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畢業(yè)論文-基于stc89c52單片機數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計-在線瀏覽

2025-03-05 22:31本頁面
  

【正文】 人,經(jīng)換向片 線圈 abcd、換向片 2,由電刷 b流出時,如圖 23(a)所示,載流導(dǎo)體在磁場中將受到電磁力的作用,據(jù)左手定則,使線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。因此,電樞將沿一個恒定方向轉(zhuǎn)動。 總之,在上述直流電機的工作過程中,單從電樞線圈的角度看,每個導(dǎo)體中的電流方向是交變的;但從磁極看,每個磁極下導(dǎo)體中電流的方向是固定的,即不管是哪個導(dǎo)體運行到該極下,其中的電流方向總是相同的。這就是直流電機的工作原理。 雙全橋功率放大芯片 L298N 雙全橋功率放大芯片 L298N 介紹 采用 L298N 來驅(qū)動風(fēng)扇的直流電機, L298N 是 恒壓恒流橋式 2A 驅(qū)動芯片 , 內(nèi)部 包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路 , 可以 驅(qū)動兩個直流電機,或 兩個二相電機,也可以驅(qū)動一個四相電機,輸出電壓最高可達 50V,可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓 。 引腳排列如圖 24所示,各引腳功能為: 15 引腳 輸出電流反饋引腳,在通常使 用中這兩個引腳也可以直接接地。 4 引腳 Vs, 電機驅(qū)動電源輸入端 。 11引腳 使能控制端 .輸入標準 TTL邏輯電平信號;低電平時全橋式驅(qū)動器禁止工作 。 9引腳 邏輯控制部分的電源輸人端口 。 1 14引腳 此兩腳是全橋式驅(qū)動器 B 的兩個輸出端,用來連接負載 。 PWM波輸入為引腳 6,轉(zhuǎn)向控制信號輸入為引腳 5與引腳 7,輸出信號為引腳 2與引腳 3 雙全橋功率放大芯片 L298N 電路工作原理 雙全橋功率放大芯片 L298N在本設(shè)計中 用來 控制直流風(fēng)扇電機的轉(zhuǎn) 向 及轉(zhuǎn)速 。 電風(fēng)扇的調(diào)速是 采用脈寬調(diào)制 ( PWM)信號來完成的 。電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與電風(fēng)扇兩端的電壓成比例, 所以與 PWM 波 的占空比成正比。 L298N的驅(qū)動電路如圖 25所示, 圖中 二極管 用來 續(xù)流保護。當(dāng)輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件 LED上, LED 發(fā)光,光接受器件接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號,然后將電信號直接輸出,或者將電信號放大處理成標準數(shù)字電平輸出,這樣就實現(xiàn)了 “ 電-光-電 ” 的轉(zhuǎn)換及傳輸,光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c輸出端在電氣上是絕緣的,也稱為電隔離 。每個光電耦合器的結(jié)構(gòu)圖如圖 27所示。 圖 26 光電耦合器結(jié)構(gòu)圖 2. 3 數(shù)字溫度計 DS18B20 數(shù)字溫度計 DS18B20特征 : ( 1) 全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出 ; ( 2) 先進的單總線數(shù)據(jù)通信 ; ( 3) 最高 12 位分辨率,精度可達土 攝氏度 ; ( 4) 12 位分辨率時的最大工作周期為 750 毫秒 ; ( 5) 可選擇寄生工作方式 ; ( 6) 檢測溫度范圍為 –55176。C (–67176。F) ; ( 7)內(nèi) 置 EEPROM, 具有 限溫報警功能 ; ( 8) 64 位光刻 ROM,內(nèi)置產(chǎn)品序列號,方便多機掛接 ; ( 9) 多樣封裝形式,適應(yīng)不同硬件系統(tǒng) 。 圖 27 數(shù)字溫度計 DS18B20 引腳圖 數(shù)字溫度計 DS18B20的工作電壓為 3V~ 5V[4][5]。 第 8 個字節(jié) 保留不使用 。第 3 個和第 4 個字節(jié) , 是 非易失性溫度報警觸發(fā)器 TH 和 TL 的易失性拷貝,每次上電復(fù)位時被刷 新。讀 DS18B20 的數(shù)據(jù)時,低位在前,高位在后。 溫度為正時,將測得的溫度值所表示的二進制數(shù),轉(zhuǎn)換成十進制數(shù),再乘以 ,就可以得到實 8 際的溫度 值。 如二進制數(shù) 0000 0001 1001 0001,除前 5 位符號位外,先轉(zhuǎn)成十進制數(shù)得 401,再乘以 得,因為 16 位二進制數(shù)的前 5 位是 0,所以實際溫度為 + 度。 表 23 數(shù)字溫度計 DS18B20溫度數(shù)據(jù)表 由于數(shù)字溫度計 DS18B20是在一根 I/O線上進行通信,因此有著嚴格的通信協(xié)議,該通信協(xié)議定義了幾種信號: 復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫 0、寫 讀 0、讀 1。 ( 1) 數(shù)字溫度計 DS18B20的復(fù)位操作 單片機和 數(shù)字溫度計 DS18B20 間的任何通信都需要以初始化過程開始。 具體的初始化過程,主機首先發(fā)出一個 480~ 960us 的低電平脈沖,然后釋放總線變?yōu)楦唠娖剑⒃陔S后的 480us 的 時間內(nèi)對總線進行檢測。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平,說明總線上無 數(shù)字溫度計 DS18B20 應(yīng)答。若有就在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待 15~ 60us 后 , 將總線電平拉低 60~ 240us 作為 存在脈沖做出響應(yīng),告訴主機 數(shù)字溫度計 DS18B20 已做好準備。 圖 29 初始化過程 “ 復(fù)位脈沖 ” 和 “ 存在脈沖 ” 9 ( 2) 數(shù)字溫度計 DS18B20的讀操作 讀周期最 短 為 60us。若從機要往總線送出 0,在主機把總線拉低 1us 后,則繼續(xù)拉低電平最少 15us。 而作為主機的單片機,必須在讀周期開始的 15us 內(nèi) ,對總線進行采樣, 在采樣時間內(nèi)總線若為高電平則表示讀 1,在采樣時間內(nèi)總線若為低電平則表示讀 0。對于寫操作也分為寫 0 和寫 1 操作 兩個過程。若主機想寫 1,在主機先把總線拉低 1us 后,就釋放總線為高電平,一直到寫周期結(jié)束。 圖 211 DS18B20 的寫操作時序 2. 4 單片機 STC89C52 主控制模塊 STC89C52單片機的 40 個引腳大致可分為 4類:電源、時鐘、控制和 I/O引腳。 10 圖 212 STC89C52 單片機 最小系統(tǒng) VCC:供電電壓。 P0口: P0口為一個 8 位漏級開路雙向 I/O口,每腳可吸收 8TTL門電流。 P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù) 存儲器 ,它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 P1 口: P1口是一個內(nèi)部提供 上拉電阻 的 8位雙向 I/O口, P1口 緩沖器 能接收輸出 4TTL門電流 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。 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。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。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。 P3口: P3 口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口,可接收輸出 4個 TTL門電流。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。 11 RST:復(fù)位輸入。 ALE/PROG:當(dāng)訪問外部存儲器時,地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在平時, ALE端以不變的頻率周期輸出正 脈沖信號 ,此頻率為振蕩器頻率的 1/6。然而要注意的是:每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個 ALE脈沖。此時, ALE只有在執(zhí)行 MOVX, MOVC指令是 ALE才起作用。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止,置位無效。在由外部程序存儲器取指期間,每個機器周期兩次 /PSEN有效。 /EA / VPP:當(dāng) /EA保持低電平時,則在此期間外部程序存儲器( 0000HFFFFH),不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH編程期間,此引腳也用于施加 12V 編程電源( VPP)。 XTAL2:來自反向振蕩器的輸出。由于單片機的電平是 TTL電平,而計算機的電平是屬于 CMOS電平,所以單片機若要與 PC 機進行通信,則必須進行電平轉(zhuǎn)換,而通常采用的電平轉(zhuǎn)換芯片是 MAX232,它能實現(xiàn)單片機邏輯電平與電腦的電平之間的相互轉(zhuǎn)換,從而實現(xiàn)之間的相互通信,其芯片引腳圖如 圖 213所示。 圖 214 串口下載電路圖 12 LCD1602 顯示模塊 LCD1602是兩行十六位的顯示器,主要是通過 RS、 R/W、 E與單片機相接, DB0DB7數(shù)據(jù)傳送接口與單片機的 I/O 口相接,由單片機程序編程來控制顯示內(nèi)容,該 LCD帶背光源,所以 BLA需接電源、 BLK接地,來使顯示比較清晰, LCD1602與單片機的接法如圖 215 所示 [6]。獨立式按鍵是一組相互獨立的按鍵,它們分別直接 與 I/O 口電路連接,每個按鍵占用一根輸入口線。由于只需要五個按鍵,為了方便軟件編程,故采用獨立式按鍵。 電源是 由實驗室直流穩(wěn)壓電源 經(jīng) 一片穩(wěn)壓芯片 LM7812和 4片穩(wěn)壓芯片 LM7805獲得。 13 3.軟件程序設(shè)計 軟件設(shè)計流程圖 開始 初始化 顯示當(dāng)前溫度 Y N N Y N Y Y N N Y 強風(fēng)鍵按下嗎? 置占空比 3:4 自然 風(fēng)鍵按下嗎? 置占空比 1:4 睡眠風(fēng)鍵按下嗎? 置占空比 1:6 定時鍵按下嗎? 當(dāng)前溫度低于臨界溫度 關(guān)風(fēng)扇 當(dāng)前溫度高于臨界溫度 開風(fēng)扇 開定時器 0 中斷 定時鍵計數(shù)器加 1 定時時間加 10S 定時計數(shù)器=7? 定時計數(shù)器清 0 定時時間清 0 清標志位 14 占空比 強風(fēng)鍵、自然風(fēng)鍵、睡眠風(fēng)鍵所對應(yīng)的占空比如圖 31所示 圖 31 強風(fēng)鍵、自然風(fēng)鍵、睡眠風(fēng)鍵所對應(yīng)的占空比 在此次設(shè)計中, 由 STC89C52 利用定時器 1 產(chǎn)生占空比可變的 PWM 波。 TL1=0xc0。 else N++。 else if(N==0) PWM=1。 PWM 波的頻率不能太高,否則
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