【導讀】隨著溫度控制的技術不斷發(fā)展，應運而生的溫控電風扇也逐漸走進了人們。溫控電風扇可以根據(jù)環(huán)境溫度自動調節(jié)電風扇啟停與轉速，在實際生。STC89C51單片機作為控制平臺對風扇轉速進行控制。利用DS18B20數(shù)字溫度傳。感器采集實時溫度，經(jīng)單片機處理后通過三極管驅動直流風扇的電機?？捎捎脩粼O置高、低溫度值，測得溫度值。大風檔，當溫度小于所設定的溫度時自動關閉風扇，控制狀態(tài)隨外界溫度而定。

　　

【正文】 減小的信號無效（因為沒有偏置時集電極電流為 0，不能再減小了）。而加上偏置，事先讓集電極有一定的電流，當輸入的基極電流變小時，集電極 電流就可以減小；當輸入的基極電流增大時，集電極電流就增大。這樣減小的信號和增大的信號都可以被放大了。 （ 3）開關作用 下面說說三極管的飽和情況。像上面那樣的圖，因為受到電阻 Rc 的限制（ Rc 是固定值，那么最大電流為 U/Rc，其中 U 為電源電壓），集電極電流是不能無限增加下去的。當基極電流的增大，不能使集電極電流繼續(xù)增大 時，三極管就進入了飽和狀態(tài)。一般判斷三極管是 否飽和的準則是：Ib*β〉 Ic。進入飽和狀態(tài)之后，三極管的集電極跟發(fā)射極之間的電壓將很小，可以理解為 一個開關閉合了。這樣我們就可以拿三極管來當作開關使用：當基極電流為 0 時，三極管集電極電流為 0（這叫做三極管截止），相當于開關斷開；當基極電流很 大，以至于三極管飽和時，相當于開關閉合。如果三極管主要工作在截止和飽和狀態(tài)，那么這樣的三極管我們一般把它叫做開關管。 26 圖 320 三極管引腳介紹 按鍵模塊 單片機鍵盤有獨立鍵盤和矩陣式鍵盤兩種：獨立鍵盤每一個 I/O 口上只接一個按鍵，按鍵的另一端接電源 或接地（一般接地），這種接法程序比較簡單且系統(tǒng)更加穩(wěn)定；而矩陣式鍵盤式接法程序比較復雜，但是占用的I/O 少。根據(jù)本設計的需要這里選用了獨立式鍵盤接法。 獨立式鍵盤的實現(xiàn)方法是利用單片機 I/O 口讀取口的電平高低來判斷是否有鍵按下。將常開按鍵的一端接地，另一端接一個 I/O 口，程序開始時將此 I/O 口置于高電平，平時無鍵按下時 I/O 口保護高電平。當有鍵按下時，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。按鍵釋放后，單片機內(nèi)部的上拉電阻使 I/O 口仍然保持高電平。我們所要做的就是在程序中查尋此I/O 口的電平狀態(tài)就可以 了解我們是否有按鍵動作了。 在用單片機對鍵盤處理的時候涉及到了一個重要的過程，那就是鍵盤的去抖動。這里說的抖動是機械的抖動，是當鍵盤在未按到按下的臨界區(qū)產(chǎn)生的電平不穩(wěn)定正?，F(xiàn)象，并不是我們在按鍵時通過注意可以避免的。這種抖動一般 10~200 毫秒之間，這種不穩(wěn)定電平的抖動時間對于人來說太快了，而對于時鐘是微秒的單片機而言則是慢長的。硬件去抖動就是用部分電路對抖動部分加之處理，軟件去抖動不是去掉抖動，而是避抖動部分的時間，等鍵盤穩(wěn)定了再對其處理。所以這里選擇了軟件去抖動，實現(xiàn)法是先查尋按鍵當有低電平出現(xiàn)時立即延 時 10~200 毫秒以避開抖動（經(jīng)典值為 20 毫秒），延時結束后再讀一次 I/O 口的值，這一次的值如果為 1 表 27 示低電平的時間不到 10~200 毫秒，視為干擾信號。當讀出的值是 0 時則表示有按鍵按下，調用相應的處理程序。硬件電路如圖 321 所示： 1 23 4K11 23 4K21 23 4K3K1 K2 K3 圖 321 按鍵模塊電路圖 28 第 4 章 系統(tǒng)軟件設計 軟件介紹 Keil C51 Keil C51 是美國 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容單片機 C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比， C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢 ，因而易學易用。用過匯編語言后再使用 C 來開發(fā)，體會更加深刻。 Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全 Windows 界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到 Keil C51 生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。 Keil_c 軟件界面如圖 41 所示 29 圖 41 Keil_c 軟件界面 Protel99SE Protel99SE 是 PORTEL 公司在 80 年代末推出的 EDA 軟件。 Protel99SE是應用于 Windows9X/2020/NT 操作系統(tǒng)下的 EDA 設計軟件，采用設計庫管理模式，可以網(wǎng)設計，具有很強的數(shù)據(jù)交換能力和開放性及 3D 模擬功能，是一個 32 位的設計軟件，可以完成電路原理圖設計，印制電路板設計和可編程邏輯器件設計等工作，可以設計 32 個信號層， 16 個電源 地層和16 個機加工層。 Protel99SE 軟件的特點： (1) 可生成 30 多種格式的電氣連接網(wǎng)絡表； (2) 強大的全局編輯功能； (3) 在原理圖中選擇一 級器件， PCB 中同樣的器件也將被選中； (4) 同時運行原理圖和 PCB，在打開的原理圖和 PCB 圖間允許雙向交叉查找元器件、引腳、網(wǎng)絡 (5) 既可以進行正向注釋元器件標號（由原理圖到 PCB），也可以進行反向注釋（由 PCB 到原理圖），以保持電氣原理圖和 PCB 在設計上的一致性； (6) 滿足國際化設計要求（包括國標標題欄輸出， GB4728 國標庫）； * 方便易用的數(shù)?；旌戏抡妫嫒?SPICE 3f5）； (7) 支持用 CUPL 語言和原理圖設計 PLD，生成標準的 JED 下載文件； * PCB 可設計 32 個信號 層， 16 個電源 地層和 16 個機加工層； (8) 強大的“規(guī)則驅動”設計環(huán)境，符合在線的和批處理的設計規(guī)則檢查； (9) 智能覆銅功能，覆鈾可以自動重鋪； (10)提供大量的工業(yè)化標準電路板做為設計模版； Protel99SE 的工作界面是一種標準的 Windows 界面，如圖所示，包括：標題欄、主菜單、標準工具欄、繪圖工具欄、狀態(tài)欄、對象選擇按鈕、預覽對象方位控制按鈕、仿真進程控制按鈕、預覽窗口、對象選擇器窗口、圖形編輯窗口 。 30 圖 42 Prtel99SE 軟件界面 Proteus Proteus 是目前最好的模擬單片機外圍器件的工具，可以仿真 51 系列、AVR， PIC 等常用的 MCU 及其外圍電路（如 LCD， RAM， ROM，鍵盤，馬達， LED， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件） Proteus 與其它單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機 CPU 的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其它電路的工作情況。因此在仿真和程序調試時，關心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結果。對于這樣的仿真實驗，從某種 意義上講，是彌補了實驗和工程應用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。 1. Proteus 的工作過程 運行 proteus 的 ISIS 程序后，進入該仿真軟件的主界面。在工作前，要設置 view 菜單下的捕捉對齊和 system 下的顏色、圖形界面大小等項目。通過工具欄中的 p(從庫中選擇元件命令 )命令，在 pick devices 窗口中選擇 31 電路所需的元件，放置元件并調整其相對位置，元件參數(shù)設置，元器件間連線，編寫程序；在 source 菜單的 Definecode generation tools 菜單命令下，選擇程序編譯的工具、路徑 、擴展名等項目；在 source 菜單的Add/removesource files 命令下，加入單片機硬件電路的對應程序；通過debug 菜單的相應命令仿真程序和電路的運行情況。 2. Proteus 軟件所提供的元件資源 Proteus 軟件所提供了 30 多個元件庫，數(shù)千種元件。元件涉及到數(shù)字和模擬、交流和直流等。 3. Proteus 軟件所提供的儀表資源 對于一個仿真軟件或實驗室，測試的儀器儀表的數(shù)量、類型和質量，是衡量實驗室是否合格的一個關鍵因素。在 Proteus 軟件包中，不存在同類儀表使用數(shù)量的問題。 Proteus 還提供了一個圖形顯示功能，可以將線路上變化的信號，以圖形的方式實時地顯示出來，其作用與示波器相似但功能更多。 4. Proteus 軟件所提供的調試手段 Proteus 提供了比較豐富的測試信號用于電路的測試。這些測試信號包括模擬信號和數(shù)字信號。對于單片機硬件電路和軟件的調試， Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對軟件的分步調試以看具體的執(zhí)行情況。 對于總體執(zhí)行效果的調試方法，只需要執(zhí)行 debug 菜單下的 execute 菜單項或 F12 快捷鍵啟動執(zhí)行，用 debug 菜 單下的 pause animation 菜單項或 pause 鍵暫停系統(tǒng)的運行；或用 debug 菜單下的 stop animation 菜單項或 shiftbreak 組合鍵停止系統(tǒng)的運行。其運行方式也可以選擇工具欄中的相應工具進行。 對于軟件的分步調試，應先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restart debugging 菜單項命令，此時可以選擇 stepover 、 step into 和 step out 命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵 F F11 和 ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進入子程序執(zhí) 行和跳出子程序執(zhí)行。在執(zhí)行了 start / restart debuging 命令后，在debug 菜單的下面要出現(xiàn)仿真中所涉及到的軟件列表和單片機的系統(tǒng)資源等，可供調試時分析和查看。 32 圖 43 proteus 軟件界面 主程序 流程圖 要實現(xiàn)根據(jù)當前溫度實時的控制風扇的狀態(tài)，需要在程序中不時的判斷當前溫度值是否超過設定的動作溫度值范圍。由于單片機的工作頻率高達 12MHz，在執(zhí)行程序時不斷將當前溫度和設定動作溫度進行比較判斷，當超過設定溫度值范圍時及時的轉去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制風扇實 時的切換到關閉、弱風、大風三個狀態(tài)。 顯示驅動程序以查七段碼取得各數(shù)碼管應顯數(shù)字，逐位掃描顯示。 主程序流程圖如圖 44 所示。 33 圖 44 主程序 流程圖 DS18B20 子程序流程圖 先對 DS18B20 初始化，再進行 ROM 操作命令，最后才能對存儲器操作，數(shù)據(jù)操作。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴格的工作時序和通信協(xié)議。如主機控制 DS18B20 完成溫度轉換這一過程，根據(jù) DS18B20 的通訊協(xié)議，須經(jīng)三個步驟：每一次讀寫之前都要對 DS18B20 進行 復位，復位成功后發(fā)送一條 ROM 指令，最后發(fā)送 RAM 指令，這樣才能對 DS18B20 進行預定的操作。 開始 程序初始化 調用 DS18B20 初始化函數(shù) 調用 DS18B20 溫度轉換函數(shù) 調用溫度讀取函數(shù) 調用按鍵 掃描函數(shù) 調用數(shù)碼管 顯示函數(shù) 調用溫度 處理函數(shù) 調用風扇 控制函數(shù) 結 束 34 發(fā) D S 1 8 B 2 0 復 位 命 令發(fā) 跳 過 R O M 命 令發(fā) 讀 取 溫 度 命 令讀 取 操 作 ， C R C 校 驗9 字 節(jié) 完 ？C R C 校 驗 正 確 ？移 入 溫 度 暫 存 器結 束NYYN 圖 45 DS18B20 程序流程圖 數(shù)碼管顯示子程序流程圖 程序實現(xiàn)的功能是將從 DS18B20 讀取的二進制溫度值轉換為七段碼在 LED 上顯示出來。 顯示方式采用的是動態(tài)掃描的方式，先給位選信號，再給段選信號，然后延時一下。具體流程圖如圖 46 35 圖 46 數(shù)碼管顯示程序流程圖 按鍵子程序流程圖 硬件設計上為通過 3 個按鍵，由按鍵掃描子程序 KEYSCAN 子程序提供軟件支持。按下一次設置鍵 K1，進入溫度上限設置，此時按下“加”鍵K2，加一，按下“減”鍵 K3，減 1。再按一次設置鍵 K2，進入溫度下限設置狀態(tài)，此時按下“加”鍵 K2，加一，按下“減”鍵 K3，減 1。下限動作溫度值 TL 和上限動作溫度值的設置范圍為 10100 攝氏度，滿足一般使用要求。再按一次設置鍵 K3 退出上下限溫度設置狀態(tài)。 第一位送位選給低 第一位送形 延時 10ms 顯示 第二位送位選給低 第三位送位選給低 第四位送位選給低 第二位送形 第三位送形 第四位送形 延時 10ms 顯示 延時 10ms 顯示 延時 10ms 顯示 結束 36 圖 47 按鍵程序流程 圖 判斷設置鍵 是否按下 設置按鍵按下 延時去抖 判斷當前設置模式 設置上限 設置下限 退出設置 判斷加、減鍵 是否按下 修改設置的閥值 結束 N Y Y N 37 第 5 章 系統(tǒng)調試 軟 硬 件調試 按鍵顯示部分的調試 起初根據(jù)設計編寫的系統(tǒng)程序：程序的鍵盤接口采用 P3 口，數(shù)碼管顯示采用 P0 口控制 LED 的斷碼， P2 口控制 LED 的位碼，從而實現(xiàn)鍵盤功能及數(shù)碼管的顯示。經(jīng)過編譯沒有出錯，但在仿真調試時，數(shù)碼管顯示的只是亂碼，沒有正確的顯示溫度，按鍵功能