【正文】 為電機的轉(zhuǎn)速 。 霍爾元件和磁鋼 管腳圖 圖 28 霍爾傳感器的外形圖 電風(fēng)扇測速電路的設(shè)計 轉(zhuǎn)速的測量方法很多 ，根據(jù)脈沖計數(shù)來 實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量的方法主要有 M 法 (測頻法 )、 T法 (測周期法 )和 MPT 法 (頻率周期法 )，該系統(tǒng)采用了 M 法 (測頻法 )。 霍爾傳感器的外形 圖和管腳 圖如圖 28所示。 其輸入為磁感應(yīng)強度，輸出是一個數(shù)字電壓訊號 。 霍爾傳感器 A3144 是 Allegro MicroSystems 公司生產(chǎn)的寬溫、開關(guān)型霍爾效應(yīng)傳感器，其工作溫度范圍可達 40℃～ 150℃ 。 圖 26 人體熱釋電紅外采集模塊外形圖 圖 27 人體熱釋電紅外檢測電路 13 電風(fēng)扇測速模塊 霍爾傳感器簡述 根據(jù)霍爾效應(yīng)，人們用半導(dǎo)體材料制成的元件叫霍爾元件。 人體檢測電路的設(shè)計 本系統(tǒng)采用 的市售 人體熱釋電紅外采集模塊， 有 VCC(+5V)、 OUT 和 GND 三個引腳，接入電路如圖 27所示。 有 VCC(+5V)、 OUT 和 GND 三個引腳。 本系統(tǒng)采用 的市售 人體熱釋電紅外采集模塊，外形如圖 26 所示。在環(huán)境溫度有 ΔT 的變化時，由于有熱釋電效應(yīng)，在兩個電極上會12 產(chǎn)生電荷 ΔQ ，即在兩電極之間產(chǎn)生微弱的電壓 ΔV 。 實質(zhì)上熱釋電 紅外 傳感器是對溫度敏感的傳感器。在傳感器頂端開設(shè)了一個裝有 菲涅爾透鏡 的窗口，可通過光的波長范圍為 7～10um，正好適合于人體紅外輻射的探測， 這樣便形成了一種專門用作探測人體輻射的紅外線傳感器。 溫度檢測電路的設(shè)計 DS18B20 為單總線數(shù)字溫度傳 感器，其與單片機的連接很簡單，電路如圖 25所示。所有 ROM 操作命令均為 8 位長。在時間片結(jié)束時， I/O 引腳經(jīng)過外部的上拉電阻拉回高電平，所有讀時間片的最短持續(xù)期為 60微秒，包括兩個讀周期間至少 1μs 的恢復(fù)時間。數(shù)據(jù)線在邏輯低電平必須保持至少 1微秒；來自 DS18B20 的輸出數(shù)據(jù)在時間下降沿之后的 15 微秒內(nèi)有效。 讀時間片：從 DS18B20 讀數(shù)據(jù)時，使用讀時間 片。有兩種電源檢測 64位 ROM 和 單線 接口 存儲器和控制器 高速緩存 存儲器 8位 CRC生成器 溫度靈敏元件 低溫觸發(fā)器 TL 高溫觸發(fā)器 TH 配置寄存器 10 類型的寫時間片：寫 1 時間片和寫 0 時間片。它有寫時間片和讀時間片兩種。然后以存在復(fù)位脈沖表示 DS18B20 已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收，然后給出正確的 ROM 命令和存儲操作命令的數(shù)據(jù)?？偩€經(jīng)過 的上拉電阻被拉至高電平狀態(tài)。 主機發(fā)送（ Tx） 復(fù)位脈沖（最短為 480μs 的低電平信號）。經(jīng)過單線接口訪問 DS18B20 必須遵循如下協(xié)議：初始化、 ROM 操作命令、存儲器操作命令和控制操作。其管腳排列如圖 24所示， DQ為數(shù)字信號輸入 /輸出端， GND為電源地， VDD為外接供電電源輸入端，采用寄生電源方式時，該引腳接地。 它還有存儲用戶定義報警溫度等功能。工作電壓支持 3V～ ，既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。溫度測量范圍為 55℃ ～+125℃，可編程為 9～ 12位 A/D 轉(zhuǎn)換精度，測溫分辨率可達 ℃。 圖 22 最小系統(tǒng)設(shè)計電路 溫度檢測反饋模塊 DS18B20 基礎(chǔ)知識 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器是 DALLAS半 導(dǎo)體公司開發(fā)的世界上第一片支持“一線總線”接口的溫度傳感器。 在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 當(dāng) E__A__保持低電平時， 單片機 在此期間 只訪問外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。 在單片機訪問外部程序存儲器時，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲器的選通信號。 P__R__O__G__為此引腳第二功能，在對片內(nèi) EPROM 型單片機編程時，作為編程輸入端。 如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR 8EH 地址上置 0。應(yīng)當(dāng) 注意的是 ， 當(dāng) 訪問 外部數(shù)據(jù)存儲器時， 在 1 個機器周期中 ALE 只出現(xiàn) 1次，即丟失 1個 ALE 脈沖。當(dāng)單片機上電正常工作后，即使不訪問外部鎖存器， ALE 端仍有正脈沖信號輸出，此頻率為時鐘振蕩器頻率 fosc的 1/6，可用于初步判斷單片機芯片的好壞。當(dāng)主電源 VCC發(fā)生故障 ，降低到某一規(guī)定值的低電平時，將 +5V 電源自動接入 RST 端，為內(nèi)部 RAM 提供備用電源，以保證片內(nèi) RAM 中的信息不丟失，從而使單片機在復(fù)位后能繼續(xù)正常運行。在單片機正常工作時，此引腳應(yīng)為 ≤ 低電平。 7 RST/VPD： RST 是 復(fù)位 信號 輸入 端，高電平有效 。 ： RXD（串行輸入口）； ： TXD（串行輸出口）； ： /INT0（外部中斷 0 輸入 ）； ： /INT1（外部中斷 1 輸入 ）； ： T0（ 定時器 0 外部計數(shù) 輸入）； ： T1（ 定時器 1外部計數(shù) 輸入）； ： /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）； ：/RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。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 是一 帶內(nèi)部 帶 上拉電阻的 8位 雙向 I/O 口， 每腳 可接收 /輸出 4 個 TTL門電流。在給出地址“ 1”時 ，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時， 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 TTL 門電流，當(dāng) P2 口被寫“ 1”時，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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FLASH 編程時， P0 口作為原碼輸入口，當(dāng) FLASH 進行校驗時， P0 輸出原碼，此時 P0 外部必須被拉高。當(dāng) P1口的管腳第一次寫 “ 1” 時，被定義為高阻輸入。當(dāng)使用片內(nèi)時鐘時，此端接外部石英晶體和微調(diào)電容的另一端；當(dāng)使用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，此引腳接外 部振蕩源，對于 CHMOS單片機，此引腳懸空。當(dāng)使用片內(nèi)時鐘時，此端接外部石英晶體和微調(diào)電容的一端；當(dāng)使用外部時鐘時，對于 HMOS 單片機，此引腳接地，對于 CHMOS 單片機，6 此引腳作為外部振蕩信號的輸入端。 GND：接地。由于將多功能 8 位 CPU 和閃爍存儲器組合在單個芯片中， ATMEL 的 AT89S52 是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 5 第二章 硬件設(shè)計 控制模塊 AT89S52 概述 1. AT89S52 單片機簡介 AT89S52 是一種帶 8K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器（ FPEROM） 、 256B 片內(nèi) RAM的低電壓，高性能 CMOS 8 位微處理器。 9. 狀態(tài)標(biāo)志模塊 狀態(tài)標(biāo)志模塊的設(shè)計 旨在 系統(tǒng)上電工作和風(fēng)扇 啟動 時發(fā)出聲光信號提示。 其計數(shù)脈沖的頻率為所選晶振頻率的 1/12， 本系統(tǒng)使用的晶振頻率為 12MHz，則計數(shù)脈沖頻率為 1MHz，通過對定時器 /計時器的溢出控制，可容易地 實現(xiàn) 系統(tǒng)所需 最小單位為 1s 的 定時 /計時功能。 4 方案二： 采用單片機內(nèi)部定時器 /計數(shù)器。 8. 定 時模塊 本系統(tǒng)在需要時會對電風(fēng)扇進行定時運行，有以下定時方案： 方案一：采用 DALLAS 公司生產(chǎn)的 DS1302 時鐘芯片。按鍵只需一端 經(jīng)限流電阻接至 +5V、 另一端接 P1口即可 ，電路簡單且易于編程 。 方案二：采用獨立式鍵盤。 綜合考慮，由于液晶顯示可視距離太近，故 本設(shè)計 方案二 實現(xiàn)顯示功能。數(shù)碼管具有低能耗、低損耗、低壓 、長壽命、耐老化、防曬、防潮、防火、防高（低）溫的特點；對外界環(huán)境要求低，易于維護，同時其精度比較高，測量快，精確可靠，操作簡單。液晶顯示屏（ LCD1602）具有輕薄，短小，耗電量低，無輻射危險，平面直角顯示及影像穩(wěn)定不閃爍， 可視 面積大，畫面效果好，分辨率高，抗干擾能力強等特點。 比較分析，方案四的無級調(diào)速更適合本系統(tǒng)的智能溫控電風(fēng)扇設(shè)計，故采用此方案。利用可控硅的半導(dǎo)體原理，通過改變加到雙向可控硅控制極觸發(fā)脈沖的占空比來控制雙向可控硅的導(dǎo)通時間，進而實現(xiàn)可能告知電機繞組的產(chǎn)生轉(zhuǎn) 矩的時間，來控制、改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的。通過改變加在副繞組的電壓相角關(guān)系間接改變副繞組的電壓實現(xiàn)控制電機繞組產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的大小達到調(diào)速目的，其中主繞組時恒壓，副繞組是變量。通過串入不同感抗值的電抗器從而改變繞組每伏匝數(shù)來調(diào)速，特點是各檔速度調(diào)節(jié)容易，繞線簡單，維修方便，但是卻不能隨心所欲的調(diào)速。然而隨著原材料價格的波動，造成風(fēng)扇電機的繞組匝數(shù)不足，影響了低檔位繞組的每伏匝數(shù)，導(dǎo)致調(diào)速比達不 到標(biāo)準(zhǔn)要求。抽頭調(diào)速的電動機有主繞組、中間繞組、和副繞組三種線圈，根據(jù)中間繞組的接線位置不同分為 L 型、 T型和 H 型。 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在穩(wěn)定性、抗干擾能力、測量頻率范圍等方面都優(yōu)于電磁感應(yīng)式無源傳感器，且其安裝簡單，實用方便，故本系統(tǒng)采用方案一。 4. 電 風(fēng)扇測速模塊 方案一：采用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器 A3144E。 綜合各方面考慮，本系統(tǒng)采用 采用更為優(yōu)秀的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器，降低了 成本和 電路的復(fù)雜程度，提高了電路的運行質(zhì)量。 測量溫度范圍為 55～ +125℃ ，在 10～+85℃ 范圍內(nèi)，精度為 177。 但這種方案 電路復(fù)雜、成本較高，且 需要多次檢測后方可使采樣精確，過于煩瑣。 根據(jù)題目要求，控制器主要用于各個傳感器信號的接收和辨認(rèn)、定時功能 、 顯示以及各部分功能的時序 分配等，綜合比較實現(xiàn)的控制功能的簡易性與可行性，同時考慮到單片機與 FPGA 系統(tǒng)的性價比，最后選擇 AT89S52 單片機為核心的最小系統(tǒng)作為 本設(shè)計 控制系統(tǒng)。 方案二： FPGA 最小系統(tǒng)。 1 第一章 系統(tǒng) 方案 設(shè)計 圖 11 系統(tǒng)組成框圖 1. 控制模塊 方案一：單片機控制系統(tǒng)。 鑒于以上 諸多 方面的考慮，我們需要設(shè)計一種 實用的 智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)來解決 和改善 這 些問題。其主要原因：一是電風(fēng)扇和空調(diào)的降溫效果不同 —— 空調(diào)有強大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風(fēng)扇的風(fēng)更溫和，更加適合老人兒童和體質(zhì)較弱的人使用；二是電風(fēng)扇價格低廉且相對省電，低碳環(huán)保，安裝和使用都非常簡單。 ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 專 科 畢 業(yè) 論 文 基于 AT89S52 的智能 電 風(fēng)扇 控制系統(tǒng) 設(shè)計 The Control System Design of Intelligent Fan Based on AT89S52 院 系 名 稱： 電子信息與電氣工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級： 08 電氣自動化 1 班 學(xué) 生 姓 名： 李占偉 學(xué) 號 : 202002070055 同 組 成 員 ： 江經(jīng)坤、史 宣 指導(dǎo)教師姓名： 盧春華 指導(dǎo)教師職稱： 講 師 2020 年 5 月 I 目 錄 摘 要 .................................................................... I Abstract ................................................................. II 引 言 .................................................................. III 第一章 系統(tǒng)方案設(shè)計 ........................