【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 技術(shù)，使得其接口與單片機(jī)接口變得非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力也得到了提高，所以本系統(tǒng)采用這個(gè)方案。 控制核心的選擇 本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)軟件編程的方法進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)與判斷，并在I/O口上輸出控制信號(hào)，控制電機(jī)工作。AT89S51具有較大的存儲(chǔ)空間，工作電壓低，性能高，片內(nèi)含4K字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器ROM和128字節(jié)的隨即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)，價(jià)格便宜，與本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相符合。 顯示器件的選擇 方案一：LED共陰極數(shù)碼顯示管。 方案二：LCD液晶顯示屏1602。 對(duì)于方案一，成本相對(duì)低廉，功耗也低，在黑暗空間也可以看的清楚，可視距離較遠(yuǎn)，同時(shí)顯示溫度的程序也相對(duì)而言簡(jiǎn)單，所以這種顯示方式也得到了廣泛應(yīng)用。但是它采用的顯示方式是動(dòng)態(tài)掃描，各個(gè)LED逐個(gè)點(diǎn)亮，會(huì)產(chǎn)生閃爍，在這個(gè)溫度實(shí)時(shí)變化的環(huán)境中閃爍可能太快，數(shù)據(jù)可能不能很好的展示出來(lái)，故此方案不采用。 對(duì)于方案二，液晶顯示屏顯示字符清晰，自帶背光，還能顯示符號(hào)，并且不會(huì)不斷閃爍，顯示性能一流，并且考慮到此設(shè)計(jì)不只是要顯示溫度，還要顯示電機(jī)和紅外的狀態(tài)，所以從設(shè)計(jì)完善的角度來(lái)考慮，選擇此方案更有優(yōu)勢(shì)。 調(diào)速方式的選擇 方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片DAC0832來(lái)控制，有單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度輸出數(shù)值到DAC0832中，再由DAC0832產(chǎn)生相應(yīng)的模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通腳，從而采用無(wú)級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)電扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 方案二：采用單片機(jī)軟件模擬PWM調(diào)速的方法。PWM是一種按照一定的規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)輸出量和波形的一種調(diào)節(jié)方式，在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，最常用的是矩形波PWM信號(hào)，在控制時(shí)調(diào)節(jié)PWM波的占空比。占空比是指高電平在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比。在控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，轉(zhuǎn)速就越快，若全為高電平時(shí)占空比為100%，此時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。用單片機(jī)的I/O口輸出PWM信號(hào)時(shí)，有如下三種方法： （1）利用軟件延時(shí)。當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)I/O口電平取反，使其變成低電平，再延時(shí)一定時(shí)間，反之在低電平延時(shí)到時(shí)，對(duì)I/O口電平取反，如此循環(huán)即可得到PWM信號(hào)。本設(shè)計(jì)就是采用了這種方法。 （2）利用定時(shí)器?？刂品椒ㄅc（1）相同，只是在該方法中利用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)變，而不是利用軟件的延時(shí)。應(yīng)用此方法時(shí)編程相對(duì)復(fù)雜，故不予以采用。 （3）利用單片機(jī)自帶的PWM控制器。STC系列單片機(jī)自帶PWM控制器，但本系統(tǒng)使用的AT89系列單片機(jī)沒(méi)有此功能，所以不能使用。 對(duì)于方案一，該方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，速度變化靈敏，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格較高，性價(jià)比不高，不采用。 對(duì)于方案二，相對(duì)于其他方案來(lái)說(shuō)，采用軟件模擬PWM實(shí)現(xiàn)調(diào)速的過(guò)程，具有個(gè)高的性價(jià)比與靈活性，充分的發(fā)揮了單片機(jī)自身的性能，對(duì)本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)又提供了一條有效的途徑。所以綜合考慮還是選擇方案二的第一種。 驅(qū)動(dòng)方式選擇 方案一：達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。 方案二：電橋驅(qū)動(dòng)電路L298N。 對(duì)于方案一，作為一款反向驅(qū)動(dòng)器，ULN2803應(yīng)用廣泛，驅(qū)動(dòng)效果也很好，與TTL信號(hào)兼容性很好，但是在后續(xù)的硬件電路中表現(xiàn)不佳，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變不明顯，而且在最高檔出現(xiàn)斷檔的情況，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，在修改硬件電路，修改程序后依舊效果不佳，驅(qū)動(dòng)力明顯不足，故方案一中途停用。 對(duì)于方案二，由于之前已經(jīng)有使用過(guò)，對(duì)L298N這個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)模塊的應(yīng)用上手快速，驅(qū)動(dòng)能力也比ULN2803好很多，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇5檔變速的實(shí)際效果明顯，故采用方案二。3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要器件包括溫度傳感器DS18BAT89S51單片機(jī)、液晶顯示屏LCD160橋式驅(qū)動(dòng)模塊L298N、開(kāi)關(guān)和風(fēng)扇。輔助元件包括電容電阻、晶振、電源、按鍵、變壓器等。 單線程數(shù)字溫度傳感器DS18B20 此溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20。作為新一帶數(shù)字檢測(cè)元件，DS1820是世界上第一片支持 一線總線接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ONBOARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念。現(xiàn)在，新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。DS18B20可以程序設(shè)定9～12位的分辨率，精度為177。176。C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。測(cè)溫范圍為55～125℃，℃。DS18B20減少了外部的硬件電路，直接輸出數(shù)字信號(hào)，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 圖2 溫度傳感器DS18B20 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能COMS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes ISP的反復(fù)可讀寫(xiě)1000次的Flash只讀程序儲(chǔ)存器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了8位中央處理器和IPS Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 AT89S51具有完整的輸入輸出和控制端口、以及內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間。與我們通常意義上的微機(jī)原理類似，可以通過(guò)外接A/D，D/A轉(zhuǎn)換電路及運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器傳送信息的采集，且能夠提供以點(diǎn)陣或LCD液晶及外接按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，能對(duì)內(nèi)部眾多I/O端口連接步進(jìn)電機(jī)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控，具有強(qiáng)大的工控能力。 AT89S51系列單片機(jī)編寫(xiě)程序簡(jiǎn)單。其語(yǔ)法結(jié)構(gòu)與我們常用的計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言基本相同，不同之處在于增加了控制具體引腳工作的語(yǔ)句和命令，相對(duì)于計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言，單片機(jī)C語(yǔ)言更簡(jiǎn)練和明確，可以控制每個(gè)引腳的輸入輸出狀態(tài)。其主要語(yǔ)句集中在例如：“ifelse”、“while”、“for”等循環(huán)與判斷語(yǔ)句上，相比計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言更簡(jiǎn)單。 使用AT89S51系列單片機(jī)編程，可以在沒(méi)有實(shí)物單片機(jī)的情況下在普通電腦上進(jìn)行程序編寫(xiě)甚至是調(diào)試工作。一般工作中使用Keil公司開(kāi)發(fā)的5