畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-基于單片機(jī)溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)

1、 080902 學(xué)科分類號(hào)二級(jí)學(xué)科 Ningxia Normal University本科學(xué)生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題 目 基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì) 姓 名 學(xué) 號(hào) 論文編號(hào) 院系 物理與信息技術(shù)學(xué)院 專 業(yè) 電子科學(xué)與技術(shù) 指導(dǎo)教師 職稱學(xué)歷 助教研究生 完成時(shí)間 2021年5月15日 寧夏師范學(xué)院教務(wù)處制摘 要 本設(shè)計(jì)為一種基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測(cè)、顯示功能和電機(jī)穩(wěn)定換擋停機(jī)功能；系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)AT89C51作為控制平臺(tái)對(duì)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，利用DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集實(shí)時(shí)溫度，經(jīng)單片機(jī)處理后通過兩個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)直流風(fēng)扇的電機(jī)。另外可由用戶設(shè)置高、低溫度值

2、，所設(shè)上下溫值保存在溫度傳感器DS18B20內(nèi)部E2ROM中，掉電后仍然能保存上次設(shè)定值。風(fēng)扇檔位控制狀態(tài)隨外界溫度而定，當(dāng)溫度升高超過所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)切換到全速運(yùn)轉(zhuǎn)檔位；當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇，當(dāng)測(cè)得溫度值在上下溫度之間時(shí)翻開風(fēng)扇的相應(yīng)風(fēng)檔。關(guān)鍵詞： 自動(dòng)控制；單片機(jī)AT89C51；溫控；風(fēng)扇；溫度感測(cè)Abstract This design for a fan speed control system based on single chip microcomputer, a smart temperature sensors, display and motor stea

3、dy shift stop function; System USES 51 series microcontroller AT89C51 as the control platform to control the speed of the fan, using DS18B20 digital temperature sensor to collect real-time temperature and treated with single chip microcomputer through two triode driven dc fan motor. Another high and

4、 low temperature can be set by the user, set high and low temperature values stored in internal temperature sensor DS18B20 E2ROM, still can keep the power lost when the last value. Fan gear control state varies with temperature and decide, when the temperature exceeds the set temperature automatical

5、ly switch to the running gear at full speed; When the temperature is less than the set temperature automatically shut down the fan, when measured temperature between high and low temperature open the corresponding wind profile of the fan.Keywords: automatic control; AT89C51 MCU; temperature control;

6、 fan;temperature sensor.目 錄摘 要IAbstractII0緒論1 0.1 本課題的研究實(shí)踐意義1 0.2 研究本課題的主要內(nèi)容11 基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)局部模塊的方案選用及論證2 1.1 溫度采集模塊的選用2 1.2 控制核心模塊的方案選擇2 1.3 顯示模塊選用方案3 1.4 調(diào)速方式及設(shè)計(jì)方案32 基于AT89C51單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)4 2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)述4 2.2 本系統(tǒng)各器件簡(jiǎn)介4 2.2.1 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介4 2.2.2 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介5 2.2.3八段LED 數(shù)碼管簡(jiǎn)介7 2.3 本系統(tǒng)局部模塊的硬

7、件設(shè)計(jì)7 2.3.1 溫度采集和溫度設(shè)定上下限模塊電路7 2.3.2 控制核心模塊電路8 2.3.3 顯示模塊電路9 2.3.4 驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇模塊電路103 基于AT89C51單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)114 結(jié)束語(yǔ) 14謝 辭15參考文獻(xiàn)15附錄16 附錄1:本系統(tǒng)總電路圖：16 附錄2：基于AT89C51單片機(jī)溫控電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)實(shí)物圖16 附錄3：源程序170緒論 0.1 本課題的研究實(shí)踐意義 隨著電子技術(shù)的開展，用計(jì)算機(jī)控制的方面也涉及到各個(gè)領(lǐng)域，其中用單片機(jī)控制溫度、是應(yīng)用于實(shí)踐的重要方面之一。溫度是一個(gè)很重要的物理量，對(duì)它的測(cè)量與控制有十分重要的意義。 本課題將基于單片機(jī)

8、的溫度控制風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)溫度檢測(cè)，并根據(jù)當(dāng)前溫度的狀態(tài)對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行控制。系統(tǒng)主要由電源、溫度采集、單片機(jī)控制、顯示、鍵盤、輸出控制、顯示幾個(gè)單元組成。溫度采集系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)，采用溫度傳感來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行采集，溫度數(shù)據(jù)在傳感器內(nèi)部轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳送給單片機(jī)；單片機(jī)對(duì)傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理；當(dāng)溫度超出系統(tǒng)設(shè)定的范圍時(shí)，系統(tǒng)改變輸出控制的狀態(tài)，對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整。在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機(jī)械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對(duì)各類加熱爐、熱處理爐、反響爐和鍋爐中的溫度進(jìn)行檢測(cè)。采用單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大

9、幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此單片機(jī)對(duì)溫度的控制問題是一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到的問題。本設(shè)計(jì)采用MCS-51系列單片機(jī)與各種外圍電路構(gòu)成單片機(jī)溫度采集和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)采集和控制。通過本次設(shè)計(jì)掌握溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方法和軟件編寫方法。熟悉Protues軟件的使用方法。通過課題的研究進(jìn)一步穩(wěn)固所學(xué)的知識(shí)，同時(shí)學(xué)習(xí)課程以外的相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)綜合應(yīng)用知識(shí)的能力。鍛煉動(dòng)手能力與實(shí)際工作能力，將所學(xué)的理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。0.2 研究本課題的主要內(nèi)容 利用單片機(jī)作為系統(tǒng)的核心,把溫度傳感器所測(cè)的溫度和被風(fēng)扇作用后的溫度與設(shè)置溫度進(jìn)行比較,從而確定輸出端風(fēng)

10、扇的轉(zhuǎn)速,來(lái)形成一個(gè)溫控風(fēng)扇的降溫系統(tǒng)。 在系統(tǒng)中，由于要調(diào)整風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速來(lái)控制空氣溫度從而到本到達(dá)降溫效果，由單片機(jī)控制處理來(lái)自于傳感器所測(cè)得數(shù)據(jù)，然而去控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。所以在系統(tǒng)中單片機(jī)來(lái)實(shí)時(shí)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是有難度的。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為以下模塊：電源模塊、顯示模塊、控制模塊、溫度采集模塊、震蕩復(fù)位模塊、風(fēng)扇降溫模塊、按鍵輸入模塊。在該系統(tǒng)中，溫度采集模塊需要準(zhǔn)確的測(cè)量然后把數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)來(lái)處理，單片機(jī)處理后數(shù)據(jù)，輸出到風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，從而到達(dá)降溫的效果。1 基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)局部模塊的方案選用及論證 本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)溫度控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，需要有較高的溫度變化分辨率和穩(wěn)定可靠的換檔

11、停機(jī)控制部件。1.1 溫度采集模塊的選用溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇：方案一：選用熱敏電阻作為感測(cè)溫度的核心元件，通過運(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)，再用AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。方案二：采用熱電偶作為感測(cè)溫度的核心元件，配合橋式電路，運(yùn)算放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路，將溫度變化信號(hào)送入單片機(jī)處理。方案三：采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測(cè)溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)供單片機(jī)處理。對(duì)于方案一，采用熱敏電阻有價(jià)格廉價(jià)、元件易購(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號(hào)采集

12、、放大、轉(zhuǎn)換過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其本身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路予以糾正，但不僅將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，而且在人體所處溫度環(huán)境溫度變化中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案二，采用熱電偶和橋式測(cè)量電路相對(duì)于熱敏電阻其對(duì)溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測(cè)溫范圍也非常寬，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測(cè)量。但是依然存在電路復(fù)雜，對(duì)溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。對(duì)于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，

13、并且由于其感測(cè)溫度的原理與上述兩種方案的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)1-WRIE，與單片機(jī)的接口變的非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力強(qiáng)。1.2 控制核心模塊的方案選擇方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)并放大，由集成運(yùn)放組成的比較電路判決控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)高于或低于某值時(shí)將風(fēng)扇切換到相應(yīng)檔位。方案二：采用單片機(jī)作為控制核心。以軟件編程的方法進(jìn)行溫度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。對(duì)于方案一，采用電壓比較電路具有電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，以及無(wú)需編寫軟件程序的特

14、點(diǎn)，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度，無(wú)法滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的多種動(dòng)作溫度要求。對(duì)于方案二，以單片機(jī)作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器感測(cè)到的溫度通過顯示電路顯示出來(lái)，而且用戶能通過鍵盤接口，自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值，滿足全方位的需求。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。1.3 顯示模塊選用方案方案一：采用LED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顯示溫度對(duì)于方案一，該方案本錢低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，這種顯示方式得到廣泛應(yīng)用。缺乏的地方

15、是掃描顯示方式是使數(shù)碼管逐個(gè)點(diǎn)亮，因此會(huì)有閃爍，但是人眼的視覺暫留時(shí)間為20MS，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來(lái)消除閃爍感。對(duì)于方案二，液晶體顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，不但能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形的優(yōu)點(diǎn)，這是LED數(shù)碼管無(wú)法比較的。但是液晶顯示模塊價(jià)格昂貴，驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的原那么考慮，本系統(tǒng)采用方案一。1.4 調(diào)速方式及設(shè)計(jì)方案方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將220V電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。方案二：采用三極管驅(qū)動(dòng)PWM進(jìn)行控制。對(duì)于方案一，由

16、于采用變壓器改變電壓調(diào)節(jié)，有風(fēng)速級(jí)別限制，不能適應(yīng)人性化要求。且在變壓過程中會(huì)有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不平安因素。對(duì)于方案二，PWM脈沖寬度調(diào)制電路的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統(tǒng)信號(hào)都是數(shù)字形式的，無(wú)需進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換。讓信號(hào)保持為數(shù)字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強(qiáng)到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或?qū)⑦壿?改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對(duì)數(shù)字信號(hào)產(chǎn)生影響。對(duì)噪聲抵抗能力的增強(qiáng)是PWM相對(duì)于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候?qū)WM用于通信的主要原因。從模擬信號(hào)轉(zhuǎn)向PWM可以極大地延長(zhǎng)通信距離。故本系統(tǒng)采用方案二。2 基于AT89C51單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)簡(jiǎn)述該系統(tǒng)

17、主要部件包括DS18B20溫度傳感器、AT89C51單片機(jī)、LED數(shù)碼管和風(fēng)扇。輔助元件包括電阻、晶振、電源、按鍵等。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為以下模塊：電源模塊、顯示模塊、控制模塊、溫度采集模塊、震蕩復(fù)位電路模塊、風(fēng)扇降溫模塊和按鍵輸入模塊。系統(tǒng)的框圖2-1結(jié)構(gòu)如下：數(shù)碼管顯示模塊震蕩和復(fù)位電路模塊AT89C51單片機(jī)控制模塊風(fēng)扇電機(jī)風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路溫度采集模塊按鍵輸入電路圖2-1 基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的硬件電路原理框圖在本系統(tǒng)中，采用溫度傳感來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，溫度數(shù)據(jù)在傳感器內(nèi)部轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳送給AT89C51單片機(jī),單片機(jī)對(duì)傳感器采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,當(dāng)溫度超出系統(tǒng)設(shè)定的范圍時(shí),系統(tǒng)通

18、過風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路改變輸出控制的狀態(tài)，對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)的調(diào)整。2.2 本系統(tǒng)各器件簡(jiǎn)介2.2.1 DS18B20 單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介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。它具有3 引腳TO92小體積封裝形式。溫度測(cè)量范圍為-55+125，可編程為9位12位A/D 轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625。被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16 位數(shù)字量方式串行輸出。工作電壓支持3V5.5V 的電壓范圍，既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生。DS18B20 還支持“一線總線接口，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3 根或2 根線上，CPU 只需

19、一根端口線就能與諸多DS18B20 通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。它還有存儲(chǔ)用戶定義報(bào)警溫度等功能。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下列圖2-2所示。圖2-2 DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu) 其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由四局部組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置存放器。DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器管腳排列如下列圖2-3所示，DQ為數(shù)字信號(hào)端，GND為電源地，VDD為電源輸入端。圖2-3 DS18B20外形及管腳引腳功能如下：GND:空引腳，懸空不使用；VDD:可選電源腳，電源電壓范圍35.5V。工作于寄生電源時(shí),此引腳應(yīng)接地；DQ:數(shù)據(jù)輸入/輸出腳，漏極開

20、路，常態(tài)下高電平。 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器FPEROM256B片內(nèi)RAM的低電壓，高性能CMOS8位微處理器。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8 位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89C51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(jià)廉的方案。AT89C51單片機(jī)管腳如圖2-4所示。 圖2-4 AT89C51單片機(jī)的管腳圖 各管腳功能：VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0 口為一個(gè)8 位漏級(jí)開路雙向I/O

21、口，在FIASH 編程時(shí)，P0口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH 進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，P0輸出原碼，此時(shí)P0 外部必須被拉高。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，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(shí)，將輸出電流，在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口作為第八位地接收。P2口：P2口為一個(gè)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(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)

22、，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能存放器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。P3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。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 口也可作為AT89C51的一些特殊功能口。P3.5：T1記時(shí)器1外部輸入；P3.6：/WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通；P3.7：/RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通。P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收

23、一些控制信號(hào)。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，那么在此期間外部程序存儲(chǔ)器0000H-FFFFH，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1 時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。LED 數(shù)碼管簡(jiǎn)介本系統(tǒng)采用共陰極四位數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，單片機(jī)P0口加上拉電阻驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的段碼，數(shù)碼管位選端可直接單片機(jī)，即可驅(qū)動(dòng)點(diǎn)亮數(shù)碼管。LED數(shù)

24、碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來(lái)表示。如圖2-5 所示。 圖2-5 LED數(shù)碼管引腳定義當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后。這些特定的段就會(huì)發(fā)亮發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽(yáng)數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。LED數(shù)碼管引腳定義 ：每一筆劃都是對(duì)應(yīng)一個(gè)字母表示，DP是小數(shù)點(diǎn)。LED數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)位，因此根據(jù)LED數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動(dòng)態(tài)式兩種。 2.3 本系統(tǒng)局部模塊的硬件設(shè)計(jì)2.3.1 溫

25、度采集和溫度設(shè)定上下限模塊電路溫度采集電路其主要是由DS18B20構(gòu)成，它可以把采集的溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二進(jìn)制數(shù)，數(shù)字信號(hào)通過DS18B20的DQ端口與單片機(jī)的I/O口P1.6的連接導(dǎo)線輸入單片機(jī)中處理后輸出送數(shù)碼管顯示。如圖2-6所示。 圖2-6溫度采集電路 溫度設(shè)定上下限電路如圖2-7所示，主要是通過按鍵K1、K2|、K3來(lái)設(shè)定的。按鍵K1、K2、K3分別接入單片機(jī)的P3.5、P3.6、P3.7腳。K1是設(shè)定鍵，用于對(duì)風(fēng)速調(diào)節(jié)的上限和下限值TH、TL的設(shè)置。按下一次設(shè)置鍵K1，進(jìn)入溫度上限設(shè)置，此時(shí)按下“加鍵K2，加一，按下“減鍵K3，減一。再按一次設(shè)置鍵K2，進(jìn)入溫度下限設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“

26、加鍵K2，加一，按下“減鍵K3，減一。下限動(dòng)作溫度值TL和上限動(dòng)作溫度值的設(shè)置范圍為10-100攝氏度，滿足一般使用要求。再按一次設(shè)置鍵K3退出上下限溫度設(shè)置狀態(tài)，恢復(fù)到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。如圖2-7所示。 圖2-7 溫度設(shè)定上下限電路2.3.2 控制核心模塊電路本系統(tǒng)以單片機(jī)作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器感測(cè)到的溫度通過顯示電路顯示出來(lái)，而且用戶能通過鍵盤接口P3.4-P3.7，自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值，滿足全方位的需求。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能精確采集環(huán)境溫度的微小變化。如圖2-8所示。 圖2-8 控制核心模塊電路2.3.3 顯示模塊電路-P2.7四個(gè)端口作為數(shù)碼管的

27、片選信號(hào)輸出端口(1，2，3，4)。又因?yàn)镻0口做I/O口時(shí)要加上拉電阻,所以我們給P0各位各加一個(gè)10K的電阻到電源。為了防止燒壞數(shù)碼管，所以給數(shù)碼管各段各加一個(gè)限流電阻。要顯示的數(shù)據(jù)通過P0.0-P0.7口送給數(shù)碼管顯示，通過P2口的P2.7P2.4四個(gè)端口分別對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選，事實(shí)上數(shù)碼管是間斷被點(diǎn)亮的，只是其間斷時(shí)間十分短，掃描周期在20ms以下，利用人眼視覺暫留，我們根本看不出它們的閃爍。如圖2-9所示。圖2-9 顯示模塊電路 2.3.4 驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇模塊電路 本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的I/O口輸出PWM脈沖，通過一個(gè)NPN型和PNP型三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)速度的調(diào)節(jié)。如圖2-10

28、所示。圖2-10 驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇模塊電路鍵盤控制設(shè)置溫度，通過軟件向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與啟停的自動(dòng)控制。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)按照設(shè)定的等級(jí)有所提高；當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)的下降；當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)境溫度又高于預(yù)設(shè)溫度時(shí)，電機(jī)重新啟動(dòng)。3 基于AT89C51單片機(jī)的溫控風(fēng)扇轉(zhuǎn)速系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)可由用戶根據(jù)需要自由設(shè)置大小風(fēng)檔的切換溫度值上下限，要實(shí)現(xiàn)根據(jù)當(dāng)前溫度實(shí)時(shí)的控制風(fēng)扇的狀態(tài)，需要在程序中不停的判斷當(dāng)前溫度值是否超過設(shè)定的動(dòng)作溫度值范圍。由于單片機(jī)的工

29、作頻率高達(dá)12MHz，在執(zhí)行自動(dòng)溫控模式程序時(shí)不斷將當(dāng)前溫度和設(shè)定動(dòng)作溫度進(jìn)行比較判斷，確定風(fēng)扇的輸出檔位并顯示當(dāng)前溫度和檔位，如圖3-4所示；當(dāng)超過設(shè)定溫度值范圍時(shí)及時(shí)的轉(zhuǎn)去執(zhí)行超溫處理和欠溫處理子程序，控制風(fēng)扇實(shí)時(shí)的切換。源程序和電路圖及實(shí)物圖見附錄。主程序的流程圖如3-1所示。圖3-1 主程序流程圖 溫度采集讀取子程序主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)外部的溫度傳感器DS18B20進(jìn)行工作。通過單片機(jī)P1.6串口向DS18B20寫入ROM命令，并讀取當(dāng)前溫度值，將讀取的數(shù)據(jù)存放在存儲(chǔ)單元。溫度采集讀取子程序流程圖如圖3-2所示。圖3-2 溫度采集讀取子程序流程圖本系統(tǒng)可由用戶根據(jù)需要自由設(shè)置大小風(fēng)檔的切換溫度

30、值TH，TL，硬件上設(shè)計(jì)了3個(gè)按鍵，由按鍵掃描子程序keyscan子程序提供軟件支持。按下一次設(shè)置鍵K1，進(jìn)入溫度上限設(shè)置，此時(shí)按下“加鍵K2，加一，按下“減鍵K3，減一。再按一次設(shè)置鍵K2，進(jìn)入溫度下限設(shè)置狀態(tài)，此時(shí)按下“加鍵K2，加一，按下“減鍵K3，減一。再按一次設(shè)置鍵K3退出上下限溫度設(shè)置狀態(tài)，恢復(fù)到當(dāng)前溫度顯示狀態(tài)。設(shè)置上下限溫度子程序自動(dòng)模式按鍵掃描程序流程圖如圖3-3所示。 圖3-3 設(shè)置上下限溫度子自動(dòng)模式按鍵掃描程序流程圖圖3-4 自動(dòng)溫控模式程序流程圖4 結(jié)束語(yǔ) 通過三個(gè)月的設(shè)計(jì)，我也有很深的感觸：當(dāng)今社會(huì)在飛速開展，科學(xué)技術(shù)開展的速度更是迅猛無(wú)比，尤其是單片機(jī)技

31、術(shù)在未來(lái)社會(huì)開展中一定會(huì)起著十分重要的作用，而通過本次設(shè)計(jì)無(wú)論是從硬件實(shí)現(xiàn)還是到整個(gè)系統(tǒng)的完成，無(wú)不是對(duì)我個(gè)人專業(yè)能力的一次提高和表達(dá)。而本次設(shè)計(jì)主要是完成兩方面工作，軟件程序設(shè)計(jì)和硬件電路板設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)包括用單片機(jī)設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)并仿真、實(shí)現(xiàn)。硬件設(shè)計(jì)包括繪制電路原理圖，生成圖后制作電路板、插件焊件、再做硬件測(cè)試。通過這些都使我對(duì)采用單片機(jī)設(shè)計(jì)方法有了更深的理解和掌握，同時(shí)也讓我把所學(xué)的知識(shí)廣泛的應(yīng)用到了實(shí)踐中，充分的做到了理論與實(shí)踐相結(jié)合。無(wú)論從專業(yè)知識(shí)、動(dòng)手能力，還是毅志品質(zhì)，都使我受益非淺。當(dāng)然，這與老師和同學(xué)的熱心幫助也是分不開的。大學(xué)生活雖然結(jié)束了，但我們的學(xué)習(xí)還沒有結(jié)束，只

32、有不斷學(xué)習(xí)，用知識(shí)充實(shí)自己的頭腦，才能在未來(lái)社會(huì)有一席之地，才能為社會(huì)的開展做出應(yīng)有的奉獻(xiàn)，一句話：學(xué)無(wú)止境。謝 辭四年的大學(xué)生活即將劃上句號(hào)，而與我，卻是新征程的開始?；貞浰哪曷L(zhǎng)路，每一位師長(zhǎng)和親友都給了我默默的支持，并在迷途路上指引我方向，給我動(dòng)力。而今我將要邁開承重的腳步去追逐夢(mèng)想，去搏擊長(zhǎng)空。但對(duì)教我知識(shí)，勤勤懇懇的恩師們，卻難以忘懷。是你們將我此刻的不舍的思緒拉的太遠(yuǎn)太遠(yuǎn)雖然我不是你們最出色的學(xué)生，不是你們最值得稱贊的學(xué)生，但你們治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，思想深邃，視野雄闊的博學(xué)卻是我不竭的動(dòng)力。你們授人以魚不如授人以漁的教學(xué)方法讓我耳濡目染，潛移默化的使我樹立了更加深遠(yuǎn)的學(xué)術(shù)目標(biāo)，領(lǐng)

33、會(huì)了對(duì)待知識(shí)要有嚴(yán)密深思的想法。而黃老師就是這樣一位使我深深尊敬且愛戴的老師。不管是從論文題目的選定還是到論文寫作的指導(dǎo), 常常讓我有“山重水復(fù)疑無(wú)路,柳暗花明又一村的感覺。我想說，都是在您悉心的點(diǎn)撥之下,才讓我有思考后的頓徹頓悟。其次，我還要感謝父母。有句話說的好：焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)。感謝他們一如既往給予的幫助和關(guān)心，或許我平時(shí)的牢騷滿腹曾經(jīng)無(wú)形的傷害過你們，但感謝你們讓我依然感覺到愛的存在。我還要感謝同學(xué)，在我遇到困境時(shí)向我伸出援助之手，我只想說同窗之誼，我們社會(huì)再續(xù)！總之，是你們讓我看到了人間真情暖人心，鼓勵(lì)我時(shí)時(shí)刻刻努力，發(fā)奮向上，排除萬(wàn)難勇往直前。在論文即將完成之

34、際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，是你們師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友，給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！ 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。參考文獻(xiàn) 1 胡漢才單片機(jī)原理及其接口技術(shù)M北京:：清華大學(xué)出版社，2004年 2 吳金戍，沈慶陽(yáng)，郭庭吉8051單片機(jī)實(shí)踐與應(yīng)用M北京： 清華大學(xué)出版社，2002年 3 求是科技單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航M北京：人民郵電出版社，2004年 4 王化詳，M天津：天津大學(xué)出版社，2002年 5 榮俊昌新型電風(fēng)扇原理與維修M北京：高等教育出版社，2004年 6 王港元電工電子實(shí)踐

35、指導(dǎo)M江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2005年. 7謝志平，基于單片機(jī)控制的智能溫控風(fēng)扇JChina New Technologies and Products工 業(yè) 技 術(shù)，中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2021年附錄附錄1:本系統(tǒng)總電路圖：基于AT89C51單片機(jī)溫控電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)電路圖 附錄2：基于AT89C51單片機(jī)溫控電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)實(shí)物圖基于AT89C51單片機(jī)溫控電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)實(shí)物圖正面圖基于AT89C51單片機(jī)溫控電機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)實(shí)物圖反面圖附錄3：源程序#include<reg51.h>#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#

36、define uint unsigned int/sbit dj=P10;/電機(jī)控制端接口sbit DQ=P16;/溫度傳感器接口/按鍵接口/sbit key1=P35;/設(shè)置溫度sbit key2=P36;/溫度加sbit key3=P37;/溫度減/sbit w1=P24;sbit w2=P25;sbit w3=P26;sbit w4=P27;/共陰數(shù)碼管段選/uchar table22=0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F,0x77,0x7C,0x39,0x5E,0x79,0x71,0x40,0x38,0x76,0x00,0x

37、ff,0x37;/'-',L,H,滅,全亮，n 16-21uint wen_du; uchar gao,di;/pwmuint shang,xia; /比照溫度暫存變量uchar dang;/檔位顯示uchar flag;uchar zz;/計(jì)算溫度差uchar d1,d2,d3;/顯示數(shù)據(jù)暫存變量void delay(uint ms)uchar x;for(ms;ms>0;ms-)for(x=10;x>0;x-);void display()/顯示溫度w1=0;P0=tabled1;delay(10); /第1位P0=0x00;w1=1;delay(1); w2=

38、0;P0=table16;delay(10);/第2位P0=0x00;w2=1;delay(1);w3=0;P0=tabled2; delay(10);/第3位P0=0x00;w3=1;delay(1);w4=0;P0=tabled3;delay(10);/第4位P0=0x00;w4=1;delay(1);/*ds18b20延遲子函數(shù)晶振12MHz */ void delay_18B20(uint i)while(i-);/*ds18b20初始化函數(shù)*/void Init_DS18B20() uchar x=0; DQ=1; /DQ復(fù)位 delay_18B20(1); /稍做延時(shí) DQ=0;

39、/單片機(jī)將DQ拉低 delay_18B20(35); /精確延時(shí) 大于 480us DQ=1; /拉高總線 delay_18B20(14); x=DQ; /稍做延時(shí)后 如果x=0那么初始化成功 x=1那么初始化失敗 delay_18B20(20);/*ds18b20讀一個(gè)字節(jié)*/ uchar ReadOneChar()uchar i=0;uchar dat=0;for (i=8;i>0;i-) DQ=0; / 給脈沖信號(hào) dat>>=1; DQ=1; / 給脈沖信號(hào) if(DQ) dat|=0x80; delay_18B20(4); return(dat);/*ds18b20

40、寫一個(gè)字節(jié)*/ void WriteOneChar(uchar dat) uchar i=0; for (i=8;i>0;i-) DQ=0; DQ=dat&0x01; delay_18B20(5); DQ=1; dat>>=1;/*讀取ds18b20當(dāng)前溫度*/void ReadTemperature()uchar a=0;uchar b=0;uchar t=0;Init_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); / 跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0x44); / 啟動(dòng)溫度轉(zhuǎn)換display();/顯示溫度 / this message is very importantInit_DS18B20();WriteOneChar(0xCC); /跳過讀序號(hào)列號(hào)的操作WriteOneChar(0xBE); /讀取溫度存放器等共可讀9個(gè)存放器 前兩個(gè)就是溫度display();/顯示溫度a=ReadOneChar(); /