電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)ppt課件

1、12014-2015學(xué)年第一學(xué)期電子技術(shù)綜合設(shè)計(jì)課程答辯作品名稱：電風(fēng)扇智能調(diào)速器電風(fēng)扇智能調(diào)速器 組長： 專業(yè)班級：電氣12-4班 專業(yè)班級： 電氣12-4班 專業(yè)班級： 電氣12-4班指導(dǎo)教師： 2015年1月1日2 我們設(shè)計(jì)一種溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測和顯示功能，系統(tǒng)STC89C52單片機(jī)作為控制平臺對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。可由用戶設(shè)置高、低溫度值，測得溫度值在高低溫度之間時(shí)打開風(fēng)扇弱風(fēng)檔，當(dāng)溫度升高超過所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)切換到強(qiáng)風(fēng)檔，當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇，控制狀態(tài)隨外界溫度而定。所設(shè)高低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，

2、性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確。課題任務(wù)3設(shè)計(jì)方案采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號供單片機(jī)處理。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。采用五位共陽數(shù)碼管顯示溫度，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。采用晶閘管構(gòu)成無級調(diào)速電路。采用繼電器，繼電器的接有控制晶閘管導(dǎo)通角的電阻的接入電路與否由單片機(jī)控制，根據(jù)當(dāng)前溫度值在相應(yīng)管腳送出高/低電平，決定某個(gè)繼電器的導(dǎo)通角控制電阻是否接入電路。4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖5關(guān)鍵電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作原理如下：系統(tǒng)工作原理如下： DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場溫度，將測量到的數(shù)據(jù)送

3、入STC89C52單片機(jī)的P2.4口，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前溫度值，并與設(shè)定溫度值的上下限值作比較，若高于設(shè)定上限值或低于設(shè)定下限值則控制電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。1.1.溫度傳感器和顯示電路溫度傳感器和顯示電路6電機(jī)調(diào)速是整個(gè)控制裝置中的一個(gè)相當(dāng)重要的方面。通過控制改變?nèi)龢O翻出的導(dǎo)，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)各檔位風(fēng)速的無級調(diào)速。電風(fēng)扇的風(fēng)速從高到低設(shè)為2檔，每檔風(fēng)速都有一個(gè)限定值。在額定電壓、額定功率下，以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，線速度可由下列公式求得V為扇葉最大圓周上的線速度(m/min),D為扇中的最大頂端掃出圓的直徑(mm)，n為電風(fēng)扇的

4、最高轉(zhuǎn)速(r/min)代入數(shù)據(jù)求得n51555r/min,取n5=1250 r/min.又因?yàn)椋喝1=875r/min。則可得出五個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速值：n1=875r/min，n2=980r/min，n3=1063r/min，n4=1150 r/min，n5=1250r/min又由于負(fù)載上電壓的有效值計(jì)算出控制角和觸發(fā)時(shí)間，當(dāng)檢測到過零點(diǎn)時(shí)，按照所求得的觸發(fā)時(shí)間延時(shí)發(fā)脈沖，便可實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)速。2.2.電機(jī)調(diào)速電路電機(jī)調(diào)速電路%70%100最高調(diào)速檔的轉(zhuǎn)速最低調(diào)速檔的轉(zhuǎn)速調(diào)速比103nDV22sin10UU73.3.風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路溫度模塊控制電機(jī)開關(guān)，鍵盤改變設(shè)置的溫度，然后和預(yù)設(shè)的溫度進(jìn)行

5、比較，溫度模塊控制電機(jī)開關(guān)，鍵盤改變設(shè)置的溫度，然后和預(yù)設(shè)的溫度進(jìn)行比較，通過軟件判斷后由單片機(jī)的通過軟件判斷后由單片機(jī)的P3.4P3.4口輸出脈沖信號，驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)電路，實(shí)口輸出脈沖信號，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)速會按照設(shè)定的程現(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)速會按照設(shè)定的程序相對進(jìn)行改變，溫度升高轉(zhuǎn)速變快，溫度降低，轉(zhuǎn)速變慢，溫度過低時(shí)自動(dòng)序相對進(jìn)行改變，溫度升高轉(zhuǎn)速變快，溫度降低，轉(zhuǎn)速變慢，溫度過低時(shí)自動(dòng)停止，無人狀態(tài)下也會自動(dòng)停止。停止，無人狀態(tài)下也會自動(dòng)停止。8 主程序部分系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用

6、C C語言編寫，采用模塊語言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)，整體程序由主程序和顯示、鍵盤掃化設(shè)計(jì)，整體程序由主程序和顯示、鍵盤掃描、以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。描、以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。9數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊如圖所示，主機(jī)控制如圖所示，主機(jī)控制DS18B20DS18B20數(shù)字溫度傳感器完成溫度轉(zhuǎn)換工作必須經(jīng)過三數(shù)字溫度傳感器完成溫度轉(zhuǎn)換工作必須經(jīng)過三個(gè)步驟：初始化、個(gè)步驟：初始化、ROMROM操作指令、存儲器操作指令。單片機(jī)所用的系統(tǒng)頻率操作指令、存儲器操作指令。單片機(jī)所用的系統(tǒng)頻率為為12MHz12MHz。根據(jù)根據(jù)DS18B20DS18B20數(shù)字溫度傳

7、感器進(jìn)行初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序分別可編寫數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序分別可編寫3 3個(gè)子程序：初始化子程序、寫子程序、讀子程序。個(gè)子程序：初始化子程序、寫子程序、讀子程序。1011電機(jī)調(diào)速與控制子模塊1.1.中斷服務(wù)程序：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先保護(hù)現(xiàn)場，中斷服務(wù)程序：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先保護(hù)現(xiàn)場，INT0INT0中斷標(biāo)志置位，禁中斷標(biāo)志置位，禁止主程序修改工作參數(shù)，然后開始減止主程序修改工作參數(shù)，然后開始減1 1計(jì)數(shù)，判斷是否關(guān)斷可控硅，最后計(jì)數(shù)，判斷是否關(guān)斷可控硅，最后INT0INT0中斷標(biāo)志位清零，還原初始化數(shù)據(jù)，恢復(fù)現(xiàn)場，中斷返回。（設(shè)中斷標(biāo)志位清零，還原初始化

8、數(shù)據(jù)，恢復(fù)現(xiàn)場，中斷返回。（設(shè)1 1秒鐘秒鐘通過波形數(shù)通過波形數(shù)N=100N=100）2.2.回路控制執(zhí)行程序：主回路控制執(zhí)行程序的任務(wù)是初始化數(shù)據(jù)存儲單元，確定回路控制執(zhí)行程序：主回路控制執(zhí)行程序的任務(wù)是初始化數(shù)據(jù)存儲單元，確定電機(jī)工作參數(shù)電機(jī)工作參數(shù)nmin/nmaxnmin/nmax，并將其換算成，并將其換算成“有效過零脈沖有效過零脈沖”的個(gè)數(shù)；確定中的個(gè)數(shù)；確定中斷優(yōu)先級、開中斷，為了保證正弦波的完整，工頻過零同步中斷斷優(yōu)先級、開中斷，為了保證正弦波的完整，工頻過零同步中斷INT0INT0確定為確定為高一級的中斷源。高一級的中斷源。采用雙向可控硅過零觸發(fā)方式，由單片機(jī)控制雙向可控硅的通

9、斷，通過改變每個(gè)控制周期內(nèi)可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷交流完整全波信號的個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)負(fù)載功率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的12子程序部分子程序部分液晶顯示子程序液晶顯示子程序液晶液晶LCD1602LCD1602的子程序要按照說明上的時(shí)序圖來完成。要想讓的子程序要按照說明上的時(shí)序圖來完成。要想讓LCDLCD顯示顯示的話，首先要對的話，首先要對LCDLCD進(jìn)行初始化。進(jìn)行初始化。在完成在完成LCDLCD的初始化后，還需要定義字符的位置，并且定義寫數(shù)據(jù)的的初始化后，還需要定義字符的位置，并且定義寫數(shù)據(jù)的函數(shù)。其第一行的地址是函數(shù)。其第一行的地址是40H40H4FH4FH，第二行的地址是從，第二行的地址是從80H80H8FH

10、8FH，然，然后才能根據(jù)要顯示字符的后才能根據(jù)要顯示字符的ASCASC碼對該字符進(jìn)行顯示。碼對該字符進(jìn)行顯示。其流程圖如下所示：其流程圖如下所示：初始化函數(shù)寫指令函數(shù)（位置）寫數(shù)據(jù)函數(shù)（數(shù)字和字符）13溫度讀取程序DS18B20DS18B20溫度讀取程序負(fù)責(zé)把溫度傳感器溫度讀取程序負(fù)責(zé)把溫度傳感器DS18B20DS18B20測得的外界數(shù)據(jù)經(jīng)過測得的外界數(shù)據(jù)經(jīng)過ADAD轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為數(shù)字，然后將數(shù)據(jù)存入寄存器中，供溫度處理程序進(jìn)行下一步操作?；癁閿?shù)字，然后將數(shù)據(jù)存入寄存器中，供溫度處理程序進(jìn)行下一步操作。其流程圖如下所示：其流程圖如下所示：傳感器初始化讀取應(yīng)答信號從DS18B20讀取一個(gè)字節(jié)向DS18

11、B20寫入一個(gè)字節(jié)延遲至少750ms輸出數(shù)據(jù)14溫度處理程序溫度處理程序?qū)⑸弦话巡僮髦凶x取的溫度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十溫度處理程序?qū)⑸弦话巡僮髦凶x取的溫度值進(jìn)行轉(zhuǎn)換，將二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)，然后輸出數(shù)字，直接交給顯示程序顯示。進(jìn)制數(shù)，然后輸出數(shù)字，直接交給顯示程序顯示。流程圖如下：流程圖如下：等待轉(zhuǎn)化完成初始化讀取高八位和低八位啟動(dòng)溫度測量等待初始化完成處理數(shù)據(jù)輸出十進(jìn)制整數(shù)15鍵盤掃描子程序本設(shè)計(jì)配備兩個(gè)輸入按鍵，分別可以對設(shè)定溫度進(jìn)行加減，此子程序用來本設(shè)計(jì)配備兩個(gè)輸入按鍵，分別可以對設(shè)定溫度進(jìn)行加減，此子程序用來檢測按鍵輸入。檢測按鍵輸入。流程圖如下：流程圖如下：掃描按鍵判斷是

12、否按下設(shè)定溫度加一（減一）延時(shí)判斷是否按下16溫度比較處理子程序溫控風(fēng)扇設(shè)定溫控風(fēng)扇設(shè)定5 5個(gè)檔位，根據(jù)溫度的變化來變化風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。輸出的型式采個(gè)檔位，根據(jù)溫度的變化來變化風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。輸出的型式采用高地電平的交替變換，檔位越高，輸出高電平的次數(shù)越多，相應(yīng)的輸出用高地電平的交替變換，檔位越高，輸出高電平的次數(shù)越多，相應(yīng)的輸出低點(diǎn)平的次數(shù)變少，反之，檔位越低，輸出的高電平次數(shù)越少，相應(yīng)的輸?shù)忘c(diǎn)平的次數(shù)變少，反之，檔位越低，輸出的高電平次數(shù)越少，相應(yīng)的輸出的高電平的次數(shù)變多。低于設(shè)定溫度時(shí)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，大于最大擋位時(shí)滿出的高電平的次數(shù)變多。低于設(shè)定溫度時(shí)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，大于最大擋位時(shí)滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)

13、。流程如下：流程如下：17系統(tǒng)調(diào)試部分硬件調(diào)試方法、步驟軟件調(diào)試方法、仿真測量儀器測試數(shù)據(jù)18系統(tǒng)調(diào)試1.1.按鍵電路的調(diào)試按鍵電路的調(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。2.2.溫度傳感器電路的調(diào)試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。3.3.電機(jī)電路的調(diào)試電機(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。19設(shè)計(jì)總結(jié) 本次設(shè)計(jì)以STC89C52單片機(jī)為核心，單片機(jī)主要完成對外界環(huán)境溫度信號的采集、處理、顯示等功能;用Altium Designer 6軟件繪制電路原理圖和PCB電路印刷板圖，由Protues軟件進(jìn)行訪真測試，利用MCS-51 C語言編制。運(yùn)行程序和系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:1.適用性強(qiáng)，用戶只需對界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶對最適合溫度的要求，實(shí)現(xiàn)對最適溫度