基于單片機(jī)溫控電風(fēng)扇-畢業(yè)論文

1、2021年度本科生畢業(yè)論文設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的溫控電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)學(xué) 院： 電子信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 通信技術(shù) 年 級(jí)： 2021級(jí) 學(xué)生姓名： 張志強(qiáng) 學(xué) 號(hào)： 08250336 導(dǎo)師及職稱： 林元乖副教授 2021年5月2021 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate Microcontroller-based temperature control fan designDepartment: College of Electronics and Information EngineeringMajor: C

2、omputer Science and TechnologyGrade: 2021Students Name: Zhang Student No.:08253036Tutor: Associate Professor Lin Yuanguai Finished by May, 2021畢業(yè)論文設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明本人所呈交的畢業(yè)論文設(shè)計(jì)是我在導(dǎo)師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文設(shè)計(jì)不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果。對(duì)本論文設(shè)計(jì)的研究做出重要奉獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說(shuō)明并表示謝意。 作者簽名： 日期： 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)授權(quán)使用說(shuō)明本論

3、文設(shè)計(jì)作者完全了解瓊州學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文設(shè)計(jì)的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保存論文設(shè)計(jì)并向相關(guān)部門送交論文設(shè)計(jì)的電子版和紙質(zhì)版。有權(quán)將論文設(shè)計(jì)用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文設(shè)計(jì)進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱。學(xué)?？梢怨颊撐脑O(shè)計(jì)的全部或局部?jī)?nèi)容。保密的論文設(shè)計(jì)在解密后適用本規(guī)定。 作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名：日期： 日期： 雷 闖 畢業(yè)論文設(shè)計(jì)辯論委員會(huì)(辯論小組)成員名單姓名職稱單位備注符曉芳副教授電子信息工程學(xué)院主席組長(zhǎng)蘇靜講師電子信息工程學(xué)院組員黃應(yīng)紅講師電子信息工程學(xué)院組員李坤鵬實(shí)驗(yàn)師電子信息工程學(xué)院辯論秘書摘 要生活中，我們經(jīng)常會(huì)使用到電風(fēng)扇。比方，在炎熱的夏天人們用電風(fēng)扇來(lái)降溫；在工業(yè)生產(chǎn)中，大

4、型機(jī)械用電風(fēng)扇來(lái)散熱等。但是當(dāng)環(huán)境溫度變化的時(shí)候，人工很難做到及時(shí)控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，也很難有效利用珍貴的電資源。隨著溫度控制的技術(shù)不斷開(kāi)展，溫控技術(shù)已經(jīng)完全滿足現(xiàn)代的日常生活和生產(chǎn)的要求，應(yīng)運(yùn)而生的溫控電風(fēng)扇也逐漸走進(jìn)了人們的生活中。溫控電風(fēng)扇可以根據(jù)環(huán)境溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇啟停與轉(zhuǎn)速，在實(shí)際生活的使用中，溫控電風(fēng)扇不僅可節(jié)省珍貴的電資源，也大大方便了人們的生活和生產(chǎn)。溫控風(fēng)扇是利用溫度的變化控制風(fēng)扇啟停及轉(zhuǎn)速的智能系統(tǒng)，在現(xiàn)代社會(huì)中的生產(chǎn)以及人們的日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)大型機(jī)械散熱系統(tǒng)中的風(fēng)扇、現(xiàn)在筆記本電腦上的廣泛應(yīng)用的智能CPU風(fēng)扇等。本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，采用單

5、片機(jī)為控制器，利用溫度傳感器DS18B20作為溫度采集元件，并根據(jù)采集到的溫度，通過(guò)一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)。根據(jù)檢測(cè)到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定的溫度比較實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)和停止，并能根據(jù)溫度的變化自動(dòng)改變風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)用LED八段數(shù)碼管顯示檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度。系統(tǒng)的預(yù)設(shè)溫度的設(shè)置是通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一個(gè)增大預(yù)設(shè)溫度，一個(gè)減小預(yù)設(shè)溫度。 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)；DS18B20；溫控；風(fēng)扇ABSTRACTIn life, we often use to electric fan. For example, in the hot summer people use

6、electric fan to cool; in industrial production, large-scale machinery use electric fan for cooling. But when the environmental temperature changes, artificial hard to timely control the speed of the fan, is also very difficult to effectively utilize valuable resources. With the development of techno

7、logy of temperature control, temperature control technology has been fully meet the modern daily life and production requirements, emerge as the times require temperature-controlled electric fan has gradually entered peoples life. Temperature control electric fan according to the ambient temperature

8、 automatic regulating electric fan start / stop and speed, in real life use, temperature-controlled electric fan not only can save valuable resources, also brings great convenience for peoples life and production.Temperature control fan in modern society production and peoples daily life have a wide

9、 range of applications, Such as industrial production of large mechanical cooling system of fan, now notebook computer on a wide range of application of intelligent CPU fan. This paper introduces the design of MCU based temperature control fan system, using SCM as the controller, use of temperature

10、sensor DS18B20 as a temperature acquisition component, and according to the collected temperature, through a Darlington reverse driving fan motor driver ULN2803. According to the detected temperature and a set temperature to achieve system comparison of fan motor for automatic start and stop, and ac

11、cording to temperature changes automatically change the fan motor speed, at the same time with the LED eight digital tube display the detected temperature and a set temperature. The preset temperature set by two independent buttons to achieve, The one increase the preset temperature, and the another

12、 one reduced the preset temperature.Key words: single chip microcomputer; DS18B20; temperature control; fan目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc325357531 第一章 前 言 PAGEREF _Toc325357531 h 1 HYPERLINK l _Toc325357532 第二章 整體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325357532 h 2 HYPERLINK l _Toc325357533 2.1 系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc

13、325357533 h 2 HYPERLINK l _Toc325357534 方案論證 PAGEREF _Toc325357534 h 2 HYPERLINK l _Toc325357535 2.2.1 溫度傳感器的選擇 PAGEREF _Toc325357535 h 3 HYPERLINK l _Toc325357536 2.2.2 控制核心的選擇 PAGEREF _Toc325357536 h 3 HYPERLINK l _Toc325357537 2.2.3 溫度顯示器件的選擇 PAGEREF _Toc325357537 h 4 HYPERLINK l _Toc325357538 2.

14、2.4 調(diào)速方式的選擇 PAGEREF _Toc325357538 h 4 HYPERLINK l _Toc325357539 第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325357539 h 6 HYPERLINK l _Toc325357540 3.1 系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc325357540 h 6 HYPERLINK l _Toc325357541 3.1.1 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc325357541 h 6 HYPERLINK l _Toc325357542 3.1.2 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803簡(jiǎn)介 PAGER

15、EF _Toc325357542 h 6 HYPERLINK l _Toc325357543 3.1.3 AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc325357543 h 7 HYPERLINK l _Toc325357544 3.1.4 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc325357544 h 9 HYPERLINK l _Toc325357545 電路設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325357545 h 10 HYPERLINK l _Toc325357546 3.2.1 開(kāi)關(guān)復(fù)位與晶振電路 PAGEREF _Toc325357546 h 10 HYPERLINK l _T

16、oc325357547 3.2.2 獨(dú)立按鍵連接電路 PAGEREF _Toc325357547 h 11 HYPERLINK l _Toc325357548 3.2.3 數(shù)碼管顯示電路 PAGEREF _Toc325357548 h 12 HYPERLINK l _Toc325357549 3.2.4 溫度采集電路 PAGEREF _Toc325357549 h 13 HYPERLINK l _Toc325357550 3.2.5 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路 PAGEREF _Toc325357550 h 14 HYPERLINK l _Toc325357551 3.2.6 電路總圖 PAGER

17、EF _Toc325357551 h 15 HYPERLINK l _Toc325357552 第四章 軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc325357552 h 17 HYPERLINK l _Toc325357553 4.1 程序設(shè)置 PAGEREF _Toc325357553 h 17 HYPERLINK l _Toc325357554 4.1.1 主要程序代碼 PAGEREF _Toc325357554 h 18 HYPERLINK l _Toc325357555 4.2 用Keil C51 編寫程序 PAGEREF _Toc325357555 h 20 HYPERLINK l _Toc

18、325357556 4.3 用Proteus進(jìn)行仿真 PAGEREF _Toc325357556 h 21 HYPERLINK l _Toc325357557 4.3.1 Proteus簡(jiǎn)介 PAGEREF _Toc325357557 h 21 HYPERLINK l _Toc325357558 4.3.2 本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真 PAGEREF _Toc325357558 h 22 HYPERLINK l _Toc325357559 第五章 系統(tǒng)調(diào)試 PAGEREF _Toc325357559 h 26 HYPERLINK l _Toc325357560 5.1 軟件調(diào)試 PAGER

19、EF _Toc325357560 h 26 HYPERLINK l _Toc325357561 5.1.1 按鍵顯示局部的調(diào)試 PAGEREF _Toc325357561 h 26 HYPERLINK l _Toc325357562 5.1.2 傳感器DS18B20溫度采集局部調(diào)試 PAGEREF _Toc325357562 h 26 HYPERLINK l _Toc325357563 5.1.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路局部調(diào)試 PAGEREF _Toc325357563 h 27 HYPERLINK l _Toc325357564 5.2 硬件調(diào)試 PAGEREF _Toc325357564 h 2

20、7 HYPERLINK l _Toc325357565 5.2.1 按鍵顯示局部的調(diào)試 PAGEREF _Toc325357565 h 27 HYPERLINK l _Toc325357566 5.2.2 傳感器DS18B20溫度采集局部調(diào)試 PAGEREF _Toc325357566 h 27 HYPERLINK l _Toc325357567 5.2.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路局部調(diào)試 PAGEREF _Toc325357567 h 28 HYPERLINK l _Toc325357568 5.3 系統(tǒng)功能 PAGEREF _Toc325357568 h 28 HYPERLINK l _Toc32

21、5357569 5.3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能 PAGEREF _Toc325357569 h 28 HYPERLINK l _Toc325357570 5.3.2 系統(tǒng)功能分析 PAGEREF _Toc325357570 h 28 HYPERLINK l _Toc325357571 第六章 結(jié)束語(yǔ) PAGEREF _Toc325357571 h 30 HYPERLINK l _Toc325357572 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc325357572 h 31 HYPERLINK l _Toc325357573 附 錄 PAGEREF _Toc325357573 h 32 HYPERLINK

22、 l _Toc325357574 致 謝 PAGEREF _Toc325357574 h 34第一章 前 言在現(xiàn)代的生活和生產(chǎn)中，電風(fēng)扇被廣泛的使用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，如夏天人們使用的散熱風(fēng)扇、工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械中的散熱風(fēng)扇以及現(xiàn)在筆記本電腦上廣泛使用的智能CPU風(fēng)扇等。而隨著溫度控制技術(shù)的開(kāi)展，為了降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音以及節(jié)省能源等，溫度控制風(fēng)扇越來(lái)越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。在先階段，溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一定的成效，可以使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)無(wú)極調(diào)速，當(dāng)環(huán)境溫度升高到到一定時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，并隨著環(huán)境溫度的升高自動(dòng)加快風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，當(dāng)環(huán)境溫度降到一定時(shí)能自動(dòng)停止風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)

23、智能控制。本文設(shè)計(jì)了由ATMEL公司的8052系列單片機(jī)AT89C52作為控制器，采用DALLAS公司的溫度傳感器DS18B20作為溫度采集元件，并通過(guò)一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)使系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度動(dòng)態(tài)顯示在LED數(shù)碼管上。根據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度的比較，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)與停止以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。第二章 整體方案設(shè)計(jì)2.1 系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)AT89C52進(jìn)行處理，在LED數(shù)碼管上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。其中預(yù)設(shè)溫度值只能為整數(shù)

24、形式，檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。同時(shí)采用PWM脈寬調(diào)制方式來(lái)改變直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速。并通過(guò)兩個(gè)按鍵改變預(yù)設(shè)溫度的大小，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)降低預(yù)設(shè)溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2-1所示。AT89C52溫度顯示DS18B20復(fù)位晶振獨(dú)立按鍵PWM驅(qū)動(dòng)電路直流電機(jī)圖2-1 系統(tǒng)構(gòu)成框圖方案論證本設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的溫度控制，使風(fēng)扇電機(jī)能根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)啟動(dòng)和停止以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)，需要比較高的溫度變化分辨率以及穩(wěn)定可靠的換擋停機(jī)控制部件。 溫度傳感器的選擇在本設(shè)計(jì)中，溫度傳感器的選擇有一下兩種方案：方案一：使用數(shù)字式的DS18B20集成溫度傳感器作為溫度檢測(cè)的核心元件，由

25、其檢測(cè)并直接輸出數(shù)字信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理。方案二：使用熱敏電阻作為檢測(cè)溫度的核心元件，并通過(guò)運(yùn)算放大器放大，由于熱敏電阻會(huì)隨溫度變化而變化，進(jìn)而產(chǎn)生輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。對(duì)于方案二，采用熱敏電阻作為溫度檢測(cè)元件，有價(jià)格廉價(jià)，元件容易購(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但是熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不太敏感，在信號(hào)采集、放大以及轉(zhuǎn)換的過(guò)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，其自身對(duì)溫度的變化存在較大的誤差，雖然可以通過(guò)一定電路來(lái)修正，但這個(gè)不僅將使電路變得更加復(fù)雜，而且在人體所處環(huán)境溫度變化過(guò)程中難以檢測(cè)到小的溫

26、度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案一，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外界放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因數(shù)，溫度誤差變的很小，并且由于其檢測(cè)溫度的原理與熱敏電阻檢測(cè)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)化成數(shù)字量直接輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)，又由于該溫度傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)，與單片機(jī)的接口變的非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力強(qiáng)，因此該方案適用于本系統(tǒng)。 控制核心的選擇在本設(shè)計(jì)中采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心，通過(guò)軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其I/O口輸出控制信號(hào)。AT89C52單片機(jī)工作電壓低，性能高，片內(nèi)含8k字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器

27、ROM和256字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，單片機(jī)價(jià)格廉價(jià)，適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)。 溫度顯示器件的選擇方案一：應(yīng)用動(dòng)態(tài)掃描的方式，采用LED共陰極數(shù)碼管顯示溫度。方案二：采用LCD液晶顯示屏顯示溫度。對(duì)于方案一，該方案本錢很低，顯示溫度明確醒目，即使在黑暗空間也能清楚看見(jiàn)，功耗極低，同時(shí)溫度顯示程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，因而這種方式得到了廣泛的應(yīng)用。但缺乏的地方是它采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式，各個(gè)LED數(shù)碼管是逐個(gè)點(diǎn)亮的，因此會(huì)產(chǎn)生閃爍 ，但由于人眼的視覺(jué)暫留時(shí)間為20ms，故當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)，人眼不會(huì)感覺(jué)到閃爍，因此只要掃描頻率設(shè)置得到即可采用該方案。對(duì)于方案二

28、，液晶顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，其不僅能顯示字符甚至圖形，這是LED數(shù)碼管無(wú)法比較的。但是液晶顯示模塊的元件價(jià)格昂貴，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也較復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的角度考慮，本系統(tǒng)采用方案一。2 調(diào)速方式的選擇方案一：采用單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)PWM脈沖寬度調(diào)制調(diào)速方法。PWM的英文全稱是：Pulse Width Modulation的縮寫，它是按一定的規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，一調(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，最常用的是以矩形波PWM信號(hào)，早控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM波的占空比。占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比。在控制電機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，轉(zhuǎn)速就越快，假設(shè)全為

29、高電平，占空比為100%時(shí)，轉(zhuǎn)速到達(dá)最大。用單片機(jī)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電平取反，使其變成低電平，然后再延時(shí)一定時(shí)間；當(dāng)?shù)碗娖窖訒r(shí)時(shí)間到時(shí)，再對(duì)I/O電平取反，使其變成高電平，如此循環(huán)即可得到PWM信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中采用了此方法。2利用定時(shí)器?？刂品椒ㄅc1相同，只是在該方法中利用單片機(jī)的定時(shí)器來(lái)定時(shí)進(jìn)行上下電平的轉(zhuǎn)變，而不是用軟件延時(shí)。但是此方法編程相對(duì)復(fù)雜。3利用單片機(jī)自帶的PWM控制器。在STC12系列單片機(jī)中自身帶有PWM控制器，但本系統(tǒng)所應(yīng)用到的AT89C52單片機(jī)無(wú)此功能。對(duì)于方案一，該方案能夠直接實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電機(jī)的無(wú)極調(diào)

30、速，速度變化靈敏，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片的價(jià)格較高，與其溫控狀態(tài)下無(wú)極調(diào)速功能相比價(jià)格較高。對(duì)于方案二，相對(duì)于其他用硬件或是軟件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速而言，采用PWM用純軟件的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速過(guò)程，具有更大的靈活性，并大大降低了本錢，能夠充分發(fā)揮單片機(jī)的功能，對(duì)于簡(jiǎn)單速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。綜合考慮選用方案二。第三章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要器件包括DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機(jī)、五位LED共陰數(shù)碼管、風(fēng)扇直流電機(jī)，達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。輔助元件包括電阻、電容、電源、按鍵、撥碼開(kāi)關(guān)等。3.1 系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介DS

31、18B20數(shù)字溫度傳感器，是采用美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微型處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。DS18B20的主要特征：測(cè)量的結(jié)果直接以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，以“一線總線方式串行傳給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；溫度測(cè)量范圍在-55+125之間，在-10+85時(shí)精確度為；可檢測(cè)溫度分辨率為912位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為，和，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；它單線接口的獨(dú)特性，使它與微處理器連接時(shí)僅需一條端口線即可

32、實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向通信；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，即多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫的功能；工作電壓范圍寬，其范圍在3.05.5V。DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四局部：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。其管腳有三個(gè)，其中DQ為數(shù)字信號(hào)端，GND為電源地，VDD為電源輸入端。 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803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。在本系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路中，選用達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803來(lái)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)。ULN2803在使用時(shí)接口簡(jiǎn)單，操作方便，可為電機(jī)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，它實(shí)際

33、上是一個(gè)集成芯片，單塊芯片可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)電機(jī)。每個(gè)電機(jī)由單片機(jī)的一個(gè)I/O口輸出的為5V的TTL信號(hào)。UNL2803由8個(gè)NPN達(dá)林頓晶體管組裝而成，共18個(gè)引腳，引腳18分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸入端，輸入信號(hào)可直接是TTL或是CMOS信號(hào)；引腳1118分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸出端；引腳9為接地線，引腳10為電源輸入。當(dāng)輸入TTL信號(hào)為5V或CMOS信號(hào)為615V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫度范圍為070。本系統(tǒng)選用的電機(jī)為12V直流無(wú)刷電機(jī)，可用ULN2803來(lái)驅(qū)動(dòng)。3.1.3 AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介AT89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的一

34、個(gè)低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)器件采用ATMEL公司的非易失性、高密度存儲(chǔ)技術(shù) ，與標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)兼容，同時(shí)片內(nèi)設(shè)置有通用8位中央處理器和8k字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器ROM以及256字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，在許多較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中AT89C52單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳，各引腳介紹如下：VCC：+5V電源線；GND：接地線。P0口：P0.7P0.0，這組引腳共8條，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位。這8條引腳共有兩種不同的功能，分別適用于兩種不同的情況。第一種情況是單片機(jī)不帶片外存儲(chǔ)器，P0可以作為通用I/O口使用，P0.7P0.0用于傳送

35、CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，此時(shí)它需外接一上拉電阻才能正常工作。第二種情況是單片機(jī)帶片外存儲(chǔ)器，其各個(gè)引腳在CPU訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部含有上拉電阻的8位雙向I/O口。它也可作為通用的I/O口使用，與P0口一樣用于傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，所不同的是它片內(nèi)含上拉電阻而P0口沒(méi)有，故P0口在做該用途時(shí)需外接上拉電阻而P1口那么不需要。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口用于輸入片內(nèi)EPROM的低8位地址。P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部含有上拉電阻的8位雙向I/O口，它可以作為通用I/O口使用，傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)，同

36、時(shí)可與P0口的第二功能配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)單元，但此時(shí)不能傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。在一些型號(hào)的單片機(jī)中，P2口還可以配合P1口傳送內(nèi)部EPROM的12位地址中的4位地址。P3口：P3口引腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，它也可以作為普通的I/O口使用，傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，P3口也作為一些特殊功能端口使用，如圖3-1所示。P3.0：RXD串行數(shù)據(jù)接受口，P3.1：TXD串行數(shù)據(jù)發(fā)送口P3.2： (外部中斷0輸入)，：外部中斷1輸入P3.4：T0計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入，P3.5：T1計(jì)時(shí)器1外部輸入：外部RAM寫選通信號(hào)：

37、外部RAM讀選通信號(hào) 圖3-1 AT89C52單片機(jī)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)器周期的高電平狀態(tài)。ALE/線上輸出一個(gè)高電位脈沖，其下降沿用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出P0.7P0.0引腳線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)在ALE/線上輸出頻率為1/6晶振頻率的脈沖序列。:外部程序存儲(chǔ)器ROM的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。/VPP：允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器/編程電源線，當(dāng)保持低電平時(shí)，那么在此期間允許使用片外程序存儲(chǔ)

38、器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)保持高電平時(shí)，那么允許使用片內(nèi)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和XTAL2：片內(nèi)震蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微電容，即用來(lái)連接單片機(jī)片內(nèi)OSC的定時(shí)反應(yīng)回路。 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介本系統(tǒng)選用五個(gè)LED數(shù)碼管來(lái)進(jìn)行溫度顯示。LED又稱為數(shù)碼管，它主要有8段發(fā)光二極管組成的不同組合，其中ag為數(shù)字和字符顯示段，dp為小數(shù)點(diǎn)的顯示，通過(guò)ag這7個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮的不同組合，可以顯示09和AF共16個(gè)數(shù)字和字母。LED數(shù)碼管可以分為共陰極和共陽(yáng)極兩種結(jié)構(gòu)，如圖3-2a和圖3-2b所示。共陰極結(jié)構(gòu)把8個(gè)發(fā)光二極管

39、陰極連接在一起，共陽(yáng)極結(jié)構(gòu)是把8個(gè)發(fā)光二極管陽(yáng)極連接在一起。通過(guò)單片機(jī)引腳輸出上下電平，可使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字或字母，這種使數(shù)碼管顯示字形的數(shù)據(jù)稱字形碼，又稱段選碼。 數(shù)碼管引腳 a.共陰極 圖3-2 七段LED數(shù)碼管表3-1 七段LED的段選碼表顯示字符共陰極段碼共陽(yáng)極段碼顯示字符共陰極段碼共陽(yáng)極段碼03FHC0H87FH80H106HF9H96FH90H25BHA4HA77H88H34FHB0HB7FH83H466H99HC39HC6H56DH92HD3FHA1H67DH82HE79H86H707HF8HF71H8EH一個(gè)共陰極數(shù)碼管接至單片機(jī)的電路，要想顯示“7，須a、b、c這3個(gè)顯示

40、段發(fā)光即這3個(gè)字段為高電平只要在P0口輸入0000011107H即可。這里07H即為數(shù)字7的段選碼。字形與段選碼的關(guān)系見(jiàn)表3-1所示。 開(kāi)關(guān)復(fù)位與晶振電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，出單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展I/O接口電路也需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。單片機(jī)上的XTAL1和XTAL2用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來(lái)連接單片機(jī)內(nèi)OSC的定時(shí)反應(yīng)回路。笨設(shè)計(jì)中開(kāi)關(guān)復(fù)位與晶振電路如圖3-3所示，當(dāng)按下按鍵開(kāi)關(guān)S1時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位一次。其中電容C1、C2為33pF，C3為10uF，電阻R2、R3阻值為10k，晶振頻率為12MHz。圖3-3 系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路 獨(dú)立按鍵

41、連接電路按鍵包括兩個(gè)獨(dú)立按鍵S2和S3，一端與單片機(jī)的P1.3和P1.4口連接，另一端接地，當(dāng)按下任一鍵時(shí)，P1口讀取低電平有效。系統(tǒng)上電后，進(jìn)入按鍵掃描子程序，以查詢的方式確定各按鍵，完成溫度初值的設(shè)定。其中按鍵S2為加按鍵，每按一次，系統(tǒng)對(duì)最初設(shè)定值加一，按鍵S3為減按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對(duì)初定值進(jìn)行減一計(jì)算。其連線圖如圖3-4所示。圖3-4 獨(dú)立按鍵連接電路 數(shù)碼管顯示電路本設(shè)計(jì)制作中選用5位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊，它和單片機(jī)硬件的接口如圖3-5所示。其中前3位數(shù)碼管DS1、DS2、DS3用于顯示溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集到的溫度，可精確到，顯示范圍為099.9攝氏度；后2位數(shù)碼管DS4、

42、DS5用于顯示系統(tǒng)設(shè)置的初值溫度，只能顯示整數(shù)的溫度值，顯示范圍為099攝氏度。5位數(shù)碼管的段選a、b、c、d、e、f、g、dp線分別與單片機(jī)的P0.0P0.7口連接，其中P0口需要接一10K的上拉電阻，以使單片機(jī)的P0口能夠輸出上下電平。5位數(shù)碼管的位選W1W5分別與單片機(jī)的P2.0P2.4口相連接，只要在P2.0P2.4口任一位中輸出低電平，那么選中與該位相連的數(shù)碼管。圖3-5 數(shù)碼管顯示電路 溫度采集電路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)先設(shè)置有與-55相應(yīng)的

43、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，那么表示測(cè)量的溫度值高于-55，被預(yù)置在-55的溫度存放器中的值就加1，然后這個(gè)過(guò)程不斷反復(fù)，知道高溫系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。此時(shí)溫度存放器中的值即為被測(cè)溫度值，這個(gè)值以16位二進(jìn)制的形式存放在存儲(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)用的斜率累加器進(jìn)行補(bǔ)償。DS18B20在使用時(shí)，一般都采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只須將DS18B20信號(hào)線與單片機(jī)1位I/O線相連，且單片機(jī)的1位I/O線可掛多個(gè)DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。本設(shè)計(jì)中將DS1

44、8B20接在P1.7口實(shí)現(xiàn)溫度的采集，其與單片機(jī)的連接如圖3-6所示。圖3-6 溫度采集電路 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的I/O口輸出PWM脈沖，通過(guò)一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)12V的直流無(wú)刷電機(jī)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。按鍵控制設(shè)置溫度，通過(guò)軟件向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過(guò)P1.7口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，經(jīng)過(guò)ULN2803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)

45、重新啟動(dòng)。電路圖如圖3-7所示，風(fēng)扇電機(jī)的一端接12V電源，另一端ULN2803的OUT7引腳，ULN2803的IN7引腳與單片機(jī)的P3.1引腳相連，通過(guò)控制單片機(jī)的P3.1引腳輸出PWM信號(hào)，由此控制風(fēng)扇直流電機(jī)的速度與啟停。圖3-7 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路系統(tǒng)選用的風(fēng)扇電機(jī)為12直流無(wú)刷電機(jī)，達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803輸入TTL信號(hào)為5V或CMOS信號(hào)為615V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫度范圍為070。本系統(tǒng)中單片機(jī)I/O口輸出的TTL信號(hào)為5V，因此此風(fēng)扇電機(jī)可以用ULN2803來(lái)驅(qū)動(dòng)。 電路總圖電路總圖主要包括系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路、獨(dú)立按鍵連接電路、數(shù)碼

46、管顯示電路、溫度采集電路、風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路等，如圖3-8所示。圖3-8 電路總圖第四章 軟件設(shè)計(jì)4.1 程序設(shè)置程序設(shè)計(jì)局部主要包括主程序、DS18B20初始化函數(shù)、DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)、溫度讀取函數(shù)、按鍵掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)、溫度處理函數(shù)以及風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)。DS18B20初始化函數(shù)完成對(duì)DS18B20的初始化；DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)完成對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)采集；溫度讀取函數(shù)完成主機(jī)對(duì)溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)換算，按鍵掃描函數(shù)那么根據(jù)需要完成初值的加減設(shè)定；溫度處理函數(shù)對(duì)采集到的溫度進(jìn)行分析處理，為電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化提供條件；風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)那么根據(jù)溫度的數(shù)值完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速及啟

47、停的控制。主程序流程圖如圖4-1所示。開(kāi)始程序初始化調(diào)用DS18B20初始化函數(shù)調(diào)用DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)調(diào)用溫度讀取函數(shù)調(diào)用按鍵掃描函數(shù)調(diào)用數(shù)碼管顯示函數(shù)調(diào)用溫度處理函數(shù)調(diào)用風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)結(jié)束圖4-1 主程序圖 主要程序代碼1、按鍵掃描程序void keyscan(void) if(key1=0) dmsec(5); if(key1=0) sheding+; if(sheding=100) sheding=20; while(!key1); else if(key2=0) dmsec(5); if(key2=0) sheding-; if(sheding=0) sheding=20;w

48、hile(!key2);2、溫度處理程序void deal(uint tmp) /溫度處理 if(tmpsheding)&(tmpsheding+5)&(tmpsheding+10)&(tmp=(sheding+15) gaonum=3; dinum=1; else gaonum=4; dinum=0;4.2 用Keil C51 編寫程序Keil C51是美國(guó)Keil Software公司開(kāi)發(fā)的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言的軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與單片機(jī)匯編語(yǔ)言相比，C語(yǔ)言不僅語(yǔ)句簡(jiǎn)單靈活，而且編寫的函數(shù)模塊可移植性強(qiáng)，因而易學(xué)易用，效率高。隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)技術(shù)的不斷開(kāi)展，從普遍使用匯編語(yǔ)言到逐漸使用高級(jí)語(yǔ)

49、言開(kāi)發(fā)，單片機(jī)的開(kāi)發(fā)軟件也在不斷開(kāi)展，Keil軟件是目前使用較多的MCS-51系列單片機(jī)開(kāi)發(fā)的軟件。Keil C51軟件不僅提供了豐富的庫(kù)函數(shù)，而且它強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具為程序編輯調(diào)試帶來(lái)便利，在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能表達(dá)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。早使用時(shí)要先建立一個(gè)工程，然后再添加文件并編寫程序，編寫好后在編輯調(diào)試。Keil C51的使用界面如圖3-2所示。圖4-2 Keil C51的使用界面4.3 用Proteus進(jìn)行仿真 Proteus簡(jiǎn)介Proteus軟件是來(lái)自英國(guó)Labcenter electionics公司的EDA工具軟件。Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，它不僅和其他EDA工

50、具一樣有原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能，而且更重要的功能是，它的電路仿真是互動(dòng)的，可以根據(jù)仿真實(shí)時(shí)觀察到現(xiàn)象驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性及準(zhǔn)確性并及時(shí)改變程序代碼、原理圖連接以及元件屬性等。它還能配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器來(lái)顯示和輸出，如示波器、邏輯分析儀等，效果很好。Proteus有4個(gè)功能模塊：智能原理圖設(shè)計(jì)、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能以及實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。其內(nèi)部元件庫(kù)含有豐富的元件，支持總線結(jié)構(gòu)以及智能化的連線功能；支持主流CPU如ARM、8051/52、AVR及通用外設(shè)模型的實(shí)時(shí)仿真等，為單片機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用等帶來(lái)極大的便利。軟件的使用主界面如圖4-3所示。圖4-3

51、Proteus使用主界面 本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真首先啟動(dòng)Proteus軟件并建立一工程，然后根據(jù)原理圖調(diào)出相應(yīng)的元件，再根據(jù)要求改變各元件的屬性并把各個(gè)元件按原理圖連接起來(lái)。在原理圖繪制連接好后再把編譯好的程序加載到AT89C52單片機(jī)中。最后再根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能分布進(jìn)行仿真。把溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為+14.3 r/s，如圖4-4所示。 圖4-4 仿真效果圖一把溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始仿

52、真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為+23.4 r/s，如圖4-5所示。 圖4-5 仿真效果圖二把溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為，用按鍵S2調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度。點(diǎn)擊開(kāi)始按鈕，系統(tǒng)開(kāi)始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為+ r/s，如圖4-6所示。 圖4-6 仿真效果圖三在上一步仿真的根底上溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為23攝氏度，用按鍵S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度至31攝氏度，此時(shí)可知預(yù)設(shè)溫度大于溫度傳感器檢測(cè)到的溫度，觀察到直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸變慢，最后轉(zhuǎn)速變?yōu)?，符合系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，如圖4-7所示。 圖4-7 仿真效果圖四通過(guò)

53、以上仿真可以看出，直流風(fēng)扇電機(jī)在系統(tǒng)設(shè)定的溫度一定情況下，其轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度溫度傳感器檢測(cè)到的溫度的增加而增大。當(dāng)環(huán)境溫度低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的功能。當(dāng)然，在此沒(méi)有實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的無(wú)極調(diào)速，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是電機(jī)在隨環(huán)境溫度變化的四個(gè)等級(jí)的速度變化，環(huán)境溫度在一定小范圍內(nèi)變化時(shí)，風(fēng)扇直流電機(jī)轉(zhuǎn)速是不變的，只有超過(guò)了設(shè)定的某一界限時(shí)轉(zhuǎn)速才會(huì)變化。第五章 系統(tǒng)調(diào)試5.1 軟件調(diào)試 按鍵顯示局部的調(diào)試起初根據(jù)設(shè)計(jì)編寫的系統(tǒng)程序：程序的按鍵接口采用P1口，數(shù)碼管現(xiàn)實(shí)采用P0控制LED的段碼，P2口控制LED的位碼，從而實(shí)現(xiàn)按鍵功能以及數(shù)碼管的顯示。經(jīng)過(guò)編譯沒(méi)有出錯(cuò)，但

54、在仿真調(diào)試時(shí)，數(shù)碼管顯示的只是亂碼，沒(méi)有正確的顯示溫度，按鍵功能也不靈的，當(dāng)按鍵按下時(shí)，顯示并不變化。經(jīng)過(guò)查找分析，發(fā)現(xiàn)按鍵掃描程序沒(méi)有按鍵消抖局部，按鍵在按下與松手時(shí)，都會(huì)有一定程序的抖動(dòng)，從而可能使單片機(jī)做出錯(cuò)誤的判斷，導(dǎo)致按鍵條件預(yù)設(shè)溫度時(shí)失靈，甚至根本不工作。因此必須在按鍵掃描程序中參加消抖局部，即在按鍵按下與松手時(shí)參加延時(shí)判斷，以檢測(cè)按鍵是否真的按下或已完全松手。數(shù)碼管不能正確的顯示，主要是因?yàn)樗袛?shù)碼管的段碼都由P0口傳送，而數(shù)碼管顯示又采用了動(dòng)態(tài)掃描的方式，但在程序中卻沒(méi)有設(shè)置顯示段碼的暫存器，導(dǎo)致當(dāng)P0口傳送段碼時(shí)發(fā)生混亂，不能正確識(shí)別段碼。應(yīng)在系統(tǒng)中參加鎖存器，或是在程序中設(shè)

55、定存儲(chǔ)段碼的空間。在按鍵參加了消抖程序，數(shù)碼管顯示程序中參加了段碼的存儲(chǔ)空間后，數(shù)碼管能夠正常的顯示，按鍵也能正常的工作，到達(dá)了較好的效果。 傳感器DS18B20溫度采集局部調(diào)試由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，為軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來(lái)了極大的方便，體積小、低功耗、高精度為控制電機(jī)的精度和穩(wěn)定提供了可能。軟件設(shè)計(jì)采用了P1.7口為數(shù)字溫度輸入口，但是需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后才能顯示，從而多了溫度轉(zhuǎn)換程序。通過(guò)軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度的連續(xù)檢測(cè)，由于硬件LED個(gè)數(shù)的限制，只顯示了預(yù)設(shè)溫度的整數(shù)局部。在溫度轉(zhuǎn)換程序中，為了能夠正確的檢測(cè)到并顯示溫控的小數(shù)位，程序中把檢測(cè)到的

56、溫度與10 相乘后，再按一個(gè)三位的整數(shù)來(lái)處理。如果把19.7變成197來(lái)處理，這樣為程序的編寫帶來(lái)了方便。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路局部調(diào)試本設(shè)計(jì)中，采用了達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，其可驅(qū)動(dòng)八個(gè)直流電機(jī)，本系統(tǒng)僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)。軟件設(shè)置了P3.1口輸出不同的PWM波形，通過(guò)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)軟件中程序設(shè)定，根據(jù)不同溫度輸出不同的PWM波，從而得到不同的占空比控制風(fēng)扇直流電機(jī)。程序?qū)崿F(xiàn)了P3.1口的PWM波形輸出，當(dāng)外界溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)或停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外界溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高或是自動(dòng)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，且外界溫度與設(shè)置溫度的差值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速就

57、越高，即占空比增加。本系統(tǒng)中風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)四級(jí)調(diào)速。通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度值的比較，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換。當(dāng)檢測(cè)到的溫度比預(yù)設(shè)的溫度每增加5攝氏度，風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速增加一級(jí)。5.2 硬件調(diào)試 按鍵顯示局部的調(diào)試系統(tǒng)按鍵局部實(shí)現(xiàn)了以下功能：按下P1.3口鍵，LED的后兩位顯示溫宿值增一；按下P1.4口鍵，LED的后兩位顯示溫度值減一。調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)了當(dāng)按鍵時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí)，設(shè)置的溫度值不是增一或者減一，而是增加后減少了及幾個(gè)值，出現(xiàn)這種情況的主要原因可能是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)造成，改良方法為將對(duì)應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加，但也不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，否那么將出現(xiàn)按鍵無(wú)效的情形。系統(tǒng)顯示局部

58、實(shí)現(xiàn)了以下功能：LED顯示的前三位實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度整數(shù)局部與小數(shù)局部的連續(xù)顯示，LED的后兩位能根據(jù)按鍵的調(diào)整顯示所需的設(shè)計(jì)溫度。且LED的顯示效果很好，很穩(wěn)定。 傳感器DS18B20溫度采集局部調(diào)試將DS18B20芯片接在系統(tǒng)板對(duì)應(yīng)的P1.7口，通過(guò)插針在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)板的右下側(cè)三口即為對(duì)應(yīng)的VCC、P1.7和GND，可將芯片直接插在該插件上，因此極為方便。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證DS18B20是否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏住芯片，即可發(fā)現(xiàn)LED顯示的前兩位溫度也迅速升高，驗(yàn)證了DS18B20能在系統(tǒng)板上工作。由于DS18B20為3個(gè)引腳，因此在調(diào)試過(guò)程中因注意各個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)位置，以免其接反而使芯片

59、不能正常工作甚至燒毀芯片。 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路局部調(diào)試系統(tǒng)本局部的設(shè)計(jì)中重在軟件設(shè)計(jì)，因?yàn)橥鈬尿?qū)動(dòng)電路只是將送來(lái)的PWM信號(hào)放大從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)軟件設(shè)置在P3.1口輸出是電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的PWM占空比，當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，假設(shè)此時(shí)用高于環(huán)境溫度的熱源靠近芯片DS18B20時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在升高，并越來(lái)越快，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定值時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不再升高；將熱源遠(yuǎn)離芯片DS18B20時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速開(kāi)始下降，轉(zhuǎn)速到達(dá)一定值時(shí)，假設(shè)將環(huán)境溫度升高到環(huán)境溫度以上，發(fā)現(xiàn)電機(jī)又停止了轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)采用的直流電機(jī)為12V的額定電壓，而驅(qū)動(dòng)電路在采用單片機(jī)電源時(shí)的輸出電壓最高不過(guò)5V，因此在調(diào)試過(guò)程

60、中只采用了5V的直流電機(jī)來(lái)調(diào)試，且得到了可觀的控制效果。5.3 系統(tǒng)功能 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境溫度的變化，然后根據(jù)環(huán)境溫度變化來(lái)控制風(fēng)扇直流電機(jī)輸入占空比的變化，從而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，也可根據(jù)按鍵調(diào)節(jié)不同設(shè)置溫度，再由環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值來(lái)控制電機(jī)。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)；當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)輸出口輸出不同占空比的PWM信號(hào)，控制電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值的增加電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高。系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度與設(shè)置溫度，并能通過(guò)按鍵調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。 系統(tǒng)功能分析系統(tǒng)總體上由五局部組成，即按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯