智能電風扇控制器設計單片機課程設計

1、單片機課程設計設計題目：智能電風扇控制器設計neuq目 錄序言一、 設計實驗條件及任務.21.1、設計實驗條件1.2、設計任務2二、 小直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的總體方案設計.32.1、系統(tǒng)總體設計.32.2、芯片選擇.32.3、dac0832芯片的主要性能指標.32.4、數(shù)字溫度傳感器ds18b20.3三、 系統(tǒng)硬件電路設計.4 3.1、at89c52單片機最小系統(tǒng).5 3.2、dac0832與at89c52單片機接口電路設計.6 3.3、顯示電路與at89c52單片機接口電路設計.73.4、顯示電路與at89c52單片機電路設計.8四、 系統(tǒng)軟件流程設計.7五、 調(diào)試與測試結果分析.8 5.1

2、、實驗系統(tǒng)連線圖.85.2、程序調(diào)試,.8 5.3、實驗結果分析.8六、 程序設計總結.10七、參考文獻. 11附錄.12 1、源程序代碼.12 2、程序原理圖.23序 言傳統(tǒng)電風扇不能根據(jù)溫度的變化適時調(diào)節(jié)風力大小，對于夜間溫差大的地區(qū)，人們在夏夜使用電風扇時可能遇到這樣的問題：當凌晨降溫的時候電風扇依然在工作，可是人們因為熟睡而無法察覺，既浪費電資源又容易引起感冒，傳統(tǒng)的機械定時器雖然能夠控制電風扇在工作一定后關閉，但定時范圍有限，且無法對溫度變化靈活處理。鑒于以上方面的考慮，我們需要設計一種智能電風扇控制系統(tǒng)來解決這些問題，使家用電器產(chǎn)品趨向于自動化、智能化、環(huán)保化和人性化，使得由微機控

3、制的智能電風扇得以出現(xiàn)。本文介紹了一種基于at89c52單片機的智能電風扇調(diào)速器的設計，該設計主要硬件部分包括at89c52單片機，溫度傳感器ds18b20，數(shù)模轉(zhuǎn)換dac0809電路，電機驅(qū)動和數(shù)碼管顯示電路，系統(tǒng)可以實現(xiàn)手動調(diào)速和自動調(diào)速兩種模式的切換，在自動工作模式下，系統(tǒng)能夠能夠根據(jù)環(huán)境溫度實現(xiàn)自動調(diào)速；可以通過定時切換鍵和定時設置鍵實現(xiàn)系統(tǒng)工作定時，使得在用戶需求的定時時間到后系統(tǒng)自動停止工作。在日常生活中,單片機得到了越來越廣泛的應用，本系統(tǒng)采用的at89c52單片機體積小、重量輕、性價比高,尤其適合應用于小型的自動控制系統(tǒng)中。系統(tǒng)電風扇起停的自動控制,能夠解決夏天人們晚上熟睡時,

4、由于夜里溫度下降而導致受涼,或者從睡夢中醒來親自開關電風扇的問題,具有重要的現(xiàn)實意義。一、 設計實驗條件及任務1.1、 設計實驗條件單片機實驗室1.2、 設計任務利用dac0832芯片進行數(shù)/模控制，輸出的電壓經(jīng)放大后驅(qū)動小直流電機的速度進行數(shù)字量調(diào)節(jié)，并顯示運行狀態(tài)dj-xx和d/ a輸出的數(shù)字量。鞏固所學單片知識，熟悉試驗箱的相關功能，熟練掌握proteus仿真軟件，培養(yǎng)系統(tǒng)設計的思路和科研的興趣。實現(xiàn)功能如下： 系統(tǒng)手動模式及自動模式工作狀態(tài)切換。 風速設為從高到低9個檔位，可由用戶通過鍵盤手動設定。 定時控制鍵實現(xiàn)定時時間設置，可以實現(xiàn)10小時的長定時。 環(huán)境溫度檢測，并通過數(shù)碼管顯示

5、，自動模式下實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)速控制。 當溫度每降低1則電風扇風速自動下降一個檔位，環(huán)境低于21度時，電風扇停止工作。 當溫度每升高1則電風扇風速自動上升一個檔位。環(huán)境溫度到30度以上時，系統(tǒng)以最大風速工作。 實現(xiàn)數(shù)碼管友好顯示。二、小直流電機調(diào)速控制系統(tǒng)的總體設計方案2.1、系統(tǒng)硬件總體結構數(shù)字溫度傳感器 電機驅(qū)動及電機執(zhí)行電路dac0832at89c52調(diào)速調(diào)時s1鍵調(diào)速調(diào)時s2鍵led數(shù)碼管顯示模式切換鍵k1定時功能鍵k2圖2.1系統(tǒng)硬件總體框圖2.2、芯片選擇1、at89c52芯片：選用該單片機作為智能電風扇控制部件，用來實現(xiàn)電風扇調(diào)速核心功能。2、74ls245芯片：用來驅(qū)動數(shù)碼管。3、74

6、ls373芯片：鎖存器，用來鎖存輸出的信號。4、74ls240芯片：八單線驅(qū)動器，緩沖輸出的信號。5、dac0832芯片：片選地址是ff80h，aout1插孔作為模擬量的輸出。6、8255芯片：可編程并行i/o接口芯片，用以擴展單片機的io口。7、led數(shù)碼顯示管：用來顯示電機旋轉(zhuǎn)的速度是加速還是減速。8、741：運算放大器。9、9014：npn型三極管。2.3、dac0832的主要性能指標 d/a轉(zhuǎn)換的基本原理是應用電阻解碼網(wǎng)絡，將位數(shù)字量逐位轉(zhuǎn)換為模擬量并求和，從而實現(xiàn)將位數(shù)字量轉(zhuǎn)換為相應的模擬量。其性能指標為：（）分辨率：相對分辨率，越大，分辨率越高（）線性度（）轉(zhuǎn)換精度（）建立時間（）

7、溫度系數(shù)。dac0832引腳功能圖如圖2.2圖2.2 數(shù)模轉(zhuǎn)換dac0832引腳功能 1、di0di7：8位數(shù)字信號輸入端； 2、!cs：片選端；ile： 數(shù)據(jù)鎖存允許控制端，高電平有效； 3、!wr1：輸入寄存器寫選通控制端。當！cs=0、ile=1、！wr1=0時，數(shù)據(jù)信號被鎖存在輸入寄存器中。4、!xfer：數(shù)據(jù)傳送控制 5、!wr2 ：dac寄存器寫選通控制端。當！xfer=0，！wr2 =0時，輸入寄存器狀態(tài)傳入dac寄存器中 6、iout1：電流輸出1端，輸入數(shù)字量全“1”時，iout1最大，輸入數(shù)字量全為“0”時，iout1最小。 7、iout2：d/a轉(zhuǎn)換器電流輸出2端，iou

8、t2+iout1=常數(shù)。 8、 rfb：外部反饋信號輸入端， 內(nèi)部已有反饋電阻rfb,根據(jù)需要也可外接反饋電阻。 9、vcc：電源輸入端，可在+5v+15v范圍內(nèi)。 10、dgnd：數(shù)字信號地。 11、agnd：模擬信號地2.4. 數(shù)字溫度傳感器ds18b20ds18b20“一線總線”數(shù)字化溫度傳感器支持“一線總線”接口,測量溫度范圍為-55+125,在-10+85范圍內(nèi),精度為0.15?，F(xiàn)場溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性,適合于惡劣環(huán)境的現(xiàn)場溫度測量,如:環(huán)境控制、設備或過程控制、測溫類消費電子產(chǎn)品等。ds18b20可以程序設定912位的分辨率,精度為0.15

9、,溫度采集具有準確性、實時性。ds18b20的管腳排列如下: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(在寄生電源接線方式時接地)。如圖2.3所示。圖2.3數(shù)字溫度傳感器ds18b20引腳圖ds18b20檢測的溫度高于一定值時,單片機引腳輸出高電平,打開電風扇,當溫度低于一定值時,單片機引腳輸出低電平,控制電風扇停止轉(zhuǎn)動。在此區(qū)間，每升高一度，風扇轉(zhuǎn)速檔位加一，風扇轉(zhuǎn)速與檔位的關系如表2.1所示：表2.1 風扇轉(zhuǎn)速與檔位的關系環(huán)境溫度低于21.021.0-21.922.0-22.923.0-23.924.0-24.9轉(zhuǎn)速檔位01234環(huán)境溫度25.0-25.926.

10、0-26.927.0-27.928.0-28.929.0以上轉(zhuǎn)速檔位56789三、系統(tǒng)硬件電路設計3.1、at89c52單片機最小系統(tǒng)：at89c52已包含了定時器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，其硬件能符合整個控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構成一個最小系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結構緊湊，抗干擾能力強，性價比高。圖3.1為at89c52芯片最小系統(tǒng)。一方面，單片機要通過i/o口中接收輸入信號，另一方面要通過i/o口控制數(shù)碼管的初始化、顯示方式以及要顯示的字符。因此，設計必須以單片機為核心，顯示器為外圍設備。硬件上，單片機通過電路板電路與液晶顯示電路相連；軟件上，單片機要下載完整

11、的程序?qū)Χ哌M行適時的控制。圖3.1 at89c52芯片最小系統(tǒng)圖3.2.系統(tǒng)程序電路主程序cup電路圖：at89c52單片機p0、p2口擴充電路圖如圖3.2：圖3.2 at89c52系統(tǒng)管腳擴充圖3.3、dac0832與at89c52單片機接口電路設計實驗電路使用邏輯器件實現(xiàn)地址譯碼，地址ff80h接入數(shù)模轉(zhuǎn)換器dac0832片選段，通過數(shù)模轉(zhuǎn)換后的模擬量通過運放放大驅(qū)動電機驅(qū)動，其電路圖如圖3.3所示：圖3.2 dac0832與at89c52單片機接口及電機控制電路3.4、顯示電路與at89c52單片機電路設計實驗電路使用io擴充芯片8255及鎖存芯片74ls245對六個數(shù)碼管選通控制顯示

12、。顯示部分電路圖如圖3.3所示：圖3.3 數(shù)碼管顯示部分電路圖四、系統(tǒng)程序流程設計4.1、系統(tǒng)程序流程框圖如圖4.1圖4.1 程序流程圖 五、調(diào)試與測試結果分析5.1、實驗系統(tǒng)連線圖a、p3.0、p3.1、p3.2、p3.3分別連按鍵k1、k2、s1、s2b、ds18b20 數(shù)據(jù)線連 p3.4c、將dac0832驅(qū)動電路aout接至直流電機d、將p0口接至dac0832數(shù)字輸入端e、將地址譯碼器電路（ff80h）接至dac0832片選端5.2、程序調(diào)試 程序上電時，直流電機默認以中檔5檔工作，系統(tǒng)默認工作在手動模式下。數(shù)碼管顯示當前環(huán)境溫度和電機運行檔位。當按下按鍵s1（p3.2）時，直流電機

13、以加速轉(zhuǎn)動，同時數(shù)碼管顯示檔位速度，當速度達到最大時，繼續(xù)按下鍵s1第5個數(shù)碼管會顯示“”表示系統(tǒng)已達到最大風速當按下按鍵s2（p3.2）時，直流電機以減速轉(zhuǎn)動，同時數(shù)碼管顯示檔位速度，當速度達到最小時，繼續(xù)按下鍵s2第5個數(shù)碼管會顯示“”表示系統(tǒng)已達到最小風速。當按下系統(tǒng)模式控制切換鍵k1可以實現(xiàn)模式的切換，在自動模式下，數(shù)碼管第一位顯示“a”字樣，表示工作于自動模式下，此時電機的轉(zhuǎn)速由環(huán)境溫度決定。并且顯示環(huán)境溫度和當前溫度下電機運行檔位。當按下定時鍵k2時，數(shù)碼管閃爍的顯示“000”，當按s1時，定時時間增加，數(shù)碼管閃爍顯示定時時間。按s2鍵時，定時時間減少，同時數(shù)碼管也閃爍顯示定時時間

14、。再次按下k2鍵后，閃爍停止，定時開始，數(shù)碼管顯示定時剩余時間。5.3、實驗結果分析 電機運行正常時即可實現(xiàn)調(diào)速現(xiàn)象，按鍵的消抖使得調(diào)速現(xiàn)象更加明顯。按鍵s1實現(xiàn)電風扇加速運行，按鍵s2實現(xiàn)電風扇減速運行。系統(tǒng)模式控制切換鍵k1可以實現(xiàn)模式的切換。定時鍵k2實現(xiàn)定時設定和定時確定。適當?shù)目刂瓢存I，就可以實現(xiàn)所需要的效果。六、程序設計總結兩周的單片機課程設計讓我受益匪淺，無論從知識技能上還是團隊合作方面。上課的時候的學習從來沒有見過真正的單片機，只是從理論的角度去理解枯燥乏味。但在課程設計使用了單片機及其系統(tǒng)，能夠理論聯(lián)系實際的學習，開闊了眼界，提高了單片機知識的理解和水平。在這次課程設計中又讓

15、我體會到了合作與團結的力量，當遇到不會或是設計不出來的地方，我們就會在qq群里討論或者是同學之間相互幫助。團結就是力量，無論在現(xiàn)在的學習中還是在以后的工作中，團結都是至關重要的，有了團結會有更多的理念、更多的思維、更多的情感。我們組的題目是智能電風扇控制器設計，基本要求是實現(xiàn)電機速度的控制，并且通過數(shù)碼管顯示出來。由于我在學院的創(chuàng)新實驗室有過一年多的編程經(jīng)驗，因此在實驗箱上實現(xiàn)基本功能并沒有很大難度，基本功能實現(xiàn)后，我們組想到了使設計更加智能化和多功能化，于是我們加入了數(shù)字溫度傳感器溫度采集和自動控制，以及定時功能。并通過程序設計，實現(xiàn)比較人性化的數(shù)碼管顯示。在整個程序設計和電路設計調(diào)試過程中

16、，遇到了不少問題，最終也和組員共同解決了。主要的問題有：l 仿真和實際的電路調(diào)試有一定的出入，在仿真上按鍵能夠很好的工作，但是在實際的電路調(diào)試過程中，按鍵往往不大靈敏，常出現(xiàn)按一下，系統(tǒng)反應多次的問題，最后通過延時時間的調(diào)整，使得按鍵較好的工作。l 由于數(shù)碼管采用動態(tài)顯示方式，延時掃描時間的不恰當使得數(shù)碼管顯示出現(xiàn)跳動或者不穩(wěn)定的問題，通過延時時間的正確設置和對整體程序的分析，使數(shù)碼管的顯示穩(wěn)定正常。l 隨著系統(tǒng)功能的增加，程序變的復雜，調(diào)試起來對程序的分析帶來了一定的難度，最后通過功能函數(shù)的模塊化使得程序更加清晰和易更改。將數(shù)字溫度傳感器的函數(shù)單獨設在一個c文件中，采用多文件編譯的方式，也增

17、加了程序的易移植性。l 程序的要完全運行正確，不僅要弄清楚電路圖，尤其是各接口的接法，還要注重每個小的細節(jié)，因為往往一個很小的錯誤，使得程序出現(xiàn)一些無法預料的結果，在程序的調(diào)試過程中，我們組出現(xiàn)了將=錯寫為了=，結果當然運行不出來。單片機是很重要的一門課程，學好一門單片機，就憑這個技術這門手藝找一個好工作也不成問題。盡管我們在課堂學到的內(nèi)容很有限，但在以后的學習中單片機還需要好好的深入研究和學習。 七、參考文獻1陳海宴. 51單片機原理及應用. 北京：北京航空航天大學出版社,2012.2郭天祥. 51單片機c語言教程. 北京：電子工業(yè)出版社,2005.3胡啟明，葛祥磊. proteus從入門到

18、精通. 北京：電子工業(yè)出版社,2012. 4 張兆明.基于at89s52單片機的自動溫控電風扇設計.測控技術, 2009, 03(210820). 附錄1：系統(tǒng)程序系統(tǒng)主函數(shù)/*設計題目：智能電風扇控制器設計設計者： 設計功能：1. 系統(tǒng)分為自動模式和手動模式，通過自動控制手動控制切換鍵k1(p3.1)可以實現(xiàn)電機轉(zhuǎn)速控制，并用數(shù)碼管顯示其工作在何種狀態(tài)。2. 手動狀態(tài)可以通過s1、s2(p3.2加，p3.3減)實現(xiàn)9級風速增減調(diào)速，并通過數(shù)碼管顯示。3. 通過ds18b20可以實現(xiàn)風扇附近環(huán)境溫度的檢測，溫度精確到0.1攝氏度，并通過數(shù)碼管可以顯示實時溫度當系統(tǒng)工作切換到自動控制狀態(tài)時，系統(tǒng)

19、根據(jù)環(huán)境溫度自動控制轉(zhuǎn)速的快慢。4. 兩種工作狀態(tài)下，均可以通過定時設置功能鍵k1(p3.0)可以實現(xiàn)風扇定時工作，通過時間增減鍵（p3.2加，p3.4減）實現(xiàn)定時時間設定時間到后風扇停止工作系統(tǒng)連線 p3.0、p3.1、p3.2、p3.3分別連按鍵k1、k2、s1、s2 ds18b20 數(shù)據(jù)線連 p3.4 系統(tǒng)參數(shù)： 1.轉(zhuǎn)速檔位 （本參數(shù)為仿真參數(shù)）共分為9個檔位，從低到高為1-9檔，通過數(shù)碼管顯示，對應電機兩端電壓分別為1.31v、2.62v、3.93v、5.24v、6.55v、7.86v、9.17v、10.5v、11.8v2.溫度參數(shù)系統(tǒng)使用的ds18b20可以實現(xiàn)0.0625攝氏度的

20、精度。通過四舍五入，數(shù)碼管顯示可以實現(xiàn)0.1攝氏度的精度。3.自動模式下環(huán)境溫度與轉(zhuǎn)速關系環(huán)境溫度范圍與轉(zhuǎn)速關系為：21以下，停止；21-22 1檔；22-23 2檔；23-24 3檔；24-25 4檔；25-26 5檔； 26-27 6檔； 27-28 7檔；28-29 8檔；29以上，9檔 4.定時時間參數(shù)系統(tǒng)共設置7個定時時間，分別為1min,5min,10min,30min,1h,2h,5h*/#includereg51.h#include ds18b20.h#include /用于訪問絕對地址#include #define uchar unsigned char#define ui

21、nt unsigned int#define on 1#define off 0#define confirm 2#define timegrade1 1/定時等級分別設置為1分鐘，5分鐘，10分鐘，30分鐘，1小時，2小時，5小時#define timegrade2 5#define timegrade3 10#define timegrade4 30#define timegrade5 60#define timegrade6 120#define timegrade7 300#define add xbyte0xff23 /控制寄存器#define pa xbyte0xff20 /位選為

22、8255，a口#define pb xbyte0xff21 /段選為8255，b口#define da xbyte0xff80 /p0對應的地址unsigned char tflag; /定時器時間標志unsigned char timegrade;/風扇定時等級unsigned int timego,time,t1flag; /風扇定時時間標志位int temp_t,temp_t_a; /采集溫度值以及采集的溫度絕對值uint volt_d=140,volt_a;bit secflag = 0;bit auto = off; /定義自動控制允許位uchar tc = off; /定義定時功能

23、允許位bit ch_full = 0; /定義調(diào)檔以最大或者最小標志位bit tbzf = 0; /定義溫度低于0時標志位uchar code table=0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10,0x88,0x8b,0xbf,0xff; /共陽數(shù)碼管編碼表uchar code wei=0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20;void delayms(uint z);void initial(void);void ti

24、me_set(void);void display(uchar aa,uchar bb);void handle_display(void);void key_check(void);void anto_control_speed(void);void temptrans(void);void delayms(uint z) /延時函數(shù)uchar x,y;for(x=z;x0;x-)for(y=110;y0;y-);void display(uchar aa,uchar bb) /顯示子程序pa=weiaa; /位選pb=tablebb; /段選delayms(2);void initial(

25、void)ex0 = 1; /開外部中斷0ex1 = 1; /開外部中斷1ea = 1; /開總中斷it0 = 1; /下降沿觸發(fā)中斷0it1 = 1; /下降沿觸發(fā)中斷1tmod = 0x11; th0 = (65536-20000)/256; tl0 = (65536-20000)%256;th1 = (65536-50000)/256; tl1 = (65536-50000)%256; et0 = 1; tr0 = 1; et1 = 1;void handle_display(void)/操作時數(shù)碼管顯示，包括溫度，檔位，定時時間和剩余時間uchar i,j; volt_a=volt_d

26、/28;display(0,volt_a); /數(shù)碼管輸出檔位 if(tc = off) /為設置時間時初始狀態(tài) if(tbzf=1)display(5,22);/在數(shù)碼管1顯示溫度為負display(4,temp_t_a/100); /數(shù)碼管輸出模擬量十位display(3,temp_t_a%100/10+10); /數(shù)碼管輸出模擬量個位display(2,temp_t_a%100%10); /數(shù)碼管輸出模擬量一位小數(shù) else time_set();for(j=80;j0;j-) display(4,(time-timego)/100); /數(shù)碼管輸出模擬量十位display(3,(tim

27、e-timego)%100/10); /數(shù)碼管輸出模擬量個位display(2,(time-timego)%100%10); /數(shù)碼管輸出模擬量一位小數(shù)display(0,volt_a); if(tc = on)for(i=100;i0;i-)display(4,23); /數(shù)碼管輸出模擬量十位display(3,23); /數(shù)碼管輸出模擬量個位display(2,23); /數(shù)碼管輸出模擬量一位小數(shù)display(0,volt_a); void key_check(void) /按鍵掃描函數(shù)unsigned char temp;temp=p3&0x03;if(temp != 0x03)del

28、ayms(30); if(temp != 0x03) /當p3.4和p3.5按下時 if(temp=0x01) /模式設置鍵被按下 auto=auto; else if(temp=0x02) /定時設置鍵被按下tc+;if(tc=3)tc=0; void temptrans(void)if(secflag = 1) secflag=0;temp_t=rd_temperature()/10;if(temp_t=300) volt_d=252;void time_set(void)if(tc = on) switch(timegrade)case 0:time=0;break;case 1:tim

29、e=timegrade1;break;case 2:time=timegrade2;break;case 3:time=timegrade3;break;case 4:time=timegrade4;break;case 5:time=timegrade5;break;case 6:time=timegrade6;break;case 7:time=timegrade7;break;else if(tc = confirm)tr1 = 1;display(5,22);elsetime=0;tr1 = 0;/關閉定時器2timego=0; if(timego=time)&(tc = confir

30、m)/定時時間到tc =off;/關閉時間顯示標志tr1 = 0;/關閉定時器2timego=0;/定時后已運行時間清零volt_d=0; /定時時間到后，風扇停止轉(zhuǎn)動void main() initial();while(1) temptrans();if(auto = off) /當系統(tǒng)為手動控制時子函數(shù)if(ch_full=1)display(1,22);/在數(shù)碼管1顯示一橫線，表示檔位已經(jīng)最大或者最小 da= volt_d; /把數(shù)字量賦給數(shù)模轉(zhuǎn)換器handle_display();if(auto = on)/系統(tǒng)為自動控制時函數(shù)display(5,20);/顯示自動控制允許標志da=

31、 volt_d;anto_control_speed();handle_display();void ex0() interrupt 0 /外部中斷0子程序delayms(200); if(tc = off)|(tc = confirm) /如果不是時間設置時，實現(xiàn)風扇調(diào)速if(volt_d0)ch_full=0;volt_d-=28; else ch_full=1;else/如果時間設置標志位打開，則定時設置 timegrade-;void isr_t1(void) interrupt 3th1 = (65536-50000)/256; tl1 = (65536-50000)%256; t1flag+; if(t1flag = 1200) t1flag = 0;timego+; 數(shù)字溫度傳感器ds18b20部分頭文件#ifndef _ds18b20_h#define _ds18b20_h#include reg51.h#include intrins.hsbit dq = p34;bit init_ds18b20(void);void dela