智能溫控風(fēng)扇課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、韶 關(guān) 學(xué) 院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）課程設(shè)計(jì)題目：智能溫控風(fēng)扇學(xué)生姓名：趙永楨學(xué) 號(hào)員姓名：郭楚茂 李輝煌 練遠(yuǎn)勁 楊偉成院 系：物理與機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級(jí)：2013級(jí)機(jī)制5班 指導(dǎo)教師姓名及職稱：彭昕昀 講師、韓竺秦 講師 起止時(shí)間： 2016 年 3 月 2016 年 6 月 課程設(shè)計(jì)評(píng)分：（教務(wù)處制）目錄1 引言 . . 1 2 方案設(shè)計(jì) . . 1 2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) . .1 2.2 方案論證 . . 12.2.1 溫度傳感器的選擇 . . 1 2.2.2 控制核心的選擇 . . 2 2.2.3 顯示器件的選擇 . . 22.2.4 調(diào)速方式的選擇 . .

2、 32.2.5驅(qū)動(dòng)方式選擇 . . 33 硬件設(shè)計(jì) . . 4 3.1系統(tǒng)各器件簡(jiǎn)介 . . 43.1.1 單線程數(shù)字溫度傳感器DS18B20 . . . 43.1.2 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 . .4 3.1.3 橋式驅(qū)動(dòng)電路L298N簡(jiǎn)介 . . . . 53.1.4 LCD1602簡(jiǎn)介 . . .63.2 各部分電路設(shè)計(jì) . .6 3.2.1 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 . .6 3.2.2 LCD顯示電路 . . . 7 3.2.3 溫度采集電路 . . .7 3.2.4 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路 . . .8 4 軟件設(shè)計(jì) . . 8 4.1程序 . . . . . 95 硬件調(diào)試 . . . . 1

3、05.1 按鍵電路的調(diào)試 . . . . 105.2 溫度傳感器電路的調(diào)試 . . . 105.3 電機(jī)電路的調(diào)試 . .10 5.4 硬件調(diào)試遇到的問(wèn)題 . . .106 結(jié)論 . . . . . 117 結(jié)語(yǔ). . . .11參考文獻(xiàn)： . . .1212基于51單片機(jī)的智能溫控電扇設(shè)計(jì)摘要：風(fēng)扇是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢扇钡墓ぞ?，尤其是在夏天，作為一種使用頻率很高的電器，備受人們喜愛。本文將以AT89S51為主控芯片，輔以DS18B20溫度傳感器，結(jié)合紅外探測(cè)裝置，來(lái)實(shí)現(xiàn)一種智能溫控電扇的設(shè)計(jì)。此風(fēng)扇通過(guò)液晶顯示器來(lái)顯示溫度和風(fēng)速，配備2個(gè)溫度設(shè)定按鍵，由DS18B20讀取外界溫度，紅外探頭

4、探測(cè)是否有人，通過(guò)設(shè)定的溫度配合程序來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)速，最后通過(guò)L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。經(jīng)過(guò)調(diào)試，風(fēng)扇可以按照溫度智能變速，無(wú)人自動(dòng)關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)了智能溫控的目標(biāo)。 關(guān)鍵詞：DS18B20；AT89S51；紅外探頭；液晶顯示器1602；L298N 1 引言 電扇是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫慕禍毓ぞ?，從開始的吊扇到現(xiàn)在的USB風(fēng)扇，無(wú)處不見電扇的蹤跡。雖然如今空調(diào)已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，但是電扇的低位還是無(wú)可取代，作為一種節(jié)能環(huán)保，并且廉價(jià)簡(jiǎn)單的降溫工具，電扇還在很多人家發(fā)揮著自己獨(dú)特的作用。順應(yīng)時(shí)代潮流，各種多功能的風(fēng)扇逐漸在取代傳統(tǒng)風(fēng)扇。單片機(jī)作為一種智能化程度高，控制精度高，操作簡(jiǎn)單，廉價(jià)易得，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，

5、越來(lái)越多的應(yīng)用于智能化產(chǎn)品之中。 市場(chǎng)上智能風(fēng)扇產(chǎn)品相繼問(wèn)世，制作方法也多種多樣，功能也逐漸完善，普遍都具有了手動(dòng)變速和定時(shí)關(guān)閉等功能，相對(duì)而言，具備人性化，智能化的風(fēng)扇還是很少，使用也并不廣泛，而且在電子工藝高度發(fā)展的今天，智能化的步伐也越來(lái)越快，尤其是中國(guó)這個(gè)高速發(fā)展的國(guó)家，電扇的智能化也該向前邁進(jìn)一個(gè)步伐。在中國(guó)市場(chǎng)上風(fēng)扇還是有一定的市場(chǎng)份額的，幾乎每個(gè)家庭都有風(fēng)扇，具備價(jià)格便宜，擺放輕便，體積靈巧等特點(diǎn)，使得風(fēng)扇在中小城市以及鄉(xiāng)村將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)占有市場(chǎng)的大部分份額，為提高風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，使之在技術(shù)含量上有所提高，滿足智能化的要求，智能風(fēng)扇很具競(jìng)爭(zhēng)力。大學(xué)四年即將結(jié)束，為了檢驗(yàn)自

6、己的學(xué)習(xí)情況，我決定使用之前所學(xué)習(xí)到的硬件只是結(jié)合相關(guān)的軟件基礎(chǔ)來(lái)制作一個(gè)基于單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇。 基于對(duì)人性化與智能化相結(jié)合的考慮，同時(shí)基于對(duì)價(jià)格的考慮，本設(shè)計(jì)決定制作一個(gè)基于51單片機(jī)的智能溫控風(fēng)扇，該風(fēng)扇具有隨溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的功能，并且在無(wú)人時(shí)可以自動(dòng)關(guān)閉，而且可以根據(jù)每個(gè)人的不同情況來(lái)設(shè)定基準(zhǔn)溫度，從而實(shí)現(xiàn)了人性化與智能化的雙重目標(biāo)。2 方案設(shè)計(jì) 2.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用溫度傳感器DS18B20來(lái)檢測(cè)環(huán)境溫度，并直接輸出數(shù)字溫度給51單片機(jī)進(jìn)行處理，并將實(shí)時(shí)溫度、設(shè)置溫度、風(fēng)速顯示在液晶1602上。設(shè)置溫度輔以2個(gè)可調(diào)按鍵，一個(gè)提高設(shè)置溫度，一個(gè)降低設(shè)置溫度，

7、設(shè)置溫度只能是整數(shù)型式，檢測(cè)到的環(huán)境溫度可以精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。 2.2 方案論證 本設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)在溫度變化的情況下風(fēng)扇直流電機(jī)轉(zhuǎn)速隨之改變，并且能夠在無(wú)人的情況和溫度低于設(shè)定溫度的時(shí)候自行停止，需要比較高的溫度分辨率和穩(wěn)定的探測(cè)工具以及可靠的電機(jī)控制部件。 2.2.1 溫度傳感器的選擇 在本設(shè)計(jì)中，溫度傳感器的方案有以下兩種： 方案一：采用熱敏電阻。熱敏電阻的特性就是阻值可以隨溫度的變化而變化，采用熱敏電阻作為檢測(cè)溫度的核心部件，然后通過(guò)放大電路放大信號(hào)，經(jīng)過(guò)AD0809數(shù)模轉(zhuǎn)換講放大的微弱電壓變化信號(hào)轉(zhuǎn)化了數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。 方案二：?jiǎn)慰偩€數(shù)字溫度計(jì)DS18B20。作為一款優(yōu)秀的數(shù)字

8、集成溫度傳感器，DS18B20可以直接檢測(cè)并輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理。 對(duì)于方案一，如若采用熱敏電阻作為溫度檢測(cè)元件，則價(jià)格方面比較便宜，元件易得，但是熱敏電阻的缺點(diǎn)顯而易見，對(duì)于溫度細(xì)微變化反應(yīng)不敏感，而且在后續(xù)的放大和轉(zhuǎn)換電路中還會(huì)造成失真和誤差， AT89S51 晶振 L298N LCD1602 DS18B20 復(fù)位 紅外探頭 獨(dú)立鍵盤 直流電機(jī) 3 并且熱敏電阻的變化曲線非線性，每個(gè)熱敏電阻都不同，還需要單獨(dú)測(cè)試描繪出曲線，雖然可以通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)誤差的修正，但是這會(huì)使得電路的復(fù)雜性增加，并且在人體所在實(shí)際環(huán)境中難以檢測(cè)到小的溫度變化。所以這個(gè)方案在本設(shè)計(jì)中難以勝任。 對(duì)于方案二，D

9、S18B20測(cè)量范圍從-55到+125，增量值為0.5，人體所處的環(huán)境溫度包括其中，分辨率較高，所獲取的溫度誤差小，并且對(duì)溫度變化反應(yīng)靈敏。DS18B20最具優(yōu)勢(shì)的是其溫度值在器件內(nèi)部直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，又由于該溫度傳感器采用了單總線技術(shù)，使得其接口與單片機(jī)接口變得非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力也得到了提高，所以本系統(tǒng)采用這個(gè)方案。 2.2.2 控制核心的選擇 本設(shè)計(jì)采用AT89S51單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)軟件編程的方法進(jìn)行溫度的實(shí)時(shí)檢測(cè)與判斷，并在I/O口上輸出控制信號(hào)，控制電機(jī)工作。AT89S51具有較大的存儲(chǔ)空間，工作電壓低，性能高，片內(nèi)含4K字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器ROM和12

10、8字節(jié)的隨即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，價(jià)格便宜，與本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相符合。 2.2.3 顯示器件的選擇 方案一：LED共陰極數(shù)碼顯示管。 方案二：LCD液晶顯示屏1602。 對(duì)于方案一，成本相對(duì)低廉，功耗也低，在黑暗空間也可以看的清楚，可視距離較遠(yuǎn)，同時(shí)顯示溫度的程序也相對(duì)而言簡(jiǎn)單，所以這種顯示方式也得到了廣泛應(yīng)用。但是它采用的顯示方式是動(dòng)態(tài)掃描，各個(gè)LED逐個(gè)點(diǎn)亮，會(huì)產(chǎn)生閃爍，在這個(gè)溫度實(shí)時(shí)變化的環(huán)境中閃爍可能太快，數(shù)據(jù)可能不能很好的展示出來(lái)，故此方案不采用。 對(duì)于方案二，液晶顯示屏顯示字符清晰，自帶背光，還能顯示符號(hào)，并且不會(huì)不斷閃爍，顯示性能一流，并且考慮到此設(shè)計(jì)不只是

11、要顯示溫度，還要顯示電機(jī)和紅外的狀態(tài)，所以從設(shè)計(jì)完善的角度來(lái)考慮，選擇此方案更有優(yōu)勢(shì)。 2.2.4 調(diào)速方式的選擇 方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)化芯片DAC0832來(lái)控制，有單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度輸出數(shù)值到DAC0832中，再由DAC0832產(chǎn)生相應(yīng)的模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通腳，從而采用無(wú)級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)電扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 方案二：采用單片機(jī)軟件模擬PWM調(diào)速的方法。PWM是一種按照一定的規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調(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，最常用的是矩形波PWM信號(hào)，在控制時(shí)調(diào)節(jié)PWM波的占空比。占空比是指高電平在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比。在控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比

12、越大，轉(zhuǎn)速就越快，若全為高電平時(shí)占空比為100%，此時(shí)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大。用單片機(jī)的I/O口輸出PWM信號(hào)時(shí)，有如下三種方法： （1）利用軟件延時(shí)。當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)I/O口電平取反，使其變成低電平，再延時(shí)一定時(shí)間，反之在低電平延時(shí)到時(shí)，對(duì)I/O口電平取反，如此循環(huán)即可得到PWM信號(hào)。本設(shè)計(jì)就是采用了這種方法。 （2）利用定時(shí)器?？刂品椒ㄅc（1）相同，只是在該方法中利用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)變，而不是利用軟件的延時(shí)。應(yīng)用此方法時(shí)編程相對(duì)復(fù)雜，故不予以采用。 （3）利用單片機(jī)自帶的PWM控制器。STC系列單片機(jī)自帶PWM控制器，但本系統(tǒng)使用的AT89系列單片機(jī)沒有此功能，所以不能使用。

13、 對(duì)于方案一，該方案能實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速，速度變化靈敏，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格較高，性價(jià)比不高，不采用。 對(duì)于方案二，相對(duì)于其他方案來(lái)說(shuō)，采用軟件模擬PWM實(shí)現(xiàn)調(diào)速的過(guò)程，具有個(gè)高的性價(jià)比與靈活性，充分的發(fā)揮了單片機(jī)自身的性能，對(duì)本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)又提供了一條有效的途徑。所以綜合考慮還是選擇方案二的第一種。 2.2.5 驅(qū)動(dòng)方式選擇 方案一：達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。 方案二：電橋驅(qū)動(dòng)電路L298N。 對(duì)于方案一，作為一款反向驅(qū)動(dòng)器，ULN2803應(yīng)用廣泛，驅(qū)動(dòng)效果也很好，與TTL信號(hào)兼容性很好，但是在后續(xù)的硬件電路中表現(xiàn)不佳，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速改變不明顯，而且在最高檔出現(xiàn)斷檔的情況，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，在

14、修改硬件電路，修改程序后依舊效果不佳，驅(qū)動(dòng)力明顯不足，故方案一中途停用。 對(duì)于方案二，由于之前已經(jīng)有使用過(guò)，對(duì)L298N這個(gè)橋式驅(qū)動(dòng)模塊的應(yīng)用上手快速，驅(qū)動(dòng)能力也比ULN2803好很多，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇5檔變速的實(shí)際效果明顯，故采用方案二。3 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要器件包括溫度傳感器DS18B20、AT89S51單片機(jī)、液晶顯示屏LCD1602、橋式驅(qū)動(dòng)模塊L298N、開關(guān)和風(fēng)扇。輔助元件包括電容電阻、晶振、電源、按鍵、變壓器等。 3.1系統(tǒng)各器件簡(jiǎn)介 3.1.1 單線程數(shù)字溫度傳感器DS18B20 此溫度傳感器是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器DS18B20。作

15、為新一帶數(shù)字檢測(cè)元件，DS1820是世界上第一片支持 "一線總線"接口的溫度傳感器，在其內(nèi)部使用了在板（ON-BOARD）專利技術(shù)。全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。一線總線獨(dú)特而且經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，使用戶可輕松地組建傳感器網(wǎng)絡(luò)，為測(cè)量系統(tǒng)的構(gòu)建引入全新概念?，F(xiàn)在，新一代的DS18B20體積更小、更經(jīng)濟(jì)、更靈活。使你可以充分發(fā)揮“一線總線”的優(yōu)點(diǎn)。DS18B20可以程序設(shè)定912位的分辨率，精度為±0.5°C?？蛇x更小的封裝方式，更寬的電壓適用范圍。分辨率設(shè)定，及用戶設(shè)定的報(bào)警溫度存儲(chǔ)在EEPROM中，掉電后依然保存。測(cè)溫范圍為-5512

16、5，最大分辨率可達(dá)0.0625。DS18B20減少了外部的硬件電路，直接輸出數(shù)字信號(hào)，具有低成本和易使用的特點(diǎn)。 圖2 溫度傳感器DS18B20 3.1.2 AT89S51單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89S51是一個(gè)低功耗，高性能COMS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes ISP的反復(fù)可讀寫1000次的Flash只讀程序儲(chǔ)存器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了8位中央處理器和IPS Flash存儲(chǔ)單元，AT89S51在眾多嵌入式系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。 AT89S51具有完整的輸入輸出和控制端口、以及內(nèi)部程序存儲(chǔ)空間。與我

17、們通常意義上的微機(jī)原理類似，可以通過(guò)外接A/D，D/A轉(zhuǎn)換電路及運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器傳送信息的采集，且能夠提供以點(diǎn)陣或LCD液晶及外接按鍵實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，能對(duì)內(nèi)部眾多I/O端口連接步進(jìn)電機(jī)對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行精確操控，具有強(qiáng)大的工控能力。 AT89S51系列單片機(jī)編寫程序簡(jiǎn)單。其語(yǔ)法結(jié)構(gòu)與我們常用的計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言基本相同，不同之處在于增加了控制具體引腳工作的語(yǔ)句和命令，相對(duì)于計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言，單片機(jī)C語(yǔ)言更簡(jiǎn)練和明確，可以控制每個(gè)引腳的輸入輸出狀態(tài)。其主要語(yǔ)句集中在例如：“ifelse”、“while”、“for”等循環(huán)與判斷語(yǔ)句上，相比計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言更簡(jiǎn)單。 使用AT89S51系列單片機(jī)編程，可以在沒有實(shí)物

18、單片機(jī)的情況下在普通電腦上進(jìn)行程序編寫甚至是調(diào)試工作。一般工作中使用Keil公司開發(fā)的51單片機(jī)編程軟件進(jìn)行編程，它采用目前流行的開發(fā)環(huán)境，集編輯，編譯和仿真于一體。在該軟件上用戶可以編寫匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言源程序，并利用該軟件生成單片機(jī)能運(yùn)行的程序。AT89S51價(jià)格便宜，適合對(duì)大批量的計(jì)量?jī)x器進(jìn)行規(guī)?；脑?，其單片售價(jià)不超過(guò)5元。 圖3 AT89S51引腳圖 DIP封裝 3.1.3 橋式驅(qū)動(dòng)電路L298N簡(jiǎn)介 本系統(tǒng)要用單片機(jī)控制風(fēng)扇直流電機(jī)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流，并能在模擬PWM波的情況下實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的改變。在本系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路中，選用橋式驅(qū)動(dòng)電路L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直

19、流電機(jī)。L298N在使用時(shí)接口簡(jiǎn)單，操作方便，可為電機(jī)提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電流，可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)，可以在模擬PWM波的情況下很好的輸出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的平滑改變。 L298N是專用驅(qū)動(dòng)集成電路，屬于H橋集成電路，與L293D的差別是其輸出電流增大，功率增強(qiáng)。其輸出電流為2A，最高電流4A，最高工作電壓50V，可以驅(qū)動(dòng)感性負(fù)載，如大功率直流電機(jī)，(二相、三相、四相)步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)，電磁閥等，特別是其輸入端可以與單片機(jī)直接相聯(lián)，從而很方便地受單片機(jī)控制。當(dāng)驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)時(shí)，可以直接控制兩路電機(jī)，并可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)此功能只需改變輸入端的邏輯電平。 模塊接口說(shuō)明： +5V：芯片電壓5

20、V。 VCC：電機(jī)電壓，最大可接50V。 GND：共地接法。 EN1、EN2：高電平有效，EN1、EN2分別為 IN1和IN2、IN3和IN4的使能端。 IN1IN4：輸入端，輸入端電平和輸出端電平是對(duì)應(yīng)的。 3.1.4 LCD1602簡(jiǎn)介 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用16*1，16*2，20*2和40*2行等的模塊。一般1602字符型液晶顯示器實(shí)物如圖： 圖4 LCD1602 LCD1602主要技術(shù)參數(shù)： 顯示容量:16×2個(gè)字符 芯片工作電壓:4.55.5V 工作電流:2.0mA(5.0V) 模塊最佳工作電壓:5.0V 字符尺寸:2

21、.95×4.35(W×H)mm 第1腳：VSS為地電源。 第2腳：VDD接5V正電源。 第3腳：VL為液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端，接正電源時(shí)對(duì)比度最弱，接地時(shí)對(duì)比度最高，對(duì)比度過(guò)高時(shí)會(huì)產(chǎn)生“鬼影”，使用時(shí)可以通過(guò)一個(gè)10K的電位器調(diào)整對(duì)比度。 第4腳：RS為寄存器選擇，高電平時(shí)選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選擇指令寄存器。 第5腳：R/W為讀寫信號(hào)線，高電平時(shí)進(jìn)行讀操作，低電平時(shí)進(jìn)行寫操作。當(dāng)RS和R/W共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平R/W為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平R/W為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第6腳：E端為使能端，當(dāng)E端由高電平跳變成低電平時(shí)，

22、液晶模塊執(zhí)行命令。 第714腳：D0D7為8位雙向數(shù)據(jù)線。 第15腳：背光源正極。 第16腳：背光源負(fù)極。3.2 各部分電路設(shè)計(jì)3.2.1 開關(guān)復(fù)位與晶振電路 單片機(jī)系統(tǒng)中，有兩個(gè)非常重要的電路，一個(gè)是開關(guān)復(fù)位電路，用來(lái)對(duì)單片機(jī)本身和其外部擴(kuò)展I/O接口電路進(jìn)行復(fù)位，還有一個(gè)是晶振電路，用于產(chǎn)生諧振，使單片機(jī)得以工作。電路圖如圖5所示： 圖5 晶振電路與復(fù)位電路 單片機(jī)的XTAL1和XTAL2用來(lái)外界石英晶體和微調(diào)電容，連接單片機(jī)內(nèi)OSC的定時(shí)反饋電路。如圖所示，當(dāng)按下按鍵開關(guān)是，系統(tǒng)復(fù)位一次。其中電容C1、C2為20pF，C3為10uF，電阻R1為10k，晶振為12MHz。 3.2.2溫度采

23、集電路 DS18B20數(shù)字溫度傳感器通過(guò)其內(nèi)部計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來(lái)的作用，實(shí)現(xiàn)了特有的溫度測(cè)量功能。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)由高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期而被計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器預(yù)先置有與-55相對(duì)應(yīng)的一個(gè)基權(quán)值。如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，高溫度系數(shù)振蕩周期還未結(jié)束，則表示測(cè)量的溫度值高于-55，被預(yù)置在-55的溫度寄存器中的值就增加1，然后這個(gè)過(guò)程不斷重復(fù)，直到高溫度系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。此時(shí)溫度寄存器中的值即為被測(cè)溫度值，這個(gè)值以16位二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中，通過(guò)主機(jī)發(fā)送存儲(chǔ)器讀命令可讀出此溫度值，讀取時(shí)低位在前，高位在后，依次進(jìn)行。由于溫度振蕩器的拋物線特性的影響，其內(nèi)用斜率累加器進(jìn)行補(bǔ)償。DS

24、18B20由于直接可以輸出數(shù)字信號(hào)，所以可以直接輸出給單片機(jī)，但是需要在輸出口上接一個(gè)上拉電阻來(lái)確保工作，連接圖如圖6所示： 圖6DS18B20連接電路 3.2.3風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路 本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)模擬PWM波的方式通過(guò)I/O口輸出TTL信號(hào)，再通過(guò)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)12V直流無(wú)刷電機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)電扇轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。 紅外探測(cè)控制電機(jī)開關(guān)，鍵盤改變?cè)O(shè)置的溫度，然后和預(yù)設(shè)的溫度進(jìn)行比較，通過(guò)軟件判斷后由單片機(jī)的P3.4口輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)由L298N驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)和轉(zhuǎn)速的改變。當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)按照設(shè)定的程序相對(duì)進(jìn)行改變，溫度升高轉(zhuǎn)速變快，溫度降低，轉(zhuǎn)速變

25、慢，溫度過(guò)低時(shí)自動(dòng)停止，無(wú)人狀態(tài)下也會(huì)自動(dòng)停止。當(dāng)有人出現(xiàn)后，并且溫度高于預(yù)設(shè)溫度，電機(jī)重新開始工作。如圖12所示： 圖11 L298N驅(qū)動(dòng)電路 3.2.4 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)模擬PWM波的方式通過(guò)I/O口輸出TTL信號(hào)，再通過(guò)一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊L298N來(lái)驅(qū)動(dòng)12V直流無(wú)刷電機(jī)工作，從而實(shí)現(xiàn)電扇轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。P3.4口輸出脈沖信號(hào)，經(jīng)由L298N驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的啟動(dòng)和轉(zhuǎn)速的改變。當(dāng)環(huán)境溫度改變時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)按照設(shè)定的程序相對(duì)進(jìn)行改變，溫度升高轉(zhuǎn)速變快，溫度降低，轉(zhuǎn)速變慢，溫度過(guò)低時(shí)自動(dòng)停止，無(wú)人狀態(tài)下也會(huì)自動(dòng)停止。當(dāng)有人出現(xiàn)后，并且溫度高于預(yù)設(shè)溫度，電機(jī)重新

26、開始工作。如圖7所示：4 軟件設(shè)計(jì)軟件編寫有C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言兩種，這兩種語(yǔ)言我都有所了解，兩種語(yǔ)言各有特點(diǎn)。 C語(yǔ)言具有編寫簡(jiǎn)單，容易上手的特點(diǎn)，而且看起來(lái)?xiàng)l理清晰，便于修改，能夠快速準(zhǔn)確的找到錯(cuò)誤并進(jìn)行改正。相對(duì)于匯編語(yǔ)言，作為一種低級(jí)的機(jī)器語(yǔ)言，讀程序相對(duì)繁瑣，但程序?qū)懞煤笠馑济髁?，效率也要高于C語(yǔ)言編寫的程序，具有很好的開發(fā)功能。 結(jié)合自身實(shí)際，我還是選擇了C語(yǔ)言，容易上手，可以更好的調(diào)試與編譯程序。4.1源程序/ 說(shuō)明: 大于等于45時(shí)加速正轉(zhuǎn)/小于等于10時(shí)加速反轉(zhuǎn) /75時(shí)達(dá)到全速正轉(zhuǎn)/0時(shí)達(dá)到全速反轉(zhuǎn)/溫度回到10至45之間時(shí)電機(jī)逐漸停止轉(zhuǎn)動(dòng) /-#include <reg

27、51.h>#include <intrins.h>#include <stdio.h>#define INT8Uunsigned char#define INT16Uunsigned intextern INT8U Temp_Value;/傳感器返回的兩字節(jié)溫度原始數(shù)據(jù)extern INT8U Read_Temperature();/讀傳感器溫度函數(shù)extern void delay_ms(INT16U x);extern void LCD_Initialise();extern void LCD_ShowString(INT8U, INT8U,INT8U *)

28、reentrant;sbit MA= P10;/電機(jī)方向控制端(MA,MB)sbit MB= P11;sbit PWM1 = P12;/PWM調(diào)整控制端INT8U Back_Temp_Value = 0xFF,0xFF;/溫度數(shù)據(jù)備份char Temp_Disp_Buff17;/顯示緩沖float f_Temp = 35.0;/浮點(diǎn)溫度值/-/ T0定時(shí)器溢出中斷函數(shù)控制電機(jī)正/反轉(zhuǎn),并輸出PWM信號(hào)控制轉(zhuǎn)速/-void T0_INT() interrupt 1/-/ 主函數(shù)/-void main()5 硬件調(diào)試硬件電路的調(diào)試相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。調(diào)試的功能包括按鍵電路，DS18B20，電機(jī)電路和

29、紅外傳感電路。5.1 按鍵電路的調(diào)試 按鍵電路實(shí)現(xiàn)的功能是在按鍵按下后能執(zhí)行設(shè)定溫度的改變，這項(xiàng)采用實(shí)物調(diào)試，按鍵按下之后，溫度隨之改變。 5.2 溫度傳感器電路的調(diào)試 溫度傳感器DS18B20的調(diào)試在實(shí)物上進(jìn)行，當(dāng)用手指去加熱溫度傳感器DS18B20的時(shí)候，LCD示數(shù)開始隨溫度的上升而改變，變化明顯而且刷新頻率適中，可以清晰的看到所顯示的溫度。 5.3 電機(jī)電路的調(diào)試 電機(jī)電路進(jìn)行調(diào)試，不斷的將設(shè)定溫度降低，觀察電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。電機(jī)隨設(shè)定溫度與實(shí)際溫度差值的改變而改變，轉(zhuǎn)速變化較為平滑，達(dá)到了預(yù)期的效果。 5.4 硬件調(diào)試遇到的問(wèn)題 本次設(shè)計(jì)中遇到的最困難的問(wèn)題就是出在了電機(jī)的驅(qū)動(dòng)上，剛開始的設(shè)計(jì)使用的達(dá)林頓ULN2803反向驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可是在軟件無(wú)誤，硬件連接無(wú)誤的情況下，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)表現(xiàn)出來(lái)的是變速效果不明顯，最高檔時(shí)停轉(zhuǎn)現(xiàn)象的發(fā)生。再不斷的修改軟件和硬件電路無(wú)果的情況下，放棄了這個(gè)驅(qū)動(dòng)，改用橋式驅(qū)動(dòng)電路L298N，所有的問(wèn)題迎刃而解，反向驅(qū)動(dòng)的驅(qū)