【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】自動(dòng)溫控制電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)

【電氣設(shè)計(jì)自動(dòng)化論文】自動(dòng)溫控制電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì),電氣設(shè)計(jì),自動(dòng)化,論文,自動(dòng),溫控,電風(fēng)扇,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）手冊(cè)( 2015 屆) 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng) 學(xué) 院 電子信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電氣自動(dòng)化 姓 名 指導(dǎo)教師 職 稱(chēng) 副教授 等 級(jí) 博士 目 錄學(xué)號(hào)：附件 42本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)…………………………………3本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告………………………………4本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))中期報(bào)告………………………………6本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))指導(dǎo)記錄………………………………7本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))答辯記錄………………………………8本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))成績(jī)?cè)u(píng)定表……………………………9本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書(shū)（指導(dǎo)教師、學(xué)生共同簽訂）學(xué)號(hào) 1108441081 姓名 指導(dǎo)教師題目 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)3題目來(lái)源 其它類(lèi)別 設(shè)計(jì)性質(zhì) 應(yīng)用研究 一、指導(dǎo)教師責(zé)任。（一）指導(dǎo)教師應(yīng)端正思想，把培養(yǎng)人才放在首位,注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力。嚴(yán)格要求學(xué)生，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和實(shí)事求是的作風(fēng)。（二）指導(dǎo)教師應(yīng)當(dāng)對(duì)學(xué)生進(jìn)行學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范教育，對(duì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)行適當(dāng)指導(dǎo)（不少于 8 次），對(duì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）是否由其獨(dú)立完成進(jìn)行審查。（三）指導(dǎo)教師在指導(dǎo)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間請(qǐng)假應(yīng)事先布置學(xué)生任務(wù)，或委托他人代為指導(dǎo)。請(qǐng)假 2 周以上者，須經(jīng)院系批準(zhǔn)；請(qǐng)假超過(guò) 4 周者，應(yīng)及時(shí)向院（系）申請(qǐng)調(diào)整指導(dǎo)教師。（四）接受并并執(zhí)行院系指導(dǎo)教師遴選和評(píng)價(jià)具體辦法以及學(xué)校、院系相關(guān)考核。二、學(xué)生責(zé)任。（一）學(xué)生應(yīng)按照專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)方案規(guī)定，參加畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）與綜合訓(xùn)練。（二）學(xué)生應(yīng)重視畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)），嚴(yán)格遵守學(xué)校、院系相關(guān)制度；按照要求參加院系畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）集中指導(dǎo)；在校外撰寫(xiě)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的，要遵守所在單位的有關(guān)規(guī)章制度。（三）學(xué)生應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，查閱文獻(xiàn)、搜集資料、實(shí)地調(diào)研，撰寫(xiě)文獻(xiàn)綜述、開(kāi)題報(bào)告、論文（設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)）等；經(jīng)常、主動(dòng)向指導(dǎo)教師匯報(bào)論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)展情況，接受指導(dǎo)。畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）完成后，應(yīng)按規(guī)范要求提交材料，并按時(shí)參加答辯。（四）學(xué)生應(yīng)按時(shí)完成各階段任務(wù)，保證畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量；應(yīng)恪守學(xué)術(shù)道德和學(xué)術(shù)規(guī)范，在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立完成論文，不得抄襲；嚴(yán)禁弄虛作假、請(qǐng)人代替完成；否則，任何時(shí)候一經(jīng)發(fā)現(xiàn)均取消成績(jī)，并追究當(dāng)事人責(zé)任。教師簽名： 學(xué)生簽名： 年 月 日指導(dǎo)小組(教研室)意見(jiàn)：組長(zhǎng)簽名:院(系)意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人簽名：本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 開(kāi) 題 報(bào) 告（學(xué)生填寫(xiě)）學(xué) 號(hào) 1108441081 姓 名 指 導(dǎo) 教 師題目 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題內(nèi)容：（研究現(xiàn)狀、目標(biāo)、意義等，空白不足可增加頁(yè)面）4本設(shè)計(jì)的核心靈魂器件是單片機(jī) AT89C51，對(duì)于外界的溫度探測(cè)我們選用了溫度傳感器 DS18B20，從而設(shè)計(jì)構(gòu)成了風(fēng)扇自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要框架，對(duì)外界溫度進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，風(fēng)扇自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，輸送舒適風(fēng)。實(shí)現(xiàn)“溫度高、風(fēng)力大、溫度低、風(fēng)力弱”的性能。另外，系統(tǒng)的各個(gè)模塊的關(guān)閉和啟動(dòng)則由紅外接收和發(fā)射裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制操作和遙控。用戶(hù)可以設(shè)定一個(gè)溫度范圍最低工作溫度和最高溫度之間，在外界溫度低于設(shè)定的最低溫度時(shí)，風(fēng)扇不工作，當(dāng)室內(nèi)溫度在所設(shè)定的溫度之間時(shí)候，風(fēng)扇中速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)室內(nèi)的溫度大雨我們最初設(shè)定的最高溫度上限時(shí)，風(fēng)扇被輸入最大電壓，轉(zhuǎn)速最快，給人輸送最大風(fēng)力，及時(shí)降溫。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：(1)設(shè)定兩個(gè)檔次的風(fēng)速，由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置(2)當(dāng)室內(nèi)的溫度低于開(kāi)始設(shè)定溫度溫度范圍的最低值的時(shí)候,風(fēng)扇自動(dòng)斷電關(guān)閉停止工作。(3)當(dāng)外界溫度探測(cè)到在所設(shè)定的工作溫度范圍內(nèi)的時(shí)候,風(fēng)扇以慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)當(dāng)外界的溫度比所設(shè)定的溫度上限高的時(shí)侯,風(fēng)扇以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)輸送強(qiáng)勁風(fēng)力課題關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn)：課題關(guān)鍵問(wèn)題元器件的選擇，選擇性能穩(wěn)定，功能性強(qiáng)的器件，再者電路的焊接工作要仔細(xì)。擬采取的方式、方法及計(jì)劃進(jìn)程安排（主要技術(shù)路線(xiàn)）：主要通過(guò)查閱資料，收集網(wǎng)上資料，購(gòu)買(mǎi)所需要的元件器材。查閱資料，學(xué)習(xí)軟件，在 protel99se 上進(jìn)行原理圖繪制，PCB 圖，再進(jìn)行仿真。進(jìn)行實(shí)物焊接工作。與同學(xué)交流學(xué)習(xí)，探討設(shè)計(jì)方法。5參考文獻(xiàn)：[1] 曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2002.2[2] 王倫.電風(fēng)扇原理與維修技術(shù)[M].北京：新時(shí)代出版社，1999[3] 張毅剛.新編 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006,10[4] 梁廷貴、王裕琛.可控硅觸發(fā)電路語(yǔ)音電路分冊(cè)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，2003[2] 王守中. 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門(mén)與典型實(shí)例[M].北京:人民郵電出版社，2007.[3] 陳雪麗. 單片機(jī)原理及接口技術(shù)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2005.指導(dǎo)教師意見(jiàn)：教師簽名： 年 月 日指導(dǎo)小組(教研室)意見(jiàn)：組長(zhǎng)簽名： 年 月 日6本 科 畢 業(yè) 論 文 （ 設(shè) 計(jì) ） 中 期 報(bào) 告學(xué) 號(hào) 1108441081 姓 名 指 導(dǎo) 教 師題目 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)述開(kāi)題以來(lái)工作進(jìn)展和成效、存在的問(wèn)題、下一步計(jì)劃與安排）基本完成了論文的初稿，還未進(jìn)行修改，后期進(jìn)行論文的修改，格式修改，完場(chǎng)查重工作。指導(dǎo)教師意見(jiàn)：教師簽名：月 日指導(dǎo)小組(教研室)意見(jiàn)：組長(zhǎng)簽名：月 日本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)記錄（指導(dǎo)教師、學(xué)生共同填寫(xiě)）7學(xué) 號(hào) 1108441081 姓 名 指 導(dǎo) 教 師題目 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)第 1 次指導(dǎo) 時(shí)間：2014.11.5 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 2 次指導(dǎo) 時(shí)間：2014.11.19 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 3 次指導(dǎo) 時(shí)間：2014.12.10 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 4 次指導(dǎo) 時(shí)間： 2015.1.7 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 5 次指導(dǎo) 時(shí)間：2015.3.11 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 6 次指導(dǎo) 時(shí)間： 2015.3.25 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 7 次指導(dǎo) 時(shí)間：2015.4.15 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談第 8 次指導(dǎo) 時(shí)間：2015.4.22 地點(diǎn)： 實(shí)驗(yàn)室 指導(dǎo)形式：面談學(xué)生簽名： 教師簽名： 8（指導(dǎo)記錄可連續(xù)填寫(xiě)，每 2 次指導(dǎo)記錄之間空兩行，時(shí)間、地點(diǎn)、簽名、指導(dǎo)形式等格式相同）本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）答辯記錄學(xué)號(hào) 1108441081 姓名 指導(dǎo)教師題目 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)答辯組成員9組長(zhǎng) 職稱(chēng) 職務(wù)成員 職稱(chēng) 成員 職稱(chēng)成員 職稱(chēng) 成員 職稱(chēng)成員 職稱(chēng) 成員 職稱(chēng)答 辯 秘 書(shū) 答辯時(shí)間 月 日 時(shí)陳述、提問(wèn)及回答情況記錄：答辯秘書(shū)簽名： 答辯組長(zhǎng)簽名： 年 月 日本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績(jī)?cè)u(píng)定表學(xué)號(hào) 1108441081 姓名 指導(dǎo)教師題目 自動(dòng)溫控電風(fēng)扇系統(tǒng)10內(nèi)容提要及指導(dǎo)教師意見(jiàn)評(píng)分：（百分制） 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日11評(píng)閱教師評(píng)閱意見(jiàn)評(píng)分：（百分制） 評(píng)閱教師簽名： 年 月 日答辯小組答辯意見(jiàn)評(píng)分：（百分制） 組長(zhǎng)簽名： 年 月 日答辯委員會(huì)意見(jiàn)總評(píng)分?jǐn)?shù)：（百分制） 論文等級(jí)：（五級(jí)制） 評(píng)定人簽名： 負(fù)責(zé)人簽名： ﹡總評(píng)成績(jī)=指導(dǎo)教師評(píng)分*25%+評(píng)閱教師評(píng)分*25%+答辯小組評(píng)分*50%數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊程序:#include //調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char //無(wú)符號(hào)字符型 宏定義 變量范圍0~255#define uint unsigned int //無(wú)符號(hào)整型 宏定義 變量范圍 0~65535#include “eeprom52.h“//數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9uchar code smg_du[]={0x28,0xee,0x42,0x52,0xe5,0xa8,0x41,0xe7,0x20,0xa0,0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71,0xff}; //斷碼//數(shù)碼管位選定義uchar code smg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f};uchar dis_smg[8] = {0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0x92,0x82,0xf8};uchar smg_i = 3; //顯示數(shù)碼管的個(gè)位數(shù)sbit dq = P2^4; //18b20 IO口的定義bit flag_lj_en; //按鍵連加使能bit flag_lj_3_en; //按鍵連 3次連加后使能 加的數(shù)就越大了 uchar key_time,key_value; //用做連加的中間變量bit key_500ms ;sbit pwm = P2^3; uchar f_pwm_l ; //越小越暗uint temperature ; //bit flag_300ms ;uchar menu_1; //菜單設(shè)計(jì)的變量uint t_high = 300,t_low = 100; //溫度上下限報(bào)警值 /***********************1ms延時(shí)函數(shù)*****************************/void delay_1ms(uint q){uint i,j;for(i=0;i= smg_i)i = 0;P1 = 0xff; //消隱 P3 = smg_we[i]; //位選P1 = dis_smg[i]; //段選}/******************把數(shù)據(jù)保存到單片機(jī)內(nèi)部 eepom中******************/void write_eeprom(){SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, t_high % 256);byte_write(0x2001, t_high / 256);byte_write(0x2002, t_low % 256);byte_write(0x2003, t_low / 256);byte_write(0x2055, a_a);}/******************把數(shù)據(jù)從單片機(jī)內(nèi)部 eepom中讀出來(lái)*****************/void read_eeprom(){t_high = byte_read(0x2001);t_high = 1;}}/*************讀取 18b20內(nèi)的數(shù)據(jù)***************/uchar read_18b20(){uchar i,value;for(i=0;i= 1; //讀數(shù)據(jù)是低位開(kāi)始dq = 1; //釋放總線(xiàn)if(dq == 1) //開(kāi)始讀寫(xiě)數(shù)據(jù) value |= 0x80;delay_uint(5); //60us 讀一個(gè)時(shí)間隙最少要保持 60us的時(shí)間}return value; //返回?cái)?shù)據(jù)}/*************讀取溫度的值 讀出來(lái)的是小數(shù)***************/uint read_temp(){uint value;uchar low; //在讀取溫度的時(shí)候如果中斷的太頻繁了，就應(yīng)該把中斷給關(guān)了，否則會(huì)影響到 18b20的時(shí)序init_18b20(); //初始化 18b20EA = 0;write_18b20(0xcc); //跳過(guò) 64位 ROMwrite_18b20(0x44); //啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換命令EA = 1;delay_uint(50); //500usinit_18b20(); //初始化 18b20EA = 0;write_18b20(0xcc); //跳過(guò) 64位 ROMwrite_18b20(0xbe); //發(fā)出讀取暫存器命令low = read_18b20(); //讀溫度低字節(jié)value = read_18b20(); //讀溫度高字節(jié)EA = 1;value = 3){menu_1 = 0;smg_i = 3; //數(shù)碼管顯示 3位}}if(menu_1 == 1) //設(shè)置高溫報(bào)警{smg_i = 4; //數(shù)碼管顯示 4位if(key_can == 2){if(flag_lj_3_en == 0)t_high ++ ; //按鍵按下未松開(kāi)自動(dòng)加三次t_high += 10; //按鍵按下未松開(kāi)自動(dòng)加三次之后每次自動(dòng)加 10if(t_high 990)t_high = 990;}if(key_can == 3){if(flag_lj_3_en == 0)t_high -- ; //按鍵按下未松開(kāi)自動(dòng)減三次else t_high -= 10; //按鍵按下未松開(kāi)自動(dòng)減三次之后每次自動(dòng)減10if(t_high = t_high)t_low = t_high - 1;}if(key_can == 3){if(flag_lj_3_en == 0)t_low -- ; //按鍵按下未松開(kāi)自動(dòng)減三次else t_low -= 10; //按鍵按下未松開(kāi)自動(dòng)加三次之后每次自動(dòng)加 10if(t_low = t_high) //風(fēng)扇全開(kāi){TR1 = 1;pwm = 0;}else if((temperature = t_low)) //風(fēng)扇緩慢{f_pwm_l = 60; TR1 = 1;}else if(temperature = 150){value = 0; flag_300ms = 1;}if(flag_lj_en == 1) //按下按鍵使能{key_time ++;if(key_time = 250) //500ms{key_time = 0;key_500ms = 1; //500mskey_value ++;if(key_value 3){key_value = 10;flag_lj_3_en = 1; //3次后 1.5秒連加大些}}}}/*******************定時(shí)器 1用做單片機(jī)模擬 PWM 調(diào)節(jié)***********************/void Timer1() interrupt 3 //調(diào)用定時(shí)器 1{static uchar value_l;TH1=0xfe; // 定時(shí) 10ms中斷一次TL1=0x0c; //500usif(pwm==1){value_l+=3;if(value_l f_pwm_l) //高電平{value_l=0;if(f_pwm_l != 0) pwm=0; }}else{value_l+=3;if(value_l 100 - f_pwm_l) //低電平{value_l=0;pwm=1;}I本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）(2015 屆)自動(dòng)溫控制電風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)院 系 電子信息工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 姓 名 指導(dǎo)教師 副教授 2015 年 4 月學(xué)號(hào)：2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）I摘 要炎炎夏日酷熱難耐，如今人們發(fā)明了空調(diào)降暑，但是空調(diào)吹出的涼爽并不是自然風(fēng)，無(wú)益于人們的生活健康，而且空調(diào)比較耗電，并不經(jīng)濟(jì)。電風(fēng)扇作為傳統(tǒng)的降溫加電有其獨(dú)特的降溫優(yōu)點(diǎn)，吹出的自然風(fēng)讓人心曠神怡，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。而且考慮到傳統(tǒng)的風(fēng)扇只分為幾個(gè)檔位的調(diào)速，只能在一個(gè)檔位上以固定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法根據(jù)外界的溫度來(lái)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，來(lái)送出給人們合適的風(fēng)速。根據(jù)以上的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了自動(dòng)溫度控制風(fēng)扇，此風(fēng)扇的主要核心是 AT89C51 單片機(jī)，至于外界的溫度探測(cè)我們使用溫度傳感器 DS18B20。本次設(shè)計(jì)出的風(fēng)扇主要想達(dá)到的預(yù)期目標(biāo)功能為：首先我們?cè)O(shè)置了初始溫度范圍，當(dāng)按下開(kāi)關(guān)時(shí)，溫度就自動(dòng)的設(shè)置在初始溫度 24 度~29 度，如果外界溫度高于設(shè)定的溫度電風(fēng)扇進(jìn)行全速運(yùn)轉(zhuǎn)，如果外界溫度在設(shè)定的低溫與高溫之間風(fēng)扇就會(huì)降速運(yùn)轉(zhuǎn)，若外界溫度低于初始設(shè)定的低溫時(shí)，風(fēng)扇則停止工作。至于如何能通過(guò)視覺(jué)直觀的看見(jiàn)外界的溫度則采用了數(shù)碼管顯示外界的溫度，而且可以顯示出我們所設(shè)置的溫度范圍，同時(shí)加減鍵可以控制溫度設(shè)定溫度版塊的退出。本設(shè)計(jì)闡述了溫控風(fēng)扇的工作原理，硬件設(shè)計(jì)，軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程。本設(shè)計(jì)的原理比較簡(jiǎn)單，采用的元器件從功能的實(shí)現(xiàn)能力和經(jīng)濟(jì)出發(fā)，做到了經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且簡(jiǎn)單易操作。關(guān)鍵詞:溫度傳感器 DS18B20，單片機(jī)，風(fēng)扇，直流電機(jī)2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）IIAbstractHot summer is unbearably, and now people invented air conditioning down summer, but the air conditioning was not naturally cool wind blowing, is not good to healthy people's lives, and air conditioning more power, not economic. As a traditional cooling fan powered cooling has its unique advantages, natural wind blowing people feel good, and affordable. And taking into account traditional fans were divided into several stalls governor, only to fixed speed rotation in a stall, unable to adjust the speed according to the outside temperature, to send to the people the right wind. Based on the above, we designed an automatic temperature control fan, the main core of this fan is AT89C51 microcontroller, as we use the outside temperature probe temperature sensor DS18B20. The design of the fan mainly want to achieve the desired objectives functions: First, we set the initial temperature range, when the switch is pressed, the temperature is automatically set at an initial temperature of 24 degrees to 29 degrees, if the outside temperature is higher than the set The temperature of the fans were running at full speed, if the outside temperature is between the low and high temperature setting fan will slow down the operation, if the outside temperature is below the low initial setting, the fan dose not work. As to how to see the world through the intuitive visual temperature is adopted digital display outside temperature, and shows that we can set the temperature range, the temperature may be controlled while subtraction key set temperature area exit.This design describes the working principle of temperature-controlled fan, hardware, software . The principle of the design is relatively simple, using components from the ability to achieve and economic functions of departure, so that affordable, and easy to operate.Keywords: temperature sensor DS18B20, SCM, fan, DC motors2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）III目 錄摘 要 IABSTRACT.II目 錄 III1 緒論 11.1 課題研究的背景 11.2 研究的主要內(nèi)容 11.3 應(yīng)解決的關(guān)鍵問(wèn)題 22 方案論證 .22.1 溫度傳感器的選用 22.2 控制核心的選擇 32.3 顯示器的選擇 32.4 調(diào)速方式 32.5 控制執(zhí)行部件 42.6 總體方案選擇 43 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 53.1 硬件電路設(shè)計(jì)概述 53.2 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) .53.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 63.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì) 73.5 溫度檢測(cè)和顯示電路 73.6 電機(jī)調(diào)速 92015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）IV4 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .104.1 主程序模塊 .104.2 數(shù)字傳感器模塊和顯示子模塊 .114.3 電機(jī)調(diào)速與控制子模塊 .135 聯(lián)調(diào)與測(cè)試 .145.1 仿真 .145.2 硬件調(diào)試 .15結(jié)論 .18參考文獻(xiàn) .19附錄 A：系統(tǒng)原理圖 .20錄錄 B：系統(tǒng)仿真圖 .21附錄 C：系統(tǒng) PCB 圖和實(shí)物圖 .22附錄 D：系統(tǒng)源程序 .242015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11 緒論1.1 課題研究的背景隨著科技的發(fā)展，空調(diào)的性能越來(lái)越好，既能升溫又能制造涼爽，而且價(jià)格方面持續(xù)下降，因此空調(diào)越來(lái)越受到人們的親睞，與空調(diào)相比同樣有制冷效果的電風(fēng)扇的人氣日趨下降。人們因此認(rèn)為電風(fēng)扇終將被空調(diào)所取而代之，風(fēng)扇的產(chǎn)業(yè)終將不復(fù)存在。事實(shí)真的是這樣嗎，作為有些業(yè)內(nèi)有遠(yuǎn)見(jiàn)的人士則認(rèn)為，家用的電風(fēng)扇并不會(huì)因?yàn)榭照{(diào)性能價(jià)格的優(yōu)勢(shì)從市場(chǎng)上消失，反而最近幾年風(fēng)扇的銷(xiāo)量在穩(wěn)步上升。出現(xiàn)此種情況的主要原因是空調(diào)雖然可以有很好的降溫效果，但是它的降溫制冷是迅速的降溫，對(duì)于孩子和老人來(lái)說(shuō)，免疫力不是很好，溫度的驟降更容易導(dǎo)致他們感冒，考慮如此他們更愿意選擇吹出自然風(fēng)的風(fēng)扇，因?yàn)轱L(fēng)扇吹出的風(fēng)更溫和舒適。而且電風(fēng)扇在價(jià)格方面有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，空調(diào)價(jià)格再低再降，也不會(huì)低于家用風(fēng)扇的價(jià)格。風(fēng)扇在耗電量上也是空調(diào)所無(wú)法媲美的，總所周知，空調(diào)的耗電量相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較大的，且風(fēng)扇的構(gòu)造簡(jiǎn)單易操作易安裝。隨著人們對(duì)對(duì)生活質(zhì)量的要求越來(lái)越高，傳統(tǒng)的電風(fēng)扇已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足人們高質(zhì)量生活的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)代科技逐步向智能化發(fā)展，人們更青睞于自動(dòng)化的操作，因此由微特電機(jī)作為主控制的風(fēng)扇應(yīng)運(yùn)而生。生活中我們經(jīng)常會(huì)遇到很多設(shè)備都與溫度相關(guān)，現(xiàn)在人們的生活條件都上升了，越來(lái)越多的家庭用上了空調(diào)，但是在中國(guó)這個(gè)發(fā)展中國(guó)家，絕大部分的中國(guó)農(nóng)村家庭還是使用著傳統(tǒng)的家庭風(fēng)扇來(lái)降溫避暑，風(fēng)扇占領(lǐng)了市場(chǎng)的半壁江山，中國(guó)四季分明，春夏交替時(shí)節(jié)晝夜溫度的差別比較大，白天溫度很高，人們需要風(fēng)扇高速轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)降低溫度，但是到了晚上氣溫有所下降，此時(shí)的風(fēng)扇我們所希望的是它能降低轉(zhuǎn)速，防止高風(fēng)速使人著涼感冒，但是晚上人們正在熟睡，無(wú)法控制風(fēng)扇的檔位，人們就考慮采用設(shè)置定時(shí)的裝置，來(lái)定時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇，但是這種做法時(shí)間有很大的限制，有時(shí)候夜幕溫度并沒(méi)有降低到人們舒適熟睡的溫度，風(fēng)扇就被定時(shí)裝置所關(guān)閉。人們就會(huì)被迫起床去重新啟動(dòng)風(fēng)扇，這樣影響了人們的睡眠質(zhì)量，也影響了人們的心情，而且再次起床重新定時(shí)有可能這一次設(shè)置的時(shí)間比較長(zhǎng)，當(dāng)夜幕溫度已經(jīng)降的比較低的時(shí)候，風(fēng)扇還在繼續(xù)吹，這樣比較容易使人感冒?？紤]到這些，為了給人們一個(gè)舒適的溫度環(huán)境和睡眠，我們?cè)O(shè)計(jì)了自動(dòng)溫度控制風(fēng)扇，此種風(fēng)扇精度高動(dòng)作迅速，能根據(jù)外界的溫度做出不同的動(dòng)作，當(dāng)外界溫度比較高時(shí)風(fēng)扇就會(huì)全速轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到最高風(fēng)速，當(dāng)外界溫度在我們?cè)O(shè)定的溫度范圍之間時(shí)，風(fēng)扇就會(huì)中速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)外界溫度低于我們?cè)O(shè)定的最低溫度時(shí)，風(fēng)扇就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉停止轉(zhuǎn)動(dòng)。此風(fēng)扇的靈魂系統(tǒng)則是單片機(jī)和溫度傳感器，同時(shí)此系統(tǒng)也集成了數(shù)碼顯示能顯示實(shí)時(shí)的外界溫度和所設(shè)定的初始溫度范圍。1.2 研究的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的核心靈魂器件是單片機(jī) AT89C51，對(duì)于外界的溫度探測(cè)我們選用了溫度傳感器 DS18B20，從而設(shè)計(jì)構(gòu)成了風(fēng)扇自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要框架，對(duì)外界溫度進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)，風(fēng)扇自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，輸送舒適風(fēng)。實(shí)現(xiàn)“溫度高、風(fēng)力大、溫度低、風(fēng)力弱”的性能。另外，系統(tǒng)的各個(gè)模塊的關(guān)閉和啟動(dòng)則由紅外接收和發(fā)射裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)控制操作和遙控。用戶(hù)可以設(shè)定一個(gè)溫度范圍最低工作溫度和最高溫度之間，在外界溫度低于設(shè)定的最低溫度時(shí)，風(fēng)扇2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2不工作，當(dāng)室內(nèi)溫度在所設(shè)定的溫度之間時(shí)候，風(fēng)扇中速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)室內(nèi)的溫度大雨我們最初設(shè)定的最高溫度上限時(shí)，風(fēng)扇被輸入最大電壓，轉(zhuǎn)速最快，給人輸送最大風(fēng)力，及時(shí)降溫。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：(1)設(shè)定兩個(gè)檔次的風(fēng)速，由用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)設(shè)置(2)當(dāng)室內(nèi)的溫度低于開(kāi)始設(shè)定溫度溫度范圍的最低值的時(shí)候,風(fēng)扇自動(dòng)斷電關(guān)閉停止工作。(3)當(dāng)外界溫度探測(cè)到在所設(shè)定的工作溫度范圍內(nèi)的時(shí)候,風(fēng)扇以慢速轉(zhuǎn)動(dòng)。(4)當(dāng)外界的溫度比所設(shè)定的溫度上限高的時(shí)侯,風(fēng)扇以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)輸送強(qiáng)勁風(fēng)力。1.3 應(yīng)解決的關(guān)鍵問(wèn)題1、對(duì)主要硬件電路設(shè)計(jì)焊接。2、焊接技術(shù)的熟練要多練習(xí)，以防在實(shí)物焊接時(shí)候造成物件損壞帶來(lái)?yè)p失。3、再者在電路板上電子元器件的合理排列。2 方案論證本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)通過(guò)溫度的變化來(lái)改變風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，這樣它就需要有較高的精確度，較高的分辨率，能夠在外界溫度變化時(shí)做出自己的動(dòng)作。而且在風(fēng)扇換擋或停機(jī)時(shí)要安全可靠穩(wěn)定。同時(shí)考慮元器件的經(jīng)濟(jì)成本，以最低的成本來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的成功。2．1 溫度傳感器的選用選擇溫度傳感器的方案如下：方案一：人們都知道熱敏電阻可感測(cè)溫度，因此方案一我們就用熱敏電阻來(lái)做核心元件來(lái)感測(cè)室溫，通過(guò)運(yùn)算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字信號(hào)再輸入到我們的單片機(jī)進(jìn)行處理。方案二：還有一種感測(cè)溫度的方法就是用熱電偶來(lái)探測(cè)外界溫度，同時(shí)使用橋式電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換電路和放大電路，外界溫度細(xì)微的變化信號(hào)輸給單片機(jī)的內(nèi)部進(jìn)行分析和處理。方案三：方案三我們可以直接用溫度傳感器 DS18B20 來(lái)探測(cè)室溫，該器件的優(yōu)點(diǎn)就是它非常簡(jiǎn)單，它直接就通過(guò)數(shù)字的形式輸出溫度信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，接下來(lái)的信號(hào)處理就交給單片機(jī)。對(duì)于方案一，在經(jīng)濟(jì)方面考慮熱敏電阻它比較便宜，而且它比較普遍很容易得到，但是對(duì)于溫度控制風(fēng)扇對(duì)于溫度的精確性要求，它也有很多的致命性缺點(diǎn)，熱敏電阻的精確性不高，無(wú)法探測(cè)外界溫度的細(xì)微變化，在它采集信號(hào)、把信號(hào)放大和轉(zhuǎn)換的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生較大的誤差和失真，并且大家都知道熱敏電阻的 R-T 關(guān)系并不是線(xiàn)性2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）3的而是非線(xiàn)性的，因而它本身的性質(zhì)對(duì)于溫度的變化就會(huì)產(chǎn)生各種誤差，雖然可以通過(guò)一定的電路方案來(lái)糾正靠近準(zhǔn)確，但這種糾正畢竟是有限的，而且還會(huì)使電路系統(tǒng)更為復(fù)雜。故而我們排除了此種方案。對(duì)于方案二，方案二為了提高器件對(duì)于溫度的敏感和器件的線(xiàn)性降低器件非線(xiàn)性的誤差，我們采用了熱電偶配合橋式測(cè)量電路來(lái)測(cè)量溫度，它的測(cè)量溫度范圍很廣，測(cè)量范圍最低可以達(dá)到零下 50 攝氏度最高的溫度它可以達(dá)到到 1600 攝氏度。但是它的電路也是比較復(fù)雜的，溫度的分辨率依然很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到我們所設(shè)計(jì)溫度控制系統(tǒng)的要求。因此我們也排出了此種方案的可能性。對(duì)于方案三，方案三我們用到了溫度傳感器 DS18B20，它具有數(shù)字式高度集成的特點(diǎn)，大幅度的削減了轉(zhuǎn)換電路和外界電路的誤差。它的探測(cè)溫度的原理與以上的方案都不同，有很大的質(zhì)的區(qū)別，它對(duì)溫度的高分辨率就是它突出的的優(yōu)點(diǎn)。且此器件用了很先進(jìn)的單總線(xiàn)技術(shù)，因此與單片機(jī)的接口簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)潔、方便，同時(shí)提高了抗干擾能力。DS18B20 的詳細(xì)參數(shù)介紹可以在下面“硬件設(shè)計(jì)”中的器件介紹中查看。2．2 控制核心的選擇方案一：方案一我們用電壓比較電路來(lái)控制。熱敏電阻或熱電偶作為溫度傳感器，把溫度的信號(hào)變化為電信號(hào)再把電信號(hào)放大，再用集成運(yùn)放組成比較電路判斷并且控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的速，根據(jù)探測(cè)到的外界溫度高低處于某個(gè)時(shí)將把風(fēng)扇的檔位變化到不同的檔位，達(dá)到適當(dāng)?shù)娘L(fēng)速轉(zhuǎn)動(dòng)。方案二：用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。至于溫度的判斷可以通過(guò)軟件的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)端口來(lái)輸出信號(hào)進(jìn)行控制。對(duì)于方案一，方案一的電路設(shè)計(jì)并不復(fù)雜比較簡(jiǎn)單采，很容易于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，并且省去了編寫(xiě)軟件程序的復(fù)雜過(guò)程，但是方案一的設(shè)計(jì)太單一單調(diào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自由易操作的設(shè)置所需要的上下限溫度范圍，對(duì)于不同環(huán)境下用戶(hù)有不同的要求無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同的溫度動(dòng)作，因而此種方案并不理想。對(duì)于方案二，此方案用單片機(jī)來(lái)控制，并且編寫(xiě)程序，它能把傳感器探測(cè)到的外界溫度通過(guò)顯示電路來(lái)直觀的顯示出來(lái)，給人直觀的感受，而且用戶(hù)對(duì)于不同的溫度要求可以通過(guò)接口鍵盤(pán)自由的設(shè)定，滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)自動(dòng)化智能化的全面需求。并且程序判斷溫度還有個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)，那就是探測(cè)溫度的精確度有很大的提升，對(duì)周?chē)h(huán)境細(xì)小的溫度變化都能精確的探測(cè)。所以我們采用方案二來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)。2．3 顯示電路的選擇方案一：采用五位共陽(yáng)數(shù)碼管顯示溫度，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。方案二：采用液晶顯示屏 LCD 顯示溫度2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4對(duì)于方案一，方案一最大的突出優(yōu)點(diǎn)就是成本低，而且溫度的顯示比較直觀，同時(shí)發(fā)光夜晚也可以較清晰地看見(jiàn)，消耗電能很低，編寫(xiě)顯示驅(qū)動(dòng)的程序也是比較簡(jiǎn)單。但是它也有一個(gè)小小的缺點(diǎn)，就是掃描顯示方式是使五個(gè) LED 順序點(diǎn)亮，故而它會(huì)閃爍顯示。但是我們可以根據(jù)人類(lèi)眼睛視覺(jué)特點(diǎn)察覺(jué)，來(lái)增大數(shù)碼管的掃描周期，消除閃爍影響。對(duì)于方案二，方案二我們采用了液晶體顯示屏，它的優(yōu)點(diǎn)大家都不言而喻，它能顯示優(yōu)美的字符，而且最主要它還能顯示圖形，這樣比較直。但是它的缺點(diǎn)就是我們不予考慮使用它的原因，那就是它的價(jià)格相對(duì)于數(shù)碼管來(lái)說(shuō)并不便宜，且驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜。所以從經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠、夠用的原則考慮，我們采用方案一。2．4 調(diào)速方式方案一：調(diào)速我們用變壓器來(lái)控制，通過(guò)變壓器將 220V 電壓降壓到不同層次的電壓，輸送給與風(fēng)扇葉相連的電機(jī)，從而控制了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣就控制了風(fēng)扇風(fēng)力的大小。方案二：采用晶閘管構(gòu)成無(wú)級(jí)調(diào)速電路。對(duì)于方案一，調(diào)速我們可以控制給風(fēng)扇電機(jī)的電壓來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度，于是我們就想到了變壓器，但是它限制了風(fēng)速的級(jí)別，不能更好的為我們服務(wù)。并且變壓得過(guò)程中會(huì)有電損，造成浪費(fèi)，且不怎么安全。對(duì)于方案二，導(dǎo)通角大小通過(guò)點(diǎn)位器來(lái)控制，實(shí)現(xiàn)了由全風(fēng)速到風(fēng)扇停止運(yùn)行的無(wú)級(jí)別調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了自由變化的風(fēng)速。且降低了經(jīng)濟(jì)成本的付。所以綜合考慮我們采用了方案二。2．5 控制執(zhí)行部件方案一：我們采用模數(shù)轉(zhuǎn)換控制，通過(guò)單片機(jī)把溫度數(shù)值送給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，再由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換出產(chǎn)生模擬的信號(hào)來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通角大小，配合無(wú)級(jí)調(diào)速電路來(lái)控制風(fēng)扇風(fēng)速的大小。方案二：方案二我們想到了我們學(xué)過(guò)的繼電器，通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制繼電器接有晶閘管導(dǎo)通角的電阻的接入電路與否，根據(jù)室內(nèi)溫度的高或低在相應(yīng)管腳送出高或低的電平，從而判定某個(gè)繼電器的導(dǎo)通角控制電阻是否導(dǎo)通。（詳見(jiàn) 4.2.4）對(duì)于方案一，該方案的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格比較高，性?xún)r(jià)比不高。對(duì)于方案二，雖然此種方案只能實(shí)現(xiàn)在不同溫度下弱/大風(fēng)兩級(jí)調(diào)速，但是它的價(jià)格便宜，控制穩(wěn)定可靠，而且考慮到此兩級(jí)的調(diào)速對(duì)于本風(fēng)扇系統(tǒng)的設(shè)計(jì)已經(jīng)滿(mǎn)足要求，故而我們綜合考慮用方案二來(lái)設(shè)計(jì)。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）52.6 總體方案選擇本次設(shè)計(jì)我們的主要控制通過(guò) AT89C51 單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，外界溫度的檢測(cè)我們用溫度傳感器 DS18B20。通過(guò)溫度傳感器把采集到溫度信號(hào)通過(guò)轉(zhuǎn)換變?yōu)殡娦盘?hào)，再把但是轉(zhuǎn)換的電信號(hào)比較微弱，因此我們通過(guò)放大器把電信號(hào)放大，再把放大的電信號(hào)經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)數(shù)字，輸送給單片機(jī)的內(nèi)部處理數(shù)據(jù)，并且用數(shù)碼顯示放在外圍來(lái)顯示外界的實(shí)時(shí)溫度。本次設(shè)計(jì)我把設(shè)計(jì)粗略的分為了硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩大部分。硬件主要是用傳感器監(jiān)測(cè)溫度、采集溫度、顯示實(shí)時(shí)溫度和電機(jī)的控制等。軟件部分主要負(fù)責(zé)了對(duì)探測(cè)的溫度處理和溫度顯示并且通過(guò)處理信號(hào)后進(jìn)行控制等方面的功能。如圖 2-1 總體結(jié)構(gòu)框圖圖 2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3.1 硬件電路設(shè)計(jì)概述溫度控制系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)的工作量比較大而且比較復(fù)雜，需要收集資料設(shè)計(jì)主體方案等。在設(shè)計(jì)過(guò)程中逐步完善。但只要自己親自動(dòng)手實(shí)踐準(zhǔn)備，硬件部分不會(huì)出現(xiàn)太大的問(wèn)題。硬件電路的設(shè)計(jì)方案應(yīng)注意幾個(gè)重點(diǎn)：第一：整個(gè)系統(tǒng)的控制中心大家都知道那就是單片機(jī)。AT89C51 單片機(jī)的功能性比較強(qiáng)，大大的降低了設(shè)計(jì)電路的復(fù)雜性。同時(shí)它的內(nèi)部空間足以滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)的要求。而且它的集成度很高，有良好的可靠性，同時(shí)還有較強(qiáng)的控制能力，對(duì)功耗的控制也十分優(yōu)秀，以及擁有優(yōu)秀的擴(kuò)展性，能在較低電壓下工作。第二：?jiǎn)纹瑱C(jī)控制，溫度傳感器 DS18B20 探測(cè)實(shí)時(shí)溫度，而且傳感器電路并不復(fù)雜易于連接，軟件方面的設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，完全符合本次設(shè)計(jì)要求。第三：采用數(shù)碼管作為顯示模塊。雖然數(shù)碼管的顯示限制較大，但在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中能完全顯示溫度值，價(jià)格也較便宜，比較經(jīng)濟(jì)，綜合考慮情況下，數(shù)碼管更適合智能溫控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）6第四：考慮到 ATC89C51 芯片內(nèi)部的 RAM 空間不多我們可以在系統(tǒng)多預(yù)留 RAM 空間，如果系統(tǒng)增加了對(duì)外部 RAM 空間的配置，則根據(jù)需要機(jī)多預(yù)留一點(diǎn)空間。若要進(jìn)行大批量數(shù)據(jù)的處理，則應(yīng)預(yù)留足夠大的 RAM 空間，以不時(shí)之需。第五：在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)完畢后，進(jìn)行最終試用時(shí)有可能會(huì)出現(xiàn)之前沒(méi)有預(yù)料到的情況。這時(shí)采用軟件設(shè)計(jì)改進(jìn)的方式往往無(wú)效。我們就要預(yù)留一些輸入輸出口，在需要的時(shí)候派上用場(chǎng)。第六：為系統(tǒng)控制留后續(xù)設(shè)計(jì)余地。當(dāng)進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，往往要多考慮預(yù)期會(huì)發(fā)生的情況，為后續(xù)改進(jìn)擴(kuò)展留后路。這樣當(dāng)系統(tǒng)需要進(jìn)行某方面調(diào)整時(shí)不用重新再設(shè)計(jì)。只需進(jìn)行擴(kuò)展設(shè)計(jì)即可。3.2 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)在價(jià)格方面比較便宜而且功能性很好，因此應(yīng)用普遍，受到了人們的親睞。它有功能齊全，應(yīng)用可靠，抗干擾能力強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。單片機(jī)有很多種類(lèi)，例如 4 位、8 位、16 位、32 位、64 位單片機(jī)。但應(yīng)用的最為廣泛的是 8 位。Atmel 公司高密度非易失性存儲(chǔ)器的技術(shù)造就了單片機(jī)的高性能。單片機(jī)與工業(yè)方面的產(chǎn)品 80C51 系列產(chǎn)品指令和引腳能夠完全兼容。使用方便，解決了很多繁雜手段。根據(jù)綜合考慮了本次的溫度控制風(fēng)扇的設(shè)計(jì)的要求，本次設(shè)計(jì)我們就用 AT89C51。如圖 3-1 AT89C51 單片機(jī)。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）7圖 3-1 AT89C51 單片機(jī)3.3 復(fù)位電路設(shè)計(jì)復(fù)位就是指讓單片機(jī)在起始的狀態(tài)，并且從起始狀態(tài)開(kāi)始啟動(dòng)運(yùn)行。RST 引腳是 AT89C51 的復(fù)位端，單片機(jī)要想復(fù)位，就要使得這個(gè)引腳保持高電平至少兩個(gè)周期。內(nèi)部復(fù)位電路在每一個(gè)機(jī)器周期會(huì)對(duì)斯密特觸發(fā)器的輸出端進(jìn)行采樣。RST 引腳的會(huì)有噪聲干擾，解決這個(gè)問(wèn)題就可以通過(guò)該觸發(fā)器來(lái)抑制。復(fù)位期間不會(huì)有 ALE 信號(hào)，而且內(nèi)部 RAM 不要斷電，其中的數(shù)據(jù)信息會(huì)一直保存不會(huì)被丟失，換句話(huà)來(lái)說(shuō)在復(fù)位之后，受到影響的只是 SFR里內(nèi)容。內(nèi)部 RAM 中的數(shù)據(jù)一點(diǎn)也不會(huì)受到影響。外部的復(fù)位分為上電復(fù)位和按鍵電平復(fù)位。由于單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，其本身的干擾或者來(lái)自外界的外界干擾會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)差錯(cuò)。出現(xiàn)這種情況復(fù)位鍵重新開(kāi)始就派上了用場(chǎng)。為了本次運(yùn)行調(diào)試操作的方便，我們的復(fù)位電路選擇了按鍵復(fù)位的形式。自動(dòng)溫度風(fēng)扇控制系統(tǒng)中復(fù)位電路由硬件復(fù)位電路和軟件復(fù)位組成。自動(dòng)溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)中硬件上電復(fù)位電路和手動(dòng)電路由電容 C1、電阻 R1、R2 和按鈕組成。當(dāng)接通電源電路導(dǎo)通時(shí)，單片機(jī)會(huì)發(fā)生上電復(fù)位，即高電平復(fù)位。此時(shí)電容在充電過(guò)程中，上電復(fù)位電路會(huì)暫時(shí)導(dǎo)通，并在電阻 R1 的兩端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓降，這時(shí)微控制器單片機(jī)的復(fù)位腳上得到一個(gè)高電平，一段時(shí)間后電容會(huì)因?yàn)槌錆M(mǎn)電造成斷路，微控制器單片機(jī)的復(fù)位腳上的高電平則會(huì)慢慢減小至零，此時(shí)為低電平狀態(tài)，這時(shí)微控制器單片機(jī)完成上電復(fù)位過(guò)程，程序開(kāi)始執(zhí)行。本次設(shè)計(jì)當(dāng)我們需要復(fù)位時(shí)直接按下復(fù)位鍵就可以進(jìn)行復(fù)位。其電路圖如圖 3-2 所示。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）8圖 3-2 復(fù)位電路3.4 時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)大家都知道對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)時(shí)鐘電路就是它的心臟，單片機(jī)的工作的節(jié)奏都由時(shí)鐘電路來(lái)控制。51 單片機(jī)的型號(hào)各不相同，因此他們?cè)试S的時(shí)鐘頻率也不相同。其中最為經(jīng)典的還是 12MHZ。在 AT89C51 的內(nèi)部有一個(gè)反相的振蕩放大器，這個(gè)反向振蕩放大器的輸入和輸出端分別為 XTAL1 和 XTAL2。這個(gè)反向放大器可以在片內(nèi)配置振蕩器。比較為我們所常見(jiàn)的有石晶振蕩和陶瓷振蕩，這兩種我們都可以采用。除了內(nèi)部的反向振蕩，51 系列的單片機(jī)也還可以使用外部時(shí)鐘，但是使用的時(shí)候要注意在外部的時(shí)鐘必須從 XTAL1 輸入而且 XTAL2 要處于懸空的狀態(tài)。本次溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)我們采用的就是晶振頻率是 12MHZ 的。其時(shí)鐘電路如圖 3-3 所示。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）9圖 3-3 時(shí)鐘電路3.5 溫度檢測(cè)和顯示電路通過(guò)上面的種種討論，別的方案需要多次試驗(yàn)檢測(cè)，過(guò)程太繁瑣而且不能保證準(zhǔn)確性。所以我決定選用性能和價(jià)格方面都比較好的 DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器，它可以直接把模擬的溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，這樣就大大的簡(jiǎn)化了電路的構(gòu)造，降低電路的復(fù)雜程度，大幅度提高了電路運(yùn)行的穩(wěn)定性能。圖 3-4 為溫度采集電路。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）10圖 3-4 溫度采集電路溫度值/℃ 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.625 0000 0001 1001 0001 0191H+10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H+0.5 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH-25.625 1111 1111 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H表 1 部分溫度值與 DS18B20 輸出的數(shù)字量對(duì)照表1．DS18B20 溫度傳感器的主要特點(diǎn)：第一：傳感器有其自身獨(dú)有的接口方法，與單片機(jī)通過(guò)簡(jiǎn)單連接就能實(shí)現(xiàn)雙向連接。第二：溫度傳感器接入系統(tǒng)不需額外的連接設(shè)備。第三：有簡(jiǎn)單的供電方式。溫度傳感器只需一個(gè)數(shù)據(jù)線(xiàn)就能實(shí)現(xiàn)供電。第四：溫度傳感器的檢測(cè)溫度范圍較廣，能進(jìn)行精確檢測(cè)。第五：溫度傳感器的讀數(shù)方式能通過(guò)箱單片機(jī)錄入相關(guān)程序來(lái)控制。第六：允許手動(dòng)設(shè)置報(bào)警信息的上下限。第七：安全性較大。即使接入電路方式錯(cuò)誤，但不會(huì)發(fā)生損毀現(xiàn)象。第八：多個(gè)溫度傳感器可使用多點(diǎn)檢測(cè)方式使溫度檢測(cè)更精準(zhǔn)。2．DS18B20 溫度傳感器的引腳介紹：DS18B20 引腳分為：IO 口為輸入輸出端口，數(shù)據(jù)輸出方式為漏極開(kāi)路輸出，IO 口外接上拉電阻后在常態(tài)下呈現(xiàn)高電平狀態(tài)。UDD 指代的是可選的外部電源端口，并且在它不使用的時(shí)候可把它直接接地。GND 是指接地，NC是指空腳。3.顯示電路我們比較常用的顯示器件有兩種：發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱(chēng) LED 和液晶顯示器，簡(jiǎn)稱(chēng) LCD。兩者比較二極管比較便宜，搭配比較活躍，且易于與單片機(jī)接口連接；液晶顯示器突出的優(yōu)點(diǎn)就是可以顯示圖形，但是它構(gòu)造比較復(fù)雜，接口不方便，且購(gòu)買(mǎi)成本較高，不經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。本設(shè)計(jì)本著實(shí)用的原則，我們的系統(tǒng)顯示就采用發(fā)光二極管2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）11作為顯示器件。圖 3-5 為發(fā)光二極管圖 3-5 發(fā)光二極管3.6 電機(jī)調(diào)速除了系統(tǒng)的單片機(jī)是一個(gè)重要方面，整個(gè)系統(tǒng)還有另一個(gè)重要的控制核心，那就是電機(jī)調(diào)速。通過(guò)控制并且改變?nèi)龢O翻出的導(dǎo)，這樣就改變了輸出端的電壓，繼而改變了輸送給風(fēng)扇電機(jī)的電壓值，不同的電壓值風(fēng)扇就有不同轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇在不同檔位的無(wú)級(jí)調(diào)速。雙向可控硅的導(dǎo)通條件如下：(1）陽(yáng)-陰極間加正向電壓；(2）最為重要的就是在控制極和陰極之間要有正向的觸發(fā)電壓電壓；(3）可控硅的最小維持電流要小于陽(yáng)極電流。 電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)電機(jī)控制模塊我們主要用雙向可控硅的光耦,它的重要組成部分有三個(gè)，分別是光電隔離、過(guò)零觸發(fā)、過(guò)零檢測(cè)。設(shè)計(jì)的可控硅觸發(fā)電路原理圖如圖 3 所示。其中電機(jī)負(fù)載為 RL，它的工作原理是:用戶(hù)的參數(shù)設(shè)置通過(guò)單片機(jī)來(lái)響應(yīng),我們可以在輸入輸出口輸出一個(gè)高電平，通過(guò)反向器來(lái)給予反向，送出一個(gè)低電平，這樣光電耦合器就導(dǎo)通了。 同時(shí)觸發(fā)雙向可控硅, 使工作電路導(dǎo)通工作。給定時(shí)間內(nèi),負(fù)載得到的功率為:UINnP?上式中:（P 負(fù)載得到的功率 kW）； n （給定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波數(shù)）； N （給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù)）；U（可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓有效值 V）； I（可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流有效值 A）。由上面公式可知當(dāng) U 、I、N 為定值時(shí), 只要改變 n 值的大小即可控制功率的輸2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）12出,從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。如圖 3-6 為電機(jī)控制圖。圖 3-6 電機(jī)控制圖4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用 C 語(yǔ)言編寫(xiě)，采用模塊化設(shè)計(jì)，整體程序由主程序和顯示、鍵盤(pán)掃描、紅外線(xiàn)接收以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。4.1 主程序在主程序進(jìn)行初始化后，開(kāi)始反復(fù)檢測(cè)各模塊相關(guān)部分的緩沖區(qū)的標(biāo)志，如果緩沖區(qū)置位，說(shuō)明相應(yīng)的數(shù)據(jù)需要處理，然后主程序調(diào)用相應(yīng)的處理子模塊。如圖 4-1 所示。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）13圖 4-1 主程序模塊流程圖4.2 數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊如圖 4-2 所示，主機(jī)控制 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器完成溫度轉(zhuǎn)換工作必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：初始化、ROM 操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。單片機(jī)所用的系統(tǒng)頻率為 12MHz。根據(jù) DS18B20 數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫(xiě)時(shí)序分別可編寫(xiě) 3 個(gè)子程序：初始化子程序、寫(xiě)子程序、讀程序。 2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）14圖 4-2 數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖DS18B20 芯片功能命令表如下：命令 說(shuō)明 協(xié)議READ ROM 讀取激光 ROM64 位 33HMATCH ROM 匹配 ROM 55H SKIP ROM 跳過(guò) ROM CCHSEARCH ROM 搜索 ROM F0HALARM SEARCH 告警搜索 ECHWRITE SCRATCHPAD 把字節(jié)寫(xiě)入暫存器的地址 2 和 3 4EHREAD SCRATCHPAD 讀取暫存器和 CRC 字節(jié) BEHCOPY SCRATCHPAD 把暫存器內(nèi)容拷貝到非易失性存儲(chǔ)器中 48HCONVERT T 開(kāi)始溫度轉(zhuǎn)換 44HRECALL E2 把非易失性存儲(chǔ)器中的值召回暫存器 B8HREAD POWER SUPPLY 讀電源供電方式：0 為寄生電源，1 為外電源 B4H表 2 DS18B20 功能命令表2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）154.3 電機(jī)調(diào)速與控制子模塊本模塊采用雙向可控硅過(guò)零觸發(fā)方式，由單片機(jī)控制雙向可控硅的通斷，通過(guò)改變每個(gè)控制周期內(nèi)可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷交流完整全波信號(hào)的個(gè)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載功率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的。因?yàn)?INT0 信號(hào)反映工頻電壓過(guò)零時(shí)刻，所以只要在外中斷 0 的中斷服務(wù)程序中完成控制門(mén)的開(kāi)啟與關(guān)閉，并利用中斷服務(wù)次數(shù)對(duì)控制量 n 進(jìn)行計(jì)數(shù)和判斷，即每中斷一次，對(duì) n 進(jìn)行減 1 計(jì)數(shù)，如果 n 不等于 0，保持控制電平為“1”，繼續(xù)打開(kāi)控制門(mén)；如 n=0，則使控制電平復(fù)位為“0”，關(guān)閉控制門(mén)，使可控硅過(guò)零觸發(fā)脈沖不再通過(guò)。這樣就可以按照控制處理得到的控制量的要求，實(shí)現(xiàn)可控硅的過(guò)零控制，從而達(dá)到按控制量控制的效果，實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)。（1）中斷服務(wù)程序：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，INT0 中斷標(biāo)志置位，禁止主程序修改工作參數(shù)，然后開(kāi)始減 1 計(jì)數(shù)，判斷是否關(guān)斷可控硅，最后 INT0 中斷標(biāo)志位清零，還原初始化數(shù)據(jù)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，中斷返回。（設(shè) 1 秒鐘通過(guò)波形數(shù) N=100）（2）回路控制執(zhí)行程序：主回路控制執(zhí)行程序的任務(wù)是初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，確定電機(jī)工作參數(shù) nmin/nmax，并將其換算成“有效過(guò)零脈沖”的個(gè)數(shù)；確定中斷優(yōu)先級(jí)、開(kāi)中斷，為了保證正弦波的完整，工頻過(guò)零同步中斷 INT0 確定為高一級(jí)的中斷源。圖 4-3 為電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖圖 4-3 電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）165 聯(lián)調(diào)與測(cè)試5.1 仿真Proteus 軟件給我們提供了一個(gè)非常實(shí)用的仿真平臺(tái)，運(yùn)用它我們可以模擬真實(shí)電路進(jìn)行操作，檢查操作實(shí)物時(shí)候可能存在的問(wèn)題，仿真就是實(shí)物的根基，有了仿真就可以判定實(shí)物制造的可行性。此次實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了很明顯的仿真效果。圖5-1和5-2分別是此次的仿真圖。圖 5-1 仿真初始圖2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）17圖 5-2 仿真效果圖5.2 硬件調(diào)試我利用四個(gè)按鍵和一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，中間黑色的按鍵是復(fù)位鍵，下面一排的三個(gè)鍵是用來(lái)設(shè)定溫度范圍的。當(dāng)接通電路的時(shí)候，溫度范圍會(huì)復(fù)位在最初設(shè)定的 24 攝氏度到 29 攝氏度之間。顯示屏?xí)@示當(dāng)前室內(nèi)的溫度。根據(jù)需要可以按下面一排三個(gè)按鈕最右邊的黑色鍵來(lái)設(shè)定最高或最低溫度值，左邊的兩個(gè)鍵是用來(lái)控制溫度的加減。運(yùn)行圖如 5-3 所示。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）185-3 風(fēng)扇系統(tǒng)運(yùn)行圖背面焊接的時(shí)候要特別小心，否則容易導(dǎo)致焊接失敗，此次焊接由于版面比較小，不得不用一些導(dǎo)線(xiàn)來(lái)連接雖然有點(diǎn)影響美觀，但是最終還是成功的。背面焊接如圖 5-2 所示。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）19圖 5-4 背面焊接圖2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）20結(jié)論經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)和努力，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于告一段落了。雖然只是一些平凡的事情，但我感覺(jué)通過(guò)此次設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多東西，尤其是做事的態(tài)度。無(wú)論做任何事情都要有一定的耐心和毅力，態(tài)度端正了，事情也就成功一半了，不能因?yàn)橛龅揭稽c(diǎn)困難就想著放棄，而是要堅(jiān)持找到問(wèn)題所在并想辦法解決問(wèn)題，另外在學(xué)習(xí)過(guò)程中要虛心請(qǐng)教，學(xué)會(huì)與人交流合作，認(rèn)真聽(tīng)取老師和同學(xué)們的意見(jiàn)。我此次所設(shè)計(jì)的溫控系統(tǒng)，主要是以單片機(jī)為核心的控制，溫度傳感器主要負(fù)責(zé)對(duì)外界溫度的探測(cè)和收集溫度信號(hào)，再經(jīng)過(guò)處理把它輸送給單片機(jī)處理，至于顯示顯示我采用了數(shù)碼顯示；用 protel99se 軟件繪制了我的電路原理圖和 PCB 電路印刷板圖，完成這些之后我又用 Proteus 軟件進(jìn)行了我的仿真和測(cè)試，然后選用了用 MCS-51 C 語(yǔ)言進(jìn)行了編制。運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:（1)此次設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)就是適用性比較強(qiáng)，用戶(hù)只需要通過(guò)四個(gè)按鍵就可以簡(jiǎn)單地對(duì)所需要的溫度范圍進(jìn)行設(shè)定，而且所設(shè)定的溫度可以通過(guò)數(shù)碼進(jìn)行直觀顯示，而且溫度傳感器可以對(duì)室內(nèi)的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控。（2)此次的操作界面的擴(kuò)展性比較的強(qiáng)，我們只需要只要稍微對(duì)其加以改變，就可以增加其他按鍵的使用功能。此次的設(shè)計(jì)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)就直接采用了溫度傳感器?？煽毓杈椭苯哟?lián)在電源和負(fù)載的電風(fēng)扇之間，借改變定周期內(nèi)可控硅的導(dǎo)通與截止時(shí)間之比來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。此款風(fēng)扇的設(shè)計(jì)有很多突出的有點(diǎn)，首先它的造價(jià)比較的低而且它的且穩(wěn)定性能非常的高、性能優(yōu)越、耗電量把很少，簡(jiǎn)單易于操作，人們?cè)谝归g休息時(shí)無(wú)需再起床定時(shí)。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我所收獲的不僅僅只是在做事的態(tài)度上有所感悟，相關(guān)知識(shí)也重新學(xué)習(xí)和鞏固了一下，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)之前在書(shū)本上那些似懂非懂的專(zhuān)業(yè)知識(shí)加深了理解，真正體驗(yàn)了理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性，只有自己親自動(dòng)手操作，才能體會(huì)其中的奇妙與不易。從最開(kāi)始的似懂非懂到對(duì)電路設(shè)計(jì)的大致了解，再到自己親自動(dòng)手完成簡(jiǎn)單的電路設(shè)計(jì)、制板及調(diào)試等一系列過(guò)程，很好地鍛煉了自己的動(dòng)手操作能力，也讓自己深刻的體會(huì)到了紙上讀來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行的道理。2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）21參考文獻(xiàn)[1] 曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2002.2[2] 王倫.電風(fēng)扇原理與維修技術(shù)[M].北京：新時(shí)代出版社，1999[3] 張毅剛.新編 MCS-51 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2006,10[4] 梁廷貴、王裕琛.可控硅觸發(fā)電路語(yǔ)音電路分冊(cè)[M].北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，20032015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）22附錄 A：系統(tǒng)原理圖2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）23附錄 B:仿真圖2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）24附錄 C：系統(tǒng) PCB 圖和實(shí)物圖2015 屆本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）25