單片機課程設計報告智能電風煽

1、 課題名稱 智能電風煽 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 學生姓名 學 號 指導老師 _ _ 摘 要本設計以80c52單片機作為智能電風扇控制系統(tǒng)的測量和控制核心。采用霍爾集成芯片測量電風扇的轉(zhuǎn)速，pwm脈寬調(diào)制技術控制電機的轉(zhuǎn)速，用ds18b20溫度傳感器來完成溫度的采集，單片機通過串行通信來完成電風扇轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)處理及轉(zhuǎn)速控制，用液晶12864lcd顯示來實現(xiàn)人機交互，采用紅外遙控與接收裝置來完成遙控功能。該系統(tǒng)風速調(diào)節(jié)范圍寬、精度高且風的舒適度良好、使用起來非常方便。關鍵字：電風扇、單片機、lcd、無線遙控、ds18b20目 錄一、題目的意義及功能要求.二、系統(tǒng)框架設計.三、硬件電路設計及描述四

2、、軟件流程及描述.五、源代碼六、測試與分析.七、設計體會與總結(jié).一、 題目意義及功能要求作為一種老式家電，電風扇具有價格便宜、擺放方便、體積輕巧等特點。由于大部分家庭消費水平的限制，電風扇作為一個成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市，以及鄉(xiāng)村將來一段時間內(nèi)仍然會占有市場的大部分份額。 面臨龐大的市場需要的同時，也要提高電風扇的市場競爭力。使之在技術含量上有所提高，應使風扇不僅功能多樣，操作簡便，而且更加安全可靠。 本設計主要目標是使普通的電風扇的功能更加強大，使操作簡單化、智能化，主要實現(xiàn)以下幾個部分的功能：1 溫度智控功能：風扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，達到更好的工作效果。用戶可

3、以選擇這種智能調(diào)速方式，也可以選擇手動設定方式來控制轉(zhuǎn)速。當選擇手動設定方式時，該功能不發(fā)揮作用。2多級調(diào)速功能：提供更多的風力級別和風型，提高用戶的舒適度。3液晶顯示功能：使用液晶屏顯示當前室溫，風扇的轉(zhuǎn)速，風扇的工作模式，當前時間，風扇工作時間等參數(shù)，美觀大方。4紅外遙控功能：提供遠距離非接觸式的風扇控制操作。二、 系統(tǒng)框架設計1、方案比較a、風速轉(zhuǎn)速測量方案一:采用脈沖調(diào)制的紅外發(fā)射接收器。通過在電風扇一邊用紅外管發(fā)射脈沖信號，另一邊接收信號，在脈沖被擋和通過的情況下，接收端分別對應低電平和脈沖串，可檢出此信號的包絡，其頻率的三分之一即相當于單位時間內(nèi)接收到信號的次數(shù)，也即電風扇的轉(zhuǎn)速。

4、但此方法接收到的脈沖會產(chǎn)生抖動，容易引起誤判，從而導致處理接受信號次數(shù)出現(xiàn)較大誤差，是電風扇轉(zhuǎn)速計算不準確，故不采用此方案。方案二：采用霍爾集成傳感器?；魻柤蓚鞲衅魇菍⒒魻栐⒎糯笃?、施密特觸發(fā)器以及輸出電路集成在一塊芯片上，為用戶提供了一種簡化和較完善功能的磁敏傳感器。將磁片貼在電風扇葉上，將霍爾集成傳感器固定在扇葉前的保護架上，由于霍爾效應，每當磁片通過傳感器時，在輸出端就會產(chǎn)生一個脈沖，對該輸出脈沖計數(shù)，即可測出電風扇轉(zhuǎn)速。此輸出信號明快，傳送過程中無抖動現(xiàn)象，且功耗低，對溫度的變化穩(wěn)定，靈敏度于磁場移動速度無關，用此方法測出的電風扇轉(zhuǎn)速較準確，故采用此方案。b、轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制既是

5、通過控制功率來實現(xiàn)的。輸入功率大轉(zhuǎn)速快，輸入功率小轉(zhuǎn)速慢。通常調(diào)節(jié)功率的途徑有兩條：一是改變電壓波形的導通角，稱之為調(diào)相：另一個是波形不變改變其電壓波出現(xiàn)的次數(shù)，常稱為脈沖調(diào)功。方案一：采用調(diào)相方式。此方法的優(yōu)點是輸出相對的連續(xù)、均勻而且調(diào)節(jié)精細。但有一個很大的缺點就是不規(guī)則的脈沖電流會引起輸出畸變及對負載產(chǎn)生干擾。方案二：采用脈沖調(diào)功方式。此方法的優(yōu)點是線性度好、抗噪性能強、輸出穩(wěn)定便于微控制器控制。通過比較分析以及綜合考慮系統(tǒng)的要求我們選擇第二種方案。c、顯示界面方案本系統(tǒng)要能夠切換顯示電風扇的轉(zhuǎn)速、當前溫度、當前擋位、工作模式等，要顯示的內(nèi)容較多。方案一：采用led顯示。led只能顯示非

6、常有限的符號和數(shù)字，對于本系統(tǒng)如此復雜的功能是難以實現(xiàn)的。方案二：采用液晶12864lcd顯示器?？梢杂弥形娘@示較為清晰的內(nèi)容，界面良好、直觀。采用此方案來實現(xiàn)。d、無線控制方案一： 315無線模塊采用平衡傳輸方式，可以實現(xiàn)多點通信，遙控距離遠，但價格昂貴。方案二： rs-232是低速率串行單端標準，采取不平衡傳輸方式(即所謂單端通信)，收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號是相對于信號地的電平而言，其共模抑制能力差，傳送距離短，其為點對點的通信方式。方案三： 紅外遙控體積小,靈敏度高,外接元件少,抗干擾能力強,使用十分方便.且價格便宜，缺點是遙控距離短，經(jīng)綜合考慮用在本系統(tǒng)上完全能夠滿足要求，所以我們選擇此方案

7、。2、系統(tǒng)總體框圖設計 圖1、系統(tǒng)總體框圖三、硬件電路設計及描述：硬件電路主要分為主控電路及顯示電路、紅外接收電路、電機驅(qū)動電路、溫度檢測電路等四個部分。相關電路可以分為如下幾個部分：3.1主控電路及顯示電路 采用stc89s52單片機作為本系統(tǒng)的核心控制部分，既充分的利用了單片機的各引腳資源基礎，又控制了成本。外加振蕩電路采用12mhz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。復位電路采用按鍵電平復位電路。p0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)口。具體電路如下圖所示： 圖2、主控電路及顯示電路3.2紅外接收電路 紅外接收電路采取紅外接收器件hs0038，一體化紅外接收頭hs0038價格便宜，外圍電

8、路簡單，只有三個引腳，分別為電源、地、數(shù)據(jù)腳，其中數(shù)據(jù)腳與p3.2口相接，通過外部中斷接收紅外遙控信號。電路圖如下： 3.3電機驅(qū)動電路 l298是sgs公司的產(chǎn)品，可驅(qū)動2個電動機，out1，out2和out3，out4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅(qū)動一臺電動機。5，7腳分別接單片機的p1.1和p1.2口，控制電機的正反轉(zhuǎn)。ena，enb接控制使能端，由于我們只用來驅(qū)動一個電風扇的停轉(zhuǎn)。所以用ena接單片機的p1.0口。電路圖如下所示： 圖4、電機驅(qū)動電路3.4溫度檢測電路 單線數(shù)字溫度傳感器ds18b20 采用一線總線接口，大大節(jié)省了系統(tǒng)的i/o 資源。 圖5、溫度檢測電路四、

9、軟件流程及描述智能電風煽支持手動和自動兩種工作模式，開機時默認的工作模式為自動但總開關為關，我們可以通過紅外遙控進行控制，當按下遙控器開關鍵把總開關打開時，電風扇進入自動工作模式，通過感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，達到更好的工作效果。用戶可以選擇這種智能調(diào)速方式，也可以選擇手動設定方式來控制轉(zhuǎn)速。當選擇手動設定方式時，該功能不發(fā)揮作用。系統(tǒng)在開機的同時lcd能顯示出當前溫度、工作模式、當前擋位等，讓使用者及時了解系統(tǒng)運行前況。4.1系統(tǒng)軟件框圖 圖6、系統(tǒng)軟件框圖4.2、ds18b20測溫程序 ds18b20采用單線制數(shù)據(jù)傳輸，其內(nèi)部數(shù)據(jù)采用兩字節(jié)存儲，其中高字節(jié)的低三位和低字節(jié)為溫度數(shù)值

10、大小，高字節(jié)的高五位為符號位。單片機溫度采集程序流程圖如下圖。單片機不斷通過ds18b20獲取外界的溫度值。 ds18b20溫度采集程序流程圖五、 源代碼#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define lcd_data p0 / 液晶引腳定義sbit lcd_rs = p27; sbit lcd_rw = p26; sbit lcd_en = p25; sbit lcd_psb = p24; sbit dq=p16; / ds18b20引腳定義bittflag;sbit en=p10; /

11、 電機引腳定義sbit c=p11;sbit d=p12;sbit jia_key=p30;/加速鍵sbit jian_key=p31;/減速鍵sbit zongza=p34; /總控制開關sbit xuan=p36; /模式選擇按鈕uint aa=0;uchar ms=0,temp,num=0,show_num=0,gao_num=1,di_num=3;ucharcodetable=0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39 ;uchar code hang1=歡迎您使用;uchar code hang2=智能電風扇;uchar cod

12、e hang3=當前溫度:;uchar code hang4=度;uchar code hang5=當前檔位:;uchar code hang6=檔;uchar code hang7=開關狀態(tài):;uchar code hang8=開;uchar code hang9=關;uchar code hang10=工作模式:;uchar code hang11=自動;uchar code hang12=手動;void delay_ms(unsigned int ms)/延時函數(shù) 1msunsigned int i,j;for(j=0;j=ms;j+)for(i=0;i=120;i+); void de

13、layus(uint t) while(t-);/*歡迎界面*void welcom(void) uchar i; lcd_wcmd(0x91);for(i=0;i10;i+) lcd_wdat(hang1i);delay_ms(100);delay_ms(100);lcd_wcmd(0x89);for(i=0;i10;i+) lcd_wdat(hang2i);delay_ms(100); delay_ms(100); delay_ms(1000); for(i=0;i2;i+)lcd_wcmd(0x08); /關顯示delay_ms(700);lcd_wcmd(0x0c); /開顯示dela

14、y_ms(700); /* ds18b20函數(shù)*void init_ds18b20(void) / 初始化ds18b20uchar n;dq=1;delayus(8);dq=0;delayus(80);dq=1;delayus(8);n=dq;delayus(4);void write_byte(uchar dat) /*寫入一個字節(jié) */uchar i;for(i=0;i=1;delayus(4); uchar read_byte(void) /讀一個字節(jié)uchar i,value;for(i=0;i=1;dq=1;if(dq) value|=0x80;delayus(4);return v

15、alue; uchar readtemperature(void)uchar a,b;uchar y1,y2,y3;init_ds18b20(); write_byte(0xcc);/跳過romwrite_byte(0x44);/啟動溫度測量delayus(300); init_ds18b20();write_byte(0xcc);/跳過romwrite_byte(0xbe); /讀溫度命令delayus(300);a=read_byte();/讀低8位b=read_byte();/讀高8位if(b&0x80)=0x80) /判斷溫度正負b=b; /負溫度處理（ds18b20的負溫度是正的a=

16、a+1;y1=a4;/降低精度（去掉小數(shù)點）y2=b4;/降低精度（去掉小數(shù)點）y2=b4; /減小測量范圍（-55c-99c）y3=y2|y1;tflag=1; return y3;/* 電機控制模塊*void su_du_zhuan_huan() /根據(jù)速度標志進行數(shù)據(jù)處理switch(num)case 0: show_num=1;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=2;/pwm信號中高電平持續(xù)時間標志為1 di_num=6;/pwm信號中低電平持續(xù)時間標志為3， break;case 1: show_num=2;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=4;/pwm信號中高電平持續(xù)

17、時間標志為2 di_num=4;/pwm信號中低電平持續(xù)時間標志為2 break;case 2: show_num=3;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=6;/pwm信號中高電平持續(xù)時間標志為3 di_num=2;/pwm信號中低電平持續(xù)時間標志為1 break;case 3: show_num=4;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=8;/pwm信號中高電平持續(xù)時間標志為4 di_num=0;/pwm信號中低電平持續(xù)時間標志為0 break;void qudong() /控制電機程序uchar i;if(di_num!=0)for(i=0;idi_num;i+)c=0; /實現(xiàn)

18、pwm信號低電平輸出display(); /利用顯示函數(shù)起延時作用，這樣也不影響數(shù)for(i=0;i38) num=3;else if(temp32) num=2;else if(temp26) num=1;else if(temp20) num=0;else en=0;/* 總開關控制*void sw(void)uchar i;if(zongza=0) delay_ms(5); /消抖if(zongza=0)aa+; while(zongza=0) ; /等待按鍵松開if(aa%2!=0) en=1;lcd_wcmd(0x8f); for(i=0;i2;i+) lcd_wdat(hang8i

19、);delay4us(); if(aa%2=0) en=0;lcd_wcmd(0x8f); for(i=0;i2;i+) lcd_wdat(hang9i);delay4us(); /* 模式選擇*void chose(void)if(xuan=0) delay_ms(5); /消抖if(xuan=0)ms+;if(ms=2) ms=0; while(zongza=0) ; /等待按鍵松開void main()/ 主函數(shù)uchar i;en=0;d=0; lcd_psb=1; / 選擇顯示模式為串行通信模式lcd_init(); /初始化液晶，清屏ddramwelcom();/歡迎界面lcd_w

20、cmd(0x01);/清屏while(1)lcd_wcmd(0x01);/清屏temp=readtemperature(); /讀取溫度delay_ms(5);sw();chose();if(ms=0)wendu();lcd_wcmd(0x9e); for(i=0;i4;i+) lcd_wdat(hang11i);delay4us(); if(ms=1)key();lcd_wcmd(0x9e); for(i=0;i4;i+) lcd_wdat(hang12i);delay4us(); su_du_zhuan_huan();qudong();display(); /送12864顯示delay_ms(5); clear_gdram();六、 測試與分析1、 測試儀器示波器：tektronix tds1002萬用表：fluke 17b2、 指標測試轉(zhuǎn)速測量轉(zhuǎn)速設定值 轉(zhuǎn)/分鐘實測轉(zhuǎn)速平均值轉(zhuǎn)速跳變值9008901017001678122500248317330032792141004064