【文章內(nèi)容簡介】 電路本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的I/O口輸出PWM脈沖，通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)12V的直流無刷電機(jī)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。按鍵控制設(shè)置溫度，通過軟件向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，經(jīng)過ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與啟停的自動(dòng)控制。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)按照設(shè)定的等級有所提高；當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)的下降；當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)境溫度又高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，電機(jī)重新啟動(dòng)。電路圖如圖37所示，風(fēng)扇電機(jī)的一端接12V電源，另一端ULN2803的OUT7引腳，，由此控制風(fēng)扇直流電機(jī)的速度與啟停。圖37 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路系統(tǒng)選用的風(fēng)扇電機(jī)為12直流無刷電機(jī)，達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803輸入TTL信號為5V或CMOS信號為6～15V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫度范圍為0～70℃。本系統(tǒng)中單片機(jī)I/O口輸出的TTL信號為5V，因此此風(fēng)扇電機(jī)可以用ULN2803來驅(qū)動(dòng)。 電路總圖電路總圖主要包括系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路、獨(dú)立按鍵連接電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度采集電路、風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路等，如圖38所示。圖38 電路總圖第四章 軟件設(shè)計(jì) 程序設(shè)置程序設(shè)計(jì)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)、按鍵掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)、溫度處理函數(shù)以及風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)。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(shí)時(shí)采集；溫度讀取函數(shù)完成主機(jī)對溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)換算，按鍵掃描函數(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(jìn)行分析處理，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)值完成對電機(jī)轉(zhuǎn)速及啟停的控制。主程序流程圖如圖41所示。開始程序初始化調(diào)用DS18B20初始化函數(shù)調(diào)用DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)調(diào)用溫度讀取函數(shù)調(diào)用按鍵掃描函數(shù)調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)調(diào)用溫度處理函數(shù)調(diào)用風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)結(jié)束圖41 主程序圖 主要程序代碼按鍵掃描程序void keyscan(void){ if(key1==0) { dmsec(5)。 if(key1==0) { sheding++。 if(sheding==100) sheding=20。 } while(!key1)。 } else if(key2==0) { dmsec(5)。 if(key2==0) { sheding。 if(sheding==0) sheding=20。}while(!key2)。}}溫度處理程序void deal(uint tmp) //溫度處理{ if(tmp=sheding){ gaonum=0。 dinum=4。}else if((tmpsheding)amp。amp。(tmp=(sheding+5))){ gaonum=1。 dinum=3。}else if((tmpsheding+5)amp。amp。(tmp=(sheding+10))){ gaonum=2。 dinum=2。}else if((tmpsheding+10)amp。amp。(tmp=(sheding+15))){ gaonum=3。 dinum=1。} else{ gaonum=4。 dinum=0。}} 用Keil C51 編寫程序Keil C51是美國Keil Software公司開發(fā)的51系列兼容單片機(jī)C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)，與單片機(jī)匯編語言相比，C語言不僅語句簡單靈活，而且編寫的函數(shù)模塊可移植性強(qiáng)，因而易學(xué)易用，效率高。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前使用較多的MCS51系列單片機(jī)開發(fā)的軟件。Keil C51軟件不僅提供了豐富的庫函數(shù)，而且它強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具為程序編輯調(diào)試帶來便利，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。早使用時(shí)要先建立一個(gè)工程，然后再添加文件并編寫程序，編寫好后在編輯調(diào)試。Keil C51的使用界面如圖32所示。圖42 Keil C51的使用界面 用Proteus進(jìn)行仿真 Proteus簡介Proteus軟件是來自英國Labcenter electionics公司的EDA工具軟件。Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，它不僅和其他EDA工具一樣有原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能，而且更重要的功能是，它的電路仿真是互動(dòng)的，可以根據(jù)仿真實(shí)時(shí)觀察到現(xiàn)象驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性及準(zhǔn)確性并及時(shí)改變程序代碼、原理圖連接以及元件屬性等。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，效果很好。Proteus有4個(gè)功能模塊：智能原理圖設(shè)計(jì)、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能以及實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺。其內(nèi)部元件庫含有豐富的元件，支持總線結(jié)構(gòu)以及智能化的連線功能；支持主流CPU（如ARM、8051/5AVR）及通用外設(shè)模型的實(shí)時(shí)仿真等，為單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用等帶來極大的便利。軟件的使用主界面如圖43所示。圖43 Proteus使用主界面 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)的元件，再根據(jù)要求改變各元件的屬性并把各個(gè)元件按原理圖連接起來。在原理圖繪制連接好后再把編譯好的程序加載到AT89C52單片機(jī)中。最后再根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能分布進(jìn)行仿真。，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。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+ r/s，如圖44所示。 圖44 仿真效果圖一，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。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+ r/s，如圖45所示。 圖45 仿真效果圖二，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。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+ r/s，如圖46所示。 圖46 仿真效果圖三在上一步仿真的基礎(chǔ)上（，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度），用按鍵S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度至31攝氏度，此時(shí)可知預(yù)設(shè)溫度大于溫度傳感器檢測到的溫度，觀察到直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸變慢，最后轉(zhuǎn)速變?yōu)?，符合系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，如圖47所示。 圖47 仿真效果圖四通過以上仿真可以看出，直流風(fēng)扇電機(jī)在系統(tǒng)設(shè)定的溫度一定情況下，其轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度（溫度傳感器檢測到的溫度）的增加而增大。當(dāng)環(huán)境溫度低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的功能。當(dāng)然，在此沒有實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的無極調(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)等級的速度變化，環(huán)境溫度在一定小范圍內(nèi)變化時(shí)，風(fēng)扇直流電機(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。第五章 系統(tǒng)調(diào)試 軟件調(diào)試 按鍵顯示部分的調(diào)試起初根據(jù)設(shè)計(jì)編寫的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用P1口，數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)采用P0控制LED的段碼，P2口控制LED的位碼，從而實(shí)現(xiàn)按鍵功能以及數(shù)碼管的顯示。經(jīng)過編譯沒有出錯(cuò)，但在仿真調(diào)試時(shí)，數(shù)碼管顯示的只是亂碼，沒有正確的顯示溫度，按鍵功能也不靈的，當(dāng)按鍵按下時(shí)，顯示并不變化。經(jīng)過查找分析，發(fā)現(xiàn)按鍵掃描程序沒有按鍵消抖部分，按鍵在按下與松手時(shí)，都會(huì)有一定程序的抖動(dòng)，從而可能使單片機(jī)做出錯(cuò)誤的判斷，導(dǎo)致按鍵條件預(yù)設(shè)溫度時(shí)失靈，甚至根本不工作。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，以檢測按鍵是否真的按下或已完全松手。數(shù)碼管不能正確的顯示，主要是因?yàn)樗袛?shù)碼管的段碼都由P0口傳送，而數(shù)碼管顯示又采用了動(dòng)態(tài)掃描的方式，但在程序中卻沒有設(shè)置顯示段碼的暫存器，導(dǎo)致當(dāng)P0口傳送段碼時(shí)發(fā)生混亂，不能正確識別段碼。應(yīng)在系統(tǒng)中加入鎖存器，或是在程序中設(shè)定存儲(chǔ)段碼的空間。在按鍵加入了消抖程序，數(shù)碼管顯示程序中加入了段碼的存儲(chǔ)空間后，數(shù)碼管能夠正常的顯示，按鍵也能正常的工作，達(dá)到了較好的效果。 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