【正文】 兩年的專升本學(xué)習(xí)生活馬上就要畫上句號了 ，畢業(yè)前所有的努力與付出都凝集在這篇論文里面。同 時(shí)也要感謝在本論文的設(shè)計(jì)過程中不斷給予我?guī)椭⒅С峙c鼓勵(lì)的龍順宇同學(xué) ， 在他的幫助下，我順利的完成了實(shí)物的制作。本文的設(shè)計(jì)工作是在林元乖副教授的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、研究計(jì)劃的制定、技術(shù)路線的選擇到系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，各個(gè)方面都離不開林元乖副教授的熱情耐心的幫助和教導(dǎo)。 the corresponding simulation program and circuit operation. Proteus software provides more than 30ponent library, thousands of ponents. Element relates to a digital and analog, AC and DC. Proteus provides rich test signals used in circuit test. These test signals including the analog signal and digital signal. The hardware circuit and software debugging, Proteus provides two kinds of methods: one is the overall system performance, a kind of software is divided step tries to look at the specific implementation. For the overall performance of the debugging method, only need to perform under the debug menu menu item execute or F12 shortcut to start execution, using debug menu under the pause animation menu item or pause bond suspended the operation of the system。 in the source menu Define code generation tools menu mand, select tools, piler path, extension project。綜上所述，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在我們的日常生產(chǎn)和生活中將有著重要的意義 。 本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可推廣到各種電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。本系統(tǒng) 以 單片機(jī)為控制核心，以溫度傳感器 DS18B20 檢測環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)不同的風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速，在一定范圍內(nèi)能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)， LED 數(shù)碼管能連續(xù)穩(wěn)定的顯示環(huán)境溫度與設(shè)置溫度，并能通過兩個(gè)獨(dú)立的按鍵調(diào)節(jié)不同的設(shè)置溫度，從而改變環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。電路的設(shè)計(jì)中采用了達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803，實(shí)現(xiàn)較好的控制效果；再次是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路，該部分的功能實(shí)現(xiàn)對環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的顯示，其中 DS18B20 采集環(huán)境溫度，按鍵實(shí)現(xiàn)不同設(shè)置溫度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的及時(shí)連續(xù)顯示。 系統(tǒng)功能分析 系統(tǒng)總體上 由五部分組成，即按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度檢測電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。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)；當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)對應(yīng)輸出口輸出不同占空比的 PWM 信號，控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值的增加電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高。系統(tǒng)采用的直流電機(jī)為 12V 的額定電壓，而驅(qū)動(dòng)電路在采用單片機(jī)電源時(shí)的輸出電壓最高不過 5V，因此在調(diào)試過程中只采用了 5V 的直流電機(jī)來調(diào)試，且得到了可觀的控制效果。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試 系統(tǒng)本部分的設(shè)計(jì)中重在軟件設(shè)計(jì)，因?yàn)橥鈬尿?qū)動(dòng)電路只是將送來的PWM 信號放大從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證 DS18B20 是否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏第五章 系統(tǒng)調(diào)試 28 住芯片，即可發(fā)現(xiàn) LED 顯示的前兩位溫度也迅速升高，驗(yàn)證了 DS18B20 能在系統(tǒng)板上工作。且 LED 的顯示效果很好，很穩(wěn)定。調(diào)試過程中出現(xiàn) 了當(dāng)按鍵時(shí)間過長時(shí)，設(shè)置的溫度值不是增一或者減一，而是增加后減少了及幾個(gè)值，出現(xiàn)這種情況的主要原因可能是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過長造成，改進(jìn)方法為將對應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加，但也不應(yīng)過長，否則將出現(xiàn)按鍵無效的情形。當(dāng)檢測到的溫度比預(yù)設(shè)的溫度每增加 5 攝氏度，風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速增加一級。 本系統(tǒng)中風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)四級調(diào)速。軟件設(shè)置了 口輸出不同的 PWM 波形，通過達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器 ULN2803 驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軟件中程序設(shè)定，根據(jù)不同溫度輸出不同的 PWM 波，從而得到不同的占空比控制風(fēng)扇直流電機(jī)。如果把 變成 197來處理，這樣為程序的編寫帶來了方便。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境溫度的連續(xù)檢測，由于硬件 LED 個(gè)數(shù)的限制，只顯示了預(yù)設(shè)溫度的整數(shù)部分。 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，為軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了極大的方便，體積小、低功耗、高精度為控制電機(jī)的精度和穩(wěn)定提供了可能。應(yīng)在系統(tǒng)中加入鎖存器，或是在程序中設(shè)定存儲段碼的空間。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。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。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。 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 25 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。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。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。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。最后再根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn) 的功能分布進(jìn)行仿真。 圖 43 Proteus 使用主界面 第四章 軟件設(shè)計(jì) 22 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。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、 8051/5 AVR）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。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。 圖 42 Keil C51 的使用界面 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 21 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。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。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。 dinum=0。 dinum=1。amp。 dinum=2。amp。 dinum=3。amp。 dinum=4。 } while(!key2)。 if(key2==0) { sheding。 } while(!key1)。 if(key1==0) { sheding++。主程序流程圖如圖 41 所示。 第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì) 16 圖 38 電路總圖 瓊州學(xué)院本科畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì) ) 17 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)。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， ULN2803 的 IN7 引腳與單片機(jī)的 引腳相連，通過控制單片機(jī)的 引腳輸出 PWM 信號，由此控制風(fēng)扇直流電機(jī)的速度與啟停。 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，由單片機(jī)通過 口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的 PWM 脈沖，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。本設(shè)計(jì)中將 DS18B20 接在 口實(shí)現(xiàn)溫度的采集，其與單片機(jī)的連接如圖 36 所示。 DS18B20 在使用時(shí)，一般都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。此時(shí)溫度寄存器中的值即為被測溫度值，這個(gè)值以 16 位二進(jìn)制的形式存放在存儲器中，通過主機(jī)發(fā)送存儲器讀命令可讀出此溫度值，讀取時(shí)低位在前，高位在后，依次進(jìn)行。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘信號通過由高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期而被計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器預(yù)先設(shè)置有與 55℃相應(yīng)的一個(gè)基權(quán)值。 5 位數(shù)碼管的位選 W1～ W5 分別與單片機(jī)的 ～ 口相連接，只要在 ～ 口任一位中輸出低電平，則選中與該位相連的數(shù)碼管。其中前 3 位數(shù)碼管 DS DS DS3 用于顯示溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測采集到的溫度，可精確到 攝氏度，顯示范圍為 0～ 攝氏度；后 2 位數(shù)碼管 DS DS5 用于顯示系統(tǒng)設(shè)置的初值溫度，只能顯示整數(shù)的溫度值，顯示范圍為 0～ 99 攝氏度。其連線圖如圖 34 所示。系統(tǒng)上電后，進(jìn)入 按鍵 掃描子程序，以查詢的方式確定各按鍵，完成溫度初值的設(shè)定。其中電容 C C2 為 33pF， C3 為 10uF，電阻 R R3 阻值為 10k，晶振頻率為 12MHz。單片機(jī)上的 XTAL1 和 XTAL2 用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機(jī)內(nèi) OSC的定時(shí)反饋回 路。字形與段選碼的關(guān)系見表 31 所示。 數(shù)碼管引腳 圖 32 七段 LED 數(shù)碼管 第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì) 10 表 31 七段 LED 的段選碼表 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 顯示字符 共陰極段碼 共陽極段碼 0 3FH C0H 8 7FH 80H 1 06H F9H 9 6FH 90H 2 5BH A4H A 77H 88H 3 4FH B0H B 7FH 83H 4 66H 99H C 39H C6H 5 6DH 92H D 3FH A1H 6 7DH 82H E 79H 86H 7 07H F8H F 71H 8EH 一個(gè)共陰極數(shù)碼管接至單片機(jī)的電路，要想顯示“ 7”，須 a、 b、 c 這 3 個(gè)顯示段發(fā)光（即這 3 個(gè)字段為高電平）只要在 P0 口輸入 00000111（ 07H）即可。共陰極結(jié)構(gòu)把 8 個(gè)發(fā)光二極管陰極連接在一起，共陽極結(jié)構(gòu)是把 8 個(gè)發(fā)光二極管陽極連接在一起。 LED 又稱為數(shù)碼管，它主要有8 段發(fā)光二 極管組成的不同組合，其中 a～ g 為數(shù)字和字符顯示段， dp 為小數(shù)點(diǎn)的顯示，通過 a～ g 這 7 個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮的不同組合，可以顯示 0～ 9 和 A～ F共 16 個(gè)數(shù)字和字母。 XTAL1 和 XTAL2： 片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微電容，即用來連接單片機(jī)片內(nèi) OSC 的定時(shí)反饋回路。當(dāng) EA 保持高電平時(shí)，則允許使用片內(nèi)程序存儲器。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時(shí)，這兩次有效的PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN :外部程序存儲器 ROM 的選通信號。 ALE/PROG ：地址鎖存允許 /編程線，當(dāng)訪問片外存儲器時(shí)，在 ～ 引腳線上輸出片外存儲器低 8 位地址的同時(shí)還在 ALE/PROG 線上輸出一個(gè)高電位脈沖，其下降沿用于把這個(gè)片外存儲器低 8 位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出 ～ 引腳線去傳 送隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。 ： RXD（串行數(shù)據(jù)接受口） ， ： TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送口） ： 0INT (外部中斷 0 輸入 )， ： 1INT （外部中斷 1 輸入） ： T0（計(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入） ， ： T1（計(jì)時(shí)器 1 外部輸入） ： WR （外部 RAM 寫選通信號） ： RD （外部 RAM 讀選通信號）