【正文】 17X118X219G N D20P 2 021P 2 122P 2 223P 2 324P 2 425P 2 526P 2 627P 2 728P S E N29A L E30EA31P 0 732P 0 633P 0 534P 0 435P 0 336P 0 237P 0 138P 0 039V C C40P 1 01P 1 12P 1 23P 1 34P 1 45P 1 56P 1 67P 1 78U48 9 C 5 1 / 5 212晶振 11 2 MC23 0 PC33 0 PV C CC11 0 U FV C CV C CP 2 4P 2 5P 2 6P 2 7M風(fēng)扇黑色負(fù)極紅色正極V C CQ28 5 5 0Q18 0 5 0123456789J21 0 kOC1C111D22D33D44D55D66D77D88D91Q192Q183Q174Q165Q156Q147Q138Q12U27 4 H C 5 7 3ABCDEFGe1d2dp3c4g5S46b7S38S29f10a11S112U34 L E DA F BE D C GP24P25P26P27V C CGND1DQ2VCC3U5D S 1 8 B 2 0R 1 31 0 K32 1P1DC112233445566SZS W IT C H1 23 4K11 23 4K21 23 4K3K1K2K3K1 K2 K3R11 0 kR21kR31 0 kR41kV C C101020V C C 智能溫控風(fēng)扇 26 附錄 2：系統(tǒng) PCB 板圖 智能溫控風(fēng)扇 27 附錄 3：源程序 include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit dj=P1^0。 雖然在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用和銜接還不夠熟練，但是我會(huì)在以后的工作和學(xué)習(xí)中繼續(xù)努力，不斷完善。在 這段時(shí)間里，老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和熱忱的工作作風(fēng)令我十分敬佩，老師的指導(dǎo)也是我受益匪淺。 智能溫控風(fēng)扇 23 致謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，首先要衷心地感謝曹校長和田老師一直以來對(duì)我們的指導(dǎo)和幫助。在生產(chǎn)生活中，本系統(tǒng)可用于簡單的日常風(fēng)扇的智能控制，為生活帶來便利；在工業(yè)生產(chǎn)中，可以改變不同的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)輸入控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，如在電力系統(tǒng)中可以根據(jù)不同的負(fù)荷達(dá)到不同 的電壓信號(hào)，再由電壓信號(hào)調(diào)節(jié)不同的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。我們 從 一開始的無從下手到后來的慢慢理解 ，通過 這中間的經(jīng)歷的確讓 我們學(xué)習(xí)到了很多。首先考慮 的是溫度檢測(cè)電路，該部分是整個(gè)系統(tǒng)的首要部分，首先要檢測(cè)到環(huán)境溫度，才能用單片機(jī)來判斷溫度的高低，然后通過單片機(jī)控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其次是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該部分需要使用外圍電路將單片機(jī)輸出的 PWM 信號(hào)轉(zhuǎn)化為平均電壓輸出，根據(jù)不同的 PWM 波形得到不同的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電路的設(shè)計(jì)中 采用了兩個(gè)三極管組成復(fù)合管驅(qū)動(dòng)，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(duì)環(huán)境溫度和檔位的顯示，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(duì)環(huán)境溫度和檔位的及時(shí)連續(xù)顯示。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(duì)應(yīng)輸出口輸出不同占空比的 PWM 信號(hào)，控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度和當(dāng)前的檔位，并能通過鍵盤調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。當(dāng)外界溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)或自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外界溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高或是自動(dòng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。在本系統(tǒng)中風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)兩級(jí) 調(diào)速。再按一次設(shè)置鍵 K3 退出上下限溫度設(shè)置狀態(tài)。再按一次設(shè)置鍵 K2，進(jìn)入溫度下限設(shè)置狀 態(tài)，此時(shí)按下 “加 ”鍵 K2，加一，按下 “減 ”鍵 K3，減 1。具體流程圖如圖 43 圖 43 數(shù)碼管顯示電路流程圖 按鍵子程序流程圖 硬件設(shè)計(jì)上為通過 3 個(gè)按鍵，由按鍵掃描子程序 KEYSCAN 子程序提供軟件支持。 發(fā) D S 1 8 B 2 0 復(fù) 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(yàn)9 字 節(jié) 完 ？C R C 校 驗(yàn) 正 確 ？移 入 溫 度 暫 存 器結(jié) 束NYYN 圖 42 DS18B20程序流程圖 智能溫控風(fēng)扇 19 數(shù)碼管顯示子程 序流程圖 程序?qū)崿F(xiàn)的功能是將從 DS18B20 讀取的二進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)換為七段碼在 LED上顯示出來。 DS18B20 每一步操作都要遵循嚴(yán)格的工作時(shí)序和通信協(xié)議。主程序流程圖如圖 41 所示。由于單片機(jī)的工作頻率高達(dá) 12MHz，在執(zhí)行程序時(shí)不斷將當(dāng)前溫度和設(shè)定動(dòng)作溫度進(jìn)行比較判斷，當(dāng)超過設(shè)定溫度值范圍時(shí)及時(shí)的轉(zhuǎn)去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制風(fēng)扇實(shí)時(shí)的切換到關(guān)閉、弱風(fēng)、大風(fēng)三個(gè)狀態(tài)。在軟件中通過軟件延時(shí)來消除按鍵的機(jī)械抖動(dòng)。當(dāng)有鍵按下時(shí)，此 I/O 口與地短路迫使 I/O 口為低電平。下圖是該模塊電路： M風(fēng)扇V C CQ28550Q18050R21kR310kR41k 圖 38 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)模塊 按鍵模塊 本設(shè)計(jì)選用獨(dú)立式鍵盤接法，實(shí)現(xiàn)方法是利用單片機(jī) I/O 口讀取口的電平高智能溫控風(fēng)扇 16 低來判斷是否有鍵按下。動(dòng)態(tài)方式的優(yōu)點(diǎn)是十分明顯的，即耗電省，在動(dòng)態(tài)掃描過程中，任何時(shí)刻只有一個(gè)數(shù)碼管是處于工作狀態(tài)的。在輪流點(diǎn)亮數(shù)碼管的位掃描過程中，每位數(shù)碼管的點(diǎn)亮?xí)r間智能溫控風(fēng)扇 15 極為短暫。 CPU 從字段 輸出口送出字型碼時(shí)，所有數(shù)碼管接收到相同的字型碼，但究竟是哪個(gè)數(shù)碼管亮，則取決于 COM 端。本系統(tǒng)采用動(dòng)態(tài)掃描方式。 每一位數(shù)碼管的 a,b,c,d,e,f,g 和 dp 端都各自連接在一起，用于接收單片機(jī)的 P0 口產(chǎn)生的顯示段碼。所有鎖存器共用一個(gè)鎖存使能（ LE）端和一個(gè)輸出使能（ OE）端。 工作原理 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)送入 AT89C51 單片機(jī)的 口，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前溫度值，并與設(shè)定溫度值的上下限值作比較，若高于設(shè)定上限值或低于設(shè)定下限值則控制風(fēng)速進(jìn)行調(diào)整。可以分別在 ms 和 750 ms 內(nèi)完成 9 位和 12 位的數(shù)字量，并且從 DS18B20 讀出的信息或?qū)懭?DS18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的 DS18B20 供電，而無需額外電源，因而使用 DS18B20 可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡單可靠性更高。 C110U FV C CR110k 圖 35 AT89C51復(fù)位電路 智能溫控風(fēng)扇 13 溫度采集電路 溫度處理方法 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)體器件公司推出的單總線數(shù) 字化智能集成溫度傳感器。 圖 35 為上電自動(dòng)復(fù)位電路，只要 VCC 上升時(shí)間不超過 1ms，通過在 VCC和 RESET 引腳之間加一個(gè) 10181。 AT89C51 芯片的第 9 腳 RESET 是復(fù)位信號(hào)的輸入端，復(fù)位信號(hào)時(shí)高電平有效，有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上，若使用頻率為 12MHz 的晶振， 則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過 2181。單片機(jī)時(shí)鐘 電路的設(shè)計(jì)原理圖如圖 34 所示 時(shí) 鐘 電路 復(fù)位電路 AT89C51 I/0 口 智能溫控風(fēng)扇 12 圖 34 AT89C51 內(nèi)部時(shí)鐘電路 2. 復(fù)位電路 復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作，除了進(jìn)入系統(tǒng)的正常初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。 圖中電容 C1 和 C2 的作用是穩(wěn)定頻率和快速起振 ， 電容選30pF，晶振頻率選擇 12MHz。用 AT89C51 單片機(jī)構(gòu)成最小應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，只要將單片機(jī)接上晶振電路和復(fù)位電路即可，結(jié)構(gòu)如圖 33 所示，由于集成度的限制，最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的控制單元。電源、晶振等電路是使單片機(jī)能運(yùn)行的必備條件，可以將最小系統(tǒng)作為應(yīng)用系統(tǒng)的核心部分，通過對(duì)其進(jìn)行存儲(chǔ)器擴(kuò)展、 A/D 擴(kuò)展等，使單片機(jī)完成較復(fù)雜的功能。 智能溫控風(fēng)扇 11 XTAL2： 來自反向振蕩器的輸出。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 EA/VPP： 當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 /PSEN 有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE 禁止，置位無效。此時(shí)， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC 指令是 ALE 才起作用。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過一個(gè) ALE 脈沖。在平時(shí)， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG： 當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的低位字節(jié)。 RST： 復(fù)位輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電 阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門電流。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2 口： P2 口為一 個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫 “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1 口管腳寫入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH 編程時(shí)， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)， P0 輸出原碼，此時(shí) P0 外部必須接上拉電阻。當(dāng) P0 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 GND： 接地。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件 復(fù)位。同時(shí)， AT89C51 可降至 0Hz 的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟數(shù)碼管 驅(qū)動(dòng)電路 風(fēng)扇 驅(qū)動(dòng)電路 風(fēng)扇 復(fù)位電路 溫度采集電路 單 片 機(jī) 晶振電路 按鍵設(shè)置電路 數(shù)碼管 顯示 智能溫控風(fēng)扇 8 件可選的節(jié)電工作模式。系統(tǒng)的框圖結(jié)構(gòu)如下： 圖 31 系統(tǒng)框圖 主控芯片介紹 簡介 AT89C51 是美國 ATMEL 公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS 8 位單片機(jī)，片內(nèi)含 4k bytes 的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128 bytes 的隨機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）；器件采用 ATMEL 公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)；兼容標(biāo)準(zhǔn) MSC51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器（ CPU）和Flash 存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大 AT89C51 可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。使用 AT89C51 單片機(jī)編程控制，通過修改程序可 方便實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)升級(jí)。故本系統(tǒng)采用方案二。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是 PWM 相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)?PWM 用于通信的主要原因。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。且在變壓過程中會(huì)有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不安全因素。在控制電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，轉(zhuǎn)速就越快，若全為高電平，占空比為 100%時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。 脈寬調(diào)制是按一定的規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，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，最常用的是以矩形波 PWM 信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié) PWM 波的占空比。 調(diào)速方式 方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將 220V 電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。 對(duì)于方案二，液晶體顯示屏具