 //顯示子程序 1聲明 void display2(uchar f,uchar t1,uchar t2,uchar t3)。 //顯示子程序 2聲明 void keyscan()。 //鍵盤子程序聲明 void PWM(uint number)。 //風速子程序聲明 uchar number,fl,mh,ml。 //定義變量 :中間值：風類、分、秒 uint temp。 //定義變量 :時間基數(shù) uchar num0,num1,num2,num3。 //定義變量 :定時器中間參數(shù) uchar t1,t2,t3。 //顯示 2子程序中間參數(shù) 主程序 主程序是實 現(xiàn)各個子程序調用的，使程序多次循環(huán)運行，實現(xiàn)在一定時間內