溫控電風(fēng)扇畢業(yè)論文

1、本科生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）系（院）物理與電子工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息工程 論文題目 溫控電風(fēng)扇 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 完成日期：2013 年 3 月溫控風(fēng)扇物理與電子工程學(xué)院 電子信息工程 摘要溫控風(fēng)扇系統(tǒng)采用51系列單片機(jī)stc89c52作為主控器，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)處理后通過達(dá)林頓管uln2003來驅(qū)動(dòng)直流風(fēng)扇的電機(jī)。根據(jù)采集的實(shí)時(shí)溫度，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的自起自停。溫控風(fēng)扇系統(tǒng)擁有自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式來調(diào)節(jié)風(fēng)速，同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)有5個(gè)不同檔位,以及通過st188反射式紅外光電傳感器檢測(cè)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并在lcd1602液晶屏上顯示溫度及檔位。關(guān)鍵詞ds18b20

2、 自動(dòng)調(diào)速 自啟自停引言隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技也是日益進(jìn)步，越來越多的產(chǎn)品趨向智能化、自動(dòng)化，這不僅是未來發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)也是節(jié)約資源所必須的。所以無論是什么產(chǎn)品，都盡量的提高能源利用率，響應(yīng)可持續(xù)發(fā)展國策?，F(xiàn)代社會(huì)中，風(fēng)扇被廣泛的運(yùn)用在各個(gè)領(lǐng)域，傳統(tǒng)的風(fēng)扇設(shè)計(jì)，僅需通電就可使用，不論是有沒有人在場(chǎng)使用、環(huán)境溫度是高是低的情況下都只會(huì)機(jī)械性地以一恒定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，這種不合理的設(shè)計(jì)不僅浪費(fèi)資源而且使用也不方便。而現(xiàn)階段智能風(fēng)扇可以根據(jù)環(huán)境溫度的高低自行改變轉(zhuǎn)速，可以自起自停，同時(shí)也可以滿足人們手動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使人們使用起來更方便。這樣的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，不僅在公共場(chǎng)合、工廠等地適用，而且在家居生活中

3、也適用，特別是它的人性化設(shè)計(jì)，不僅滿足了人們對(duì)于風(fēng)扇的需求，也便捷了人們手動(dòng)換擋的繁瑣，此系統(tǒng)設(shè)計(jì)成本也低，便于推廣。它的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代社會(huì)人們的生活帶來了諸多便利，在提高人們的生活質(zhì)量、生產(chǎn)效率的同時(shí)并在一定程度上達(dá)到環(huán)保節(jié)能的功效。1 整體方案設(shè)計(jì)1.1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)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)stc89c52進(jìn)行處理，在lcd1602數(shù)碼管上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及檔位,ds18b20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)制方式來改變直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后再通過st188測(cè)試風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)中設(shè)有自動(dòng)調(diào)速和手動(dòng)

4、調(diào)速兩種模式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1-1：圖1-1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖1.2 方案論證1.2.1 單片機(jī)選擇方案一：采用stc89c52作為系統(tǒng)的控制器。stc89c52是一種高性能、低功耗cmos8位微控制器，具有8k系統(tǒng)可編程flash存儲(chǔ)器。該單片機(jī)算術(shù)運(yùn)算功能強(qiáng)，軟件編程靈活、自由度大，可通過軟件編程實(shí)現(xiàn)各種算法和邏輯控制，并有體積小、功耗低、技術(shù)成熟和成本低等優(yōu)點(diǎn)。方案二：mc9s12xs128是”飛思卡爾”公司推出的s12系列微控制器中的一款增強(qiáng)型16位微控制器。其集成度高，片內(nèi)支援豐富，接口模塊包括spi、sci、i2c、a/d、pwm等2。它在汽車電子、工業(yè)控制、中高擋機(jī)電產(chǎn)品等應(yīng)用領(lǐng)域

5、具有廣泛的用途，但由于成本價(jià)高，編程操作工序復(fù)雜,體積還較大。基于以上分析擬訂方案一，由stc89c52作為控制核心，對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理和顯示、電機(jī)控制。1.2.2 溫度傳感器選擇方案一：ds18b20數(shù)字溫度傳感器。ds18b20是美國dallas半導(dǎo)體公司繼ds1820之后新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。該器件溫度分辨力極高，而且在對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集后直接輸出數(shù)字量，簡化了系統(tǒng)程序設(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)的接口變得非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)，誤差較小。 方案二：熱敏電阻。通過熱敏電阻感應(yīng)外界溫度，采集會(huì)數(shù)據(jù)后通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ad0809進(jìn)行轉(zhuǎn)換后送入單片機(jī)進(jìn)行處

6、理。由于隨著外界的溫度升高，熱敏電阻并不是呈線性變化，采集后會(huì)有誤差，而且程序上處理麻煩。再者,功耗較大、占用空間大，不符合設(shè)計(jì)要求?；谝陨戏治鰯M訂方案一，用ds18b20作溫度采集模塊。1.2.3 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊選擇方案一：采用多個(gè)三極管驅(qū)動(dòng)。三極管的主要特性是放大，三極管組成的級(jí)數(shù)愈多，放大的倍數(shù)愈大。而且三極管成本價(jià)又低，體積小，不需要任何程序處理。但是，一個(gè)三極管放大的倍數(shù)不能達(dá)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想效果，設(shè)計(jì)中至少要2個(gè)以上，而且三極管易溫漂，這樣一來電路參數(shù)比較繁瑣，參數(shù)易變。方案二：采用達(dá)林頓管uln2003驅(qū)動(dòng)。uln2003具有帶負(fù)載能力強(qiáng)、溫度范圍寬、電流增益高、工作電壓高的特點(diǎn)

7、，常用于各種電磁閥、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)等功率較大的器件上。且不用設(shè)計(jì)任何電路參數(shù)。方案三：采用lm298驅(qū)動(dòng)電機(jī)。lm298內(nèi)部含有2個(gè)h橋，可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)四種不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方式，并且驅(qū)動(dòng)的效果較uln2003效果好。但是在程序的編寫上要比后者復(fù)雜，電路組成也相對(duì)復(fù)雜些，加之成本又高于uln2003，故舍去掉?；谝陨戏治鰯M訂方案二，采用達(dá)林頓管uln2003作為信號(hào)處理模塊。1.2.4 顯示模塊選擇方案一：采用四位led七段數(shù)碼管。數(shù)碼管具有：低損耗、低能耗、低壓、耐老化、壽命長，對(duì)外界的環(huán)境要求較低。同時(shí)，數(shù)碼管顯示信息少，動(dòng)態(tài)掃描占用太多cpu資源等。方案二：采用液晶顯示屏lcd1602。液晶

8、顯示屏具有輕薄短小、功耗小、無輻射危險(xiǎn)，平面直角顯示以及影象穩(wěn)定不閃爍，畫面效果好，可視面積大，顯示信息量大、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)10?；谝陨戏治鰯M訂方案二，采用液晶顯示屏lcd1602作顯示器。1.2.5 測(cè)速模塊選擇方案一：采用紅外對(duì)管st188測(cè)速。st188是采用高發(fā)射功率紅外光電二極管以及高靈敏度光電晶體管組成，檢測(cè)距離可調(diào)整，范圍大，4-13mm 即可用， 采用的是非接觸檢測(cè)方式，連接電路簡單。同時(shí)結(jié)合lm393電壓比較器，在因?yàn)槭止ぶ谱鞯拇a盤影響測(cè)量精度的情況下有所改善。方案二：采用光碼盤測(cè)速。測(cè)速原理和st188一樣，其測(cè)速的精度比st188測(cè)速精度較高，但是其成本相對(duì)較高，安

9、裝也沒有st188方便。在此系統(tǒng)中，也完全不用高精度測(cè)速。基于以上分析擬定方案一，采用st188作為測(cè)速模塊。1.3 系統(tǒng)各模塊最終方案根據(jù)以上分析，結(jié)合器件和設(shè)備等因素，確定如下方案：（1）采用stc89c52單片機(jī)作為中央控制器，分別對(duì)ds18b20、lcd液晶顯示、模式選擇、st188、pwm波產(chǎn)生進(jìn)行控制。（2）速度檢測(cè)模塊選擇st188進(jìn)行速度測(cè)量。（3）顯示模塊采用lcd1602，實(shí)時(shí)顯示溫度、檔位、轉(zhuǎn)速。（4）采用uln2003芯片驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。2 硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1 系統(tǒng)硬件模塊介紹溫控風(fēng)扇系統(tǒng)主要是通過ds18b20采集外界實(shí)時(shí)溫度后經(jīng)單片機(jī)處理風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到理想溫

10、控效果。系統(tǒng)總體分為：單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源電路、溫度采集電路、顯示電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等部分。系統(tǒng)電路原理圖和pcb圖如圖2-1和圖2-2所示：圖2-1 系統(tǒng)電路原理圖圖2-2 pcb圖2.2 單片機(jī)最小系統(tǒng)溫控風(fēng)扇系統(tǒng)是以單片機(jī)stc89c52來作為最小系統(tǒng)的控制器。stc89c52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，8k字節(jié)flash, 32位i/o口線，256字節(jié)ram，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路，看門狗定時(shí)器，全雙工串行口。電路原理如圖2-3所示。圖2-3 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖stc89c52單片機(jī)的40個(gè)引腳中有2個(gè)專用于主電源引腳，2個(gè)外接晶振的

11、引腳，4個(gè)控制或與其它電源復(fù)用的引腳，以及32條輸入輸出i/o引腳。2.3 電源電路由于直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊中，需要用到12v的電壓，所以其決定了系統(tǒng)中的供電需要12v及以上的電源供電。單片機(jī)是系統(tǒng)的控制核心，需要單獨(dú)的5v電源供電?；谏显V情況，對(duì)于需要得到不同的電壓值，采用三段集成穩(wěn)壓芯片lm7812和lm7805來實(shí)現(xiàn)。綜上所述，電源模塊電路圖如圖2-4所示：圖2-4 電源電路2.4 溫度傳感器電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，采用了ds18b20來采集溫度,它直接可以把所檢測(cè)到的溫度短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化成數(shù)字。2.4.1 ds18b20簡介具有負(fù)壓特性，即當(dāng)電源極性接反時(shí)，傳感器不會(huì)因?yàn)榘l(fā)熱而燒毀，但是不能正常工

12、作；用戶可以自設(shè)定非易失性報(bào)警的上下限值；有支持多點(diǎn)組網(wǎng)的功能，多個(gè)ds18b20可并聯(lián)在惟一的三線上，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)的測(cè)溫；通過編程可實(shí)現(xiàn)912位數(shù)字讀數(shù)的方式，溫控風(fēng)扇系統(tǒng)采用了該器件系統(tǒng)默認(rèn)的12位表示方式，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5、0.25、0.125、0.0625；可以用數(shù)據(jù)線來供電，電壓范圍為：+3.0 +5.5 v；測(cè)溫范圍為：-55 +125 ,固有測(cè)溫的分辨率為0.5 ,并且可在1s內(nèi)把溫度變換成數(shù)字；在使用中不需要任何的外圍元件；ds18b20溫度傳感器只有三根外引線：單線數(shù)據(jù)傳輸總線端口dq ，外供電源線vcc，共用地線gnd；獨(dú)特的單線接口方式當(dāng)ds18b20和微處理器連

13、接的時(shí)候僅需要一條線即可以實(shí)現(xiàn)微處理器與ds18b20的雙向通訊。其具體電路接線圖如圖2-5所示。圖2-5 溫度傳感器電路2.4.2 溫度存儲(chǔ)方式以及溫度的計(jì)算ds18b20用9位存儲(chǔ)溫度值，負(fù)溫度s=0，正溫度s=1，最高位為符號(hào)位，例如ff92h為-55，如圖2-6所示：圖2-6 ds18b20溫度存儲(chǔ)方式ds18b20用12位存儲(chǔ)溫度值，負(fù)溫度s=0，正溫度s=1，最高位為符號(hào)位，例如fc90h為-55，如圖2-7所示：圖2-7 ds18b20溫度存儲(chǔ)方式2.5 顯示模塊電路lcd1602是工業(yè)字符型液晶，能夠同時(shí)顯示162即32個(gè)字符。lcd1602模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（cgrom

14、）已存儲(chǔ)包括：日文假名、常用的符號(hào)、英文字母的大小寫和阿拉伯?dāng)?shù)字等160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符和圖形。lcd1602與單片機(jī)連接電路如圖2-8所示，其中15腳和16腳是液晶顯示器的對(duì)比度調(diào)整端，接地電源的時(shí)候?qū)Ρ榷茸罡?，接正電源的時(shí)候?qū)Ρ榷茸钊?，一般在?shí)際使用時(shí)可通過一個(gè)10k的電位器調(diào)整對(duì)比度，在此圖中為proteus中的仿真圖未接電位器。由于單片機(jī)內(nèi)部p0口沒有上拉電阻，輸出的電平不能直接負(fù)載液晶，需要人為在電路中接入上拉電阻，將p0口電平拉高后，再驅(qū)動(dòng)負(fù)載。圖2-8 lcd1602與單片機(jī)連接電路2.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在溫控風(fēng)扇系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，涉及到風(fēng)扇電機(jī)的調(diào)速，但是單片機(jī)的i/o口輸出的功率不足

15、以驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，所以需要外加驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能。在前面的方案論證中選擇了達(dá)林頓管體系芯片uln2003作為驅(qū)動(dòng)芯片，此芯片外接電路十分簡單，不需要額外的輔助器件，單片機(jī)i/o口輸出經(jīng)過uln2003輸出就能直接拖動(dòng)起電機(jī)。電路圖如圖2-9所示。圖2-9 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路2.7 速度檢測(cè)電路溫控風(fēng)扇的速度檢測(cè)是由st188來實(shí)現(xiàn)的，設(shè)計(jì)中采用st188使系統(tǒng)形成反饋，和系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)更好的控制。st188 采用的是非接觸檢測(cè)方式，其外形圖和內(nèi)部電路如圖2-10所示：圖2-10 st188外形圖和內(nèi)部電路如圖2-10，左邊是光電二極管的外形圖，由發(fā)射二極管和接收管組成，

16、右圖為內(nèi)部的電路示意圖。a、k是紅外發(fā)射二極管的正負(fù)極，c、e是接收管的正負(fù)極。只要a極接高電平、k極接低電平，紅外發(fā)射管就能發(fā)出紅外線。就可以在傳感器加上外圍電路來檢測(cè)接收管的信號(hào)，進(jìn)而確定是否接受到反射回來的紅外線。在此設(shè)計(jì)中，電機(jī)上安裝一個(gè)圖有黑、白兩種顏色的碼盤，當(dāng)紅外線照射的在黑線上的時(shí)候，由于黑色是吸收光線的，所以反射回去的光很少，而使得三極管收到的光較弱；而當(dāng)紅外線照射到白線的時(shí)候，由于白色能夠反射大部分的光，所以三極管收受到的光就較強(qiáng)。兩種光的強(qiáng)弱就能夠使得檢測(cè)電路輸出不同的電壓，這個(gè)電壓被送入lm393電壓比較器，在lm393中與電位器調(diào)節(jié)出的電壓進(jìn)行比較形成脈沖，該脈沖作用

17、于單片機(jī)的p3_5口，通過單片機(jī)的內(nèi)部定時(shí)/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，最終計(jì)算出風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。3 軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用c語言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)，整體程序由主程序和、溫度采集、pwm波、液晶顯示以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。3.1 主程序流程圖主程序?qū)Ω髂K進(jìn)行初始化，而后調(diào)用溫度采集、模式選擇、產(chǎn)生pwm波、顯示模塊。主程序流程圖如圖3-1所示：圖3-1 系統(tǒng)主程序流程圖3.2 溫度采集子程序3.2.1 ds18b20的工作流程單片機(jī)控制ds18b20溫度傳感器完成溫度轉(zhuǎn)換工作要經(jīng)過三個(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

18、感器進(jìn)行初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序分別可編寫成3個(gè)子程序：初始化子程序、寫子程序、讀子程序。流程圖如圖3-2所示：圖3-2 ds18b20部分流程圖3.2.2 rom與存儲(chǔ)器操作命令在ds18b20的使用中運(yùn)用到了一些指令，具體指令如表3-1所示：表3-1 rom與存儲(chǔ)器操作命令3.3 pwm波子程序由于需要電機(jī)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，所以則需要不同的pwm波來驅(qū)使電機(jī)以不同轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。pwm波是一種不同頻率的方波，所以在設(shè)計(jì)時(shí)采用定時(shí)器來產(chǎn)生不同頻率的pwm波。程序大致過程可以分為系統(tǒng)中斷模塊初始化和定時(shí)器產(chǎn)生所需要的pwm波，流程圖如圖3-3所示：圖3-3 生成pwm波流程圖pwm的周期設(shè)為40ms

19、 ，pwm的低電平時(shí)間為40ms，定時(shí)器t0選擇工作方式1，設(shè)定pwm的單位時(shí)間為1s。3.4 顯示子程序?yàn)榱俗屜到y(tǒng)有一個(gè)有好的界面，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，采用了lcd1602作為顯示器件。在液晶屏上顯示了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的名稱、實(shí)時(shí)的溫度值、電機(jī)的轉(zhuǎn)速和當(dāng)前溫度下風(fēng)扇所處的檔位。部分指令如表3-2所示：表3-2 lcd1602部分指令3.5 速度檢測(cè)程序3.5.1 st188反射式紅外光電傳感器速度檢測(cè)使用的是st188反射式紅外光電傳感器，檢測(cè)不同檔位時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。流程圖如圖3-4所示：圖3-4 速度檢測(cè)流程圖上圖為速度檢測(cè)的流程圖，st188設(shè)為每200ms讀一次數(shù)，即每200ms記錄由于風(fēng)扇st188

20、所檢測(cè)到的脈沖數(shù)，然后再對(duì)于計(jì)時(shí)的變量清零，再顯示出脈沖數(shù)，最后又返回主程序。3.5.2 pid控制pid是一個(gè)閉環(huán)的控制算法，溫控風(fēng)扇系統(tǒng)就是由st188檢測(cè)轉(zhuǎn)速反饋給單片機(jī)形成反饋。（1）pid是個(gè)由比例（p）、積分（i）、微分（d）構(gòu)成的控制算法，但是并不是必須同時(shí)都具備這三種算法，可以是：p控制、pi控制、pd控制、pid控制。比例（p），可以反應(yīng)系統(tǒng)的當(dāng)前的誤差，當(dāng)系數(shù)大時(shí)可以加快調(diào)節(jié)來減小誤差，但是如果系數(shù)過大就會(huì)使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降，使系統(tǒng)輸出存在有穩(wěn)態(tài)誤差。積分（i），反應(yīng)出系統(tǒng)誤差的累計(jì)，可以消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，積分作用的強(qiáng)弱取決于時(shí)間的積分，時(shí)間越長積分作用越弱。它使控制器

21、輸出的穩(wěn)態(tài)誤差進(jìn)一步的減小直至0為止，而與上面的比例控制結(jié)合后可以使得系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定后無穩(wěn)態(tài)誤差。微分（d），可以反應(yīng)系統(tǒng)誤差的變化率，它能夠預(yù)測(cè)出誤差變化的趨勢(shì)，能夠超前的控制，可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，它的缺點(diǎn)是對(duì)于噪聲有放大作用，所以不能過多的進(jìn)行微分調(diào)節(jié)，且微分控制不能夠單獨(dú)使用，需要和另外兩種控制結(jié)合使用形成pd或是pid控制。（2）pid有三種常用的算法，分別是：位置式算法、增量式算法、微分先行式算法。溫控風(fēng)扇系統(tǒng)采用的是位置式pid算法：將測(cè)到的速度與理想中的速度進(jìn)行比較得到一個(gè)偏差ek，且算出這次的偏差和上次偏差的差eek，給定一個(gè)值，當(dāng)偏差大于這個(gè)值時(shí)，則給滿的占空比進(jìn)行加速；當(dāng)

22、偏差小于這個(gè)值并大于0時(shí)，則根據(jù)ek及eek來調(diào)整占空比進(jìn)行加速；若這個(gè)偏差為負(fù)時(shí)，則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。具體流程如圖3-5所示：圖3-5 pid控制算法流程圖3.6 系統(tǒng)開發(fā)軟件系統(tǒng)編程采用keilc51軟件。keil c51是美國keil software公司開發(fā)的51系列兼容單片機(jī)c語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)，與單片機(jī)匯編語言相比，c語言語句簡單靈活，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)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言的發(fā)展，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，keil軟件是目前使用較多的mcs-51系列單片機(jī)開發(fā)的軟件。系統(tǒng)使用界面如圖3-6所示圖3-6 ke

23、il 使用界面圖4 軟件測(cè)試和硬件測(cè)試4.1 軟件測(cè)試軟件的測(cè)試中，結(jié)合于proteus仿真軟件完成，根據(jù)之前的各模塊進(jìn)行初始化設(shè)置，在編寫程序前，要先對(duì)各個(gè)模塊分別進(jìn)行調(diào)試，并編寫各部分的子程序。測(cè)試ds18b20時(shí)，首先要檢測(cè)初始化時(shí)否完成，再檢測(cè)轉(zhuǎn)換的溫度是否正確，因?yàn)閐s18b20是讀一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié)；測(cè)試pwm時(shí)同過示波器觀察產(chǎn)生的波形是否正常，也可通過示波器觀測(cè)編碼器產(chǎn)生的波形是否正常，有無丟失脈沖的現(xiàn)象也可由示波器觀測(cè)到；還要測(cè)試ldc1602的顯示，剛開始的時(shí)候設(shè)置的掃描太快導(dǎo)致最后顯示是數(shù)字在不停的閃爍，后來把掃描時(shí)間改成較長時(shí)間后則可以清楚的顯示，然后就是觀察采到的數(shù)據(jù)是

24、否正常，黑線是否穩(wěn)定。系統(tǒng)測(cè)試仿真圖如圖4-1所示:圖4-1 proteus仿真圖4.2 硬件的測(cè)試4.2.1 硬件實(shí)物圖首先是對(duì)硬件電路的電源部分，傳感器部分以及驅(qū)動(dòng)部分進(jìn)行調(diào)試，電源部分的調(diào)試主要看其輸出電壓是否滿足要求；穩(wěn)壓芯片是否正常工作，一個(gè)穩(wěn)壓芯片輸出12v電壓，一個(gè)輸出5v電壓；給一個(gè)恒定pwm占空比，觀察電機(jī)是否會(huì)轉(zhuǎn)；用萬用表檢測(cè)從單片機(jī)輸出的電流通過uln2003后是否有擴(kuò)大；以及l(fā)cd1602的顯示是否正常顯示，如果顯示不正常則需要更換對(duì)比度調(diào)節(jié)的電阻。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最后制作的硬件實(shí)物如圖4-2、圖4-3所示:圖4-2 硬件實(shí)物圖圖4-3 硬件實(shí)物圖4.2.2 數(shù)據(jù)測(cè)試結(jié)果

25、 經(jīng)過數(shù)十次的調(diào)試，并仔細(xì)檢查硬件電路的完整性，完成了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了溫度檢測(cè)范圍的要求，并使檢測(cè)結(jié)果精確到了0.1，風(fēng)扇能夠自啟自停，并自帶5個(gè)不同檔位的風(fēng)速。同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)置了手動(dòng)模式，可以手動(dòng)對(duì)于風(fēng)速的調(diào)整，也可以根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)溫度自動(dòng)調(diào)整風(fēng)速得到理想中的風(fēng)速。實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)圖如圖4-4和圖4-5所示：圖4-4 實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)圖圖4-5 實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)圖實(shí)測(cè)結(jié)果如表4-1所示： 表4-1 測(cè)試結(jié)果如上表所示，總共檢測(cè)了11次，其中可以了解到：手動(dòng)模式共有5個(gè)檔位，調(diào)節(jié)檔位就是調(diào)節(jié)pwm波的占空比，當(dāng)占空比越大時(shí)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)得越快，當(dāng)占空比為0時(shí)，風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動(dòng)；自動(dòng)模式共有4個(gè)檔位，自動(dòng)模式是根據(jù)檢測(cè)環(huán)境的溫度

26、來自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，當(dāng)溫度大于20時(shí)風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，在20-26.5、27-32、33-39、大于40時(shí)分別為1到4檔，而當(dāng)溫度小于20時(shí)風(fēng)扇自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。5 結(jié)論設(shè)計(jì)從節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的角度出發(fā)，以stc89c52單片機(jī)來控制一個(gè)簡易溫控風(fēng)扇系統(tǒng)。上文詳細(xì)的介紹了整個(gè)制作過程中的方案論證、硬件原理、軟件控制流程。在整個(gè)制作過程，在導(dǎo)師的細(xì)心指導(dǎo)以及同學(xué)的幫助下經(jīng)過不懈的努力,終于完成了對(duì)溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了溫度精確檢測(cè)，風(fēng)扇的自起自停，手動(dòng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,同時(shí)可以檢測(cè)速度功能的設(shè)計(jì)。查找了元器件的資料，設(shè)計(jì)出了具體電路，并確定了主要參數(shù)，再根據(jù)單片機(jī)課程知識(shí)，對(duì)軟件部分的理解，畫出了程

27、序流程圖，最后完成了原理圖的繪制，完成了整個(gè)設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，也遇到了很多的問題，如在風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)方面，開始時(shí)沒有找到一個(gè)合適的方案來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，先是自己在網(wǎng)上找了一些三極管驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路，但最終沒有實(shí)現(xiàn)，后又改為達(dá)林頓管來驅(qū)動(dòng)，并得到了較好的效果。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)pwm脈沖產(chǎn)生的過程中，由于以前單片機(jī)定時(shí)中斷學(xué)習(xí)不好，在此次設(shè)計(jì)中遇到了不少麻煩，最終在查閱了相關(guān)書籍后總算做出來了。還有這次是第一次接觸使用溫度傳感器，對(duì)ds18b20的工作模式和一些時(shí)序更是一無所知，連資料上的時(shí)序也讀不懂，在經(jīng)過咨詢同學(xué)后現(xiàn)在終于做出來了。這一次的課題具有很強(qiáng)的綜合性，它不但涉及到模擬部分和數(shù)字部分的設(shè)計(jì)，還要將單

28、片機(jī)，物理等若干課程相結(jié)合，并需要自己查找大量的資料才能完成此次設(shè)計(jì)。其實(shí)這個(gè)設(shè)計(jì)在很多方面還有待提高，但由于時(shí)間以及資金的問題而有所局限。通過這樣一次畢業(yè)設(shè)計(jì)，有了一次電子電路設(shè)計(jì)的全新體驗(yàn)。通過查找資料，設(shè)計(jì)，繪圖等，在實(shí)踐過程中，學(xué)到了不少知識(shí)，增強(qiáng)了自學(xué)能力，同樣加深了對(duì)電子學(xué)科的認(rèn)識(shí)。參考文獻(xiàn):1 李全利.遲榮強(qiáng).單片機(jī)原理及接口技術(shù)m.北京:高等教育出版社,2004.12 卓晴.黃開勝,邵貝貝.學(xué)做智能車-挑戰(zhàn)“飛思卡爾”杯m.北京:北京航空航天大學(xué)出 版社,20063 張偉等protel dxp 高級(jí)應(yīng)用北京 人民郵電出版社,2002 4 華成英.童詩白.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京

29、:高等教育出版社,2007.45 龔尚福.朱宇.微機(jī)原理與接口技術(shù)m.西安:西安電子科技大學(xué)出版社,2007.16 孫傳友.孫曉斌.感測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)m.北京:電子工業(yè)出版社,2008.57 王柏盛.李萬慶,賀洪江.c程序設(shè)計(jì)m.北京:高等教育出版社,2005.128 閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)m.北京:高等教育出版社,2006.59 夏路易.石宗義.電路原理圖與電路板設(shè)計(jì)教程m.北京:北京希望電子出版社,2002.610鄧興成.單片機(jī)原理與實(shí)踐指導(dǎo).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.9based on the single chip microcomputer temperature control f

30、an designbaixielectronic information engineering 1130s005 abstract the temperature control fan system adopts 51 series micro controller stc89c52 as master controller, using ds18b20 digital temperature sensors to collect real-time temperature, the single-chip microcomputer treatment through the darli

31、ngton tube ul2003 to drive fan motors. use the real-time temperature collection, we realize the fan since the stop, automatic and manual regulating fan speed function, at the same time also has five different gear wind and in the lcd1602 display on the lcd panel temperature, gear.key words ds18b20 a

32、utomatic speed control since the stop附錄：源程序*主程序*#define word unsigned int#define byte unsigned char#include at89x51.h#include lcd1602.c#include ds18b20.c#include pwm.cunsigned int yy=0;byte c4;word s=0;char num=0;void key();void main() p1=0; lcd_initial(); system_ini(); gotoxy(0,0);print(pwm_on:);wh

33、ile(1) gotoxy(7,0);lcd_write(1,(40-pwm_down)/10+0);lcd_write(1,(40-pwm_down)%10+0);if(p2_0=0) gotoxy(13,1); print(m:0);else gotoxy(13,1); print(m:1); gotoxy(0,1); print(t); lcd_write(1,(s/100)%10+0); lcd_write(1,(s%100/10)%10+0); lcd_write(1,.); lcd_write(1,s%10+0); print(c); gotoxy(9,1); print(n:); lcd_write(1,num+0); gotoxy(10,0); lcd_write(1,yy/100+0); lcd_write(1,yy%100/10+0); lcd_write(1