【正文】 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)可推廣到各種電動機(jī)的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電動機(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)動器ULN2803，實(shí)現(xiàn)較好的控制效果；再次是數(shù)碼管的動態(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；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，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)動電路只是將送來的PWM信號放大從而驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)動。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。通過達(dá)林頓反向驅(qū)動器ULN2803驅(qū)動直流電機(jī)轉(zhuǎn)動，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)。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)速才會變化。 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 本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真首先啟動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、8051/5AVR）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。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 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。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)。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。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。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)速與啟停的自動控制。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～～，～，則選中與該位相連的數(shù)碼管。其中前3位數(shù)碼管DSDSDS3用于顯示溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測采集到的溫度，顯示范圍為0～；后2位數(shù)碼管DSDS5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CC2為33pF，C3為10uF，電阻RR3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03FHC0H87FH80H106HF9H96FH90H25BHA4HA77H88H34FHB0HB7FH83H466H99HC39HC6H56DH92HD3FHA1H67DH82HE79H86H707HF8HF71H8EH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（0