人體智能調(diào)向電風(fēng)扇畢業(yè)論文

1、五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計I摘 要在炎炎夏日里，當(dāng)我們需要改變活動位置時，時常需要手動調(diào)整風(fēng)扇的搖頭范圍以確保送風(fēng)的精確性。另一方面，即使在夏季，許多地區(qū)都存在晝夜溫差大的現(xiàn)象，尤其給小孩的健康帶來不小的威脅，此時若有溫控調(diào)速的功能便能大大提高風(fēng)扇的人性化。本課題便是基于以上兩個問題來設(shè)計人體智能調(diào)向電風(fēng)扇。本系統(tǒng)采用 STC89C52 單片機作控制器， E18-D50NK 檢測人體，通過單片機控制步進(jìn)電機來帶動風(fēng)扇搖頭從而跟蹤人的位置，以此實現(xiàn)風(fēng)扇智能調(diào)向。同時采用 DS18B20 溫度傳感器，根據(jù)檢測到的溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行對比，通過兩者間的差值了來決定風(fēng)扇的開、關(guān)以及風(fēng)速的大

2、小，并用 LCD 顯示當(dāng)前的實際溫度與預(yù)設(shè)溫度，預(yù)設(shè)溫度可以利用按鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)。本系統(tǒng)最終可以實現(xiàn)感應(yīng)人體并調(diào)向送風(fēng)以及溫控調(diào)速的功能。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 風(fēng)扇智能調(diào)向；溫控調(diào)速；單片機五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計IIAbstractIn the summer, especially under the trend of global warming, how to effectively lower the temperature of the environment has become the hotspot of scientists study. Although various

3、 types of air conditioners can cooling more quickly, considering about environmental protection, price and flexibility, eletric fan still has the advantages. However, if you want to make the eletric fan to stay competitive in a number of cooling appliances, there are several problems should be solve

4、d and improved. Intelligent orientation of fan and temperature-controlled speed regulation are two aspects of it.This design uses STC89C52 MCU as controller, E18-D80NK to detect human body, stepper motor as a device which simulates fan shaking. When detecting the human body, stepper motor that contr

5、olled by the MCU adjusts orientation intelligently. And using DS18B20 as temperature sensor. To controll the fan turn on or turn off by comparing the detected temperature and the preset temperature according to different results, and wind speed as well. At the same time using the LCD to display the

6、current actual temperature and the preset temperature. The preset temperature can be adjusted by using the buttons.Key words Intelligent orientation of fan Temperature-controlled speed regulation MCU 五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計目錄摘 要 .IAbstract.II第 1 章 緒論 .11.1 研究背景.11.2 研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢.11.3 研究的主要內(nèi)容.2第 2 章 人體智能調(diào)向電風(fēng)扇具體方案 .3

7、2.1 總體思路.32.2 方案論證.32.2.1 單片機選擇.32.2.2 紅外傳感器選擇.42.2.3 溫度傳感器選擇.42.2.4 調(diào)向裝置選擇.52.2.5 步進(jìn)電機驅(qū)動芯片選擇.52.2.6 顯示模塊選擇.62.3 本章小結(jié).6第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 .73.1 系統(tǒng)組成框圖.73.2 控制模塊電路.73.3 紅外傳感器模塊電路.83.4 溫度傳感器模塊電路.83.5 步進(jìn)電機模塊電路.93.6 顯示模塊電路.103.7 本章小結(jié).10第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計.114.1 KEIL UVISION2 軟件簡介 .114.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計 .114.2.1 步進(jìn)電機調(diào)向子程序.124.

8、2.2 PWM 調(diào)速子程序 .144.2.3 DS18B20 測溫子程序 .164.2.4 LCD1602 顯示子程序 .164.3 本章小結(jié) .17第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試 .185.1 系統(tǒng)調(diào)試過程 .185.2 調(diào)試過程遇到的問題及解決方法 .185.3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果 .195.4 本章小結(jié) .20結(jié) 論 .21五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計參考文獻(xiàn) .22致 謝 .23附錄 1 原理圖.24附錄 2 PCB 圖 .25附錄 3 實物圖.26附錄 4 完整程序.27五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計1第 1 章 緒論1.1 研究背景隨著現(xiàn)代科技的迅速發(fā)展，各式電器產(chǎn)品日新月異，層出不窮，即便人們對物質(zhì)需求以及生活

9、追求在不斷提高也能得到滿足。然而也有些產(chǎn)品發(fā)展停滯不前，傳統(tǒng)電風(fēng)扇便是其中之一。一方面，在溫室效應(yīng)與空調(diào)大軍的沖擊下，電風(fēng)扇不再是一枝獨秀，很多生產(chǎn)商更多地選擇把資金投放在空調(diào)的生產(chǎn)與升級上；另一方面，隨著各大中小型企業(yè)對“辦公效率”的重視，創(chuàng)造一個舒適的辦公環(huán)境成為必須，而電風(fēng)扇在這方面往往不是首選，基本沒有立足之地。盡管電風(fēng)扇面臨諸多難題，但作為眾多家電中成熟的一員，具有價格低廉，擺放靈活，體積小巧這幾個優(yōu)點，在大部分家庭里，特別是一些中小城市，仍然在家電市場占有一定的份額。相對空調(diào)而言，電風(fēng)扇的風(fēng)力更加溫和，在兒童與老年人這兩個群體中更具有優(yōu)勢。即便現(xiàn)在電風(fēng)扇還保持一定的競爭力，但是在電

10、器產(chǎn)品趨向智能化，人性化的今天，我們必須提升電風(fēng)扇的性能，推出功能多樣，安全可靠的產(chǎn)品。眾所周知，許多電風(fēng)扇帶有調(diào)向功能，但調(diào)向的角度幾乎都是固定的，且大多數(shù)都只有 90 度或 120 度。如此一來便使得“被服務(wù)”者反而處于被動的位置人的方位受限于風(fēng)扇的調(diào)向范圍，一旦處于這個范圍之外，我們必須去調(diào)整風(fēng)扇的主干位置才能繼續(xù)被風(fēng)吹到，顯得十分死板和不便。除了在調(diào)向功能存在不足之外，溫控調(diào)速是傳統(tǒng)電風(fēng)扇另一個具有研發(fā)價值的課題。在溫差較大的地區(qū)和季節(jié)里，尤其是夜晚入眠的時候，人們往往需要手動調(diào)速，有時還會因此著涼。這樣的設(shè)計不僅不夠人性化，也違背了現(xiàn)如今對電器產(chǎn)品提倡的“綠色環(huán)保”的主題。1.2 研

11、究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢由于電風(fēng)扇在我國仍然具有一定的市場，國內(nèi)對其開展的研究相對積極，也取得了一定成果。不少電風(fēng)扇在原有的功能上加入許多創(chuàng)新因素，從較早出現(xiàn)的遙控風(fēng)扇到現(xiàn)在風(fēng)力的選擇更為豐富有“自然風(fēng)” ， “睡眠風(fēng)” ， “驅(qū)蚊風(fēng)”等的數(shù)字電扇，也有根據(jù)人為設(shè)置的時間按時開、關(guān)的時控電風(fēng)扇，還有加入制冷機芯，將風(fēng)扇與冰箱相結(jié)合的冷風(fēng)電風(fēng)扇，而防傷手電風(fēng)扇更是受到不少有兒童的家長的青睞。在國外，尤其不少經(jīng)濟發(fā)達(dá)和生活水平較高的國家，深刻認(rèn)識到能源危機帶來的影響，因此對電風(fēng)扇的使用率比空調(diào)更高，以此降低能耗并減少對環(huán)境的危害。而在 2009年，英國人詹姆士戴森發(fā)明了無葉風(fēng)扇。這款新產(chǎn)品與普通電風(fēng)扇相比

12、，不僅降低了三分之一的能耗，而且因為其采用無葉片設(shè)計，打破了電風(fēng)扇外形單一的格局，并使之更安全、更節(jié)能、更環(huán)保。由此看來，以芯片控制，趨向智能化的風(fēng)扇已成為未來的發(fā)展主流。特別是“溫控調(diào)速”這一功能已經(jīng)得到實際的應(yīng)用，例如電腦中的散熱系統(tǒng)當(dāng) CPU 溫度上升到一定程度時，散熱風(fēng)扇的風(fēng)速會相應(yīng)加快；當(dāng)溫度回落時，風(fēng)速也會相應(yīng)降低，雖然在家居電扇方面還未能得到普及，但未來必定會成為主流風(fēng)扇之一。而“智能調(diào)向”的應(yīng)用五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計2實例相對較少，即使在國外也沒有發(fā)現(xiàn)。一方面，智能調(diào)向功能所需要的技術(shù)相對復(fù)雜，成本也高；另一方面，智能調(diào)向并不是一個“必需”功能，它只是在原有的傳統(tǒng)調(diào)向功能上的一種

13、改進(jìn)，這使得人們在研究的過程中缺乏積極性。1.3 研究的主要內(nèi)容設(shè)計并實現(xiàn)能夠智能調(diào)向調(diào)速的電風(fēng)扇。主要研究內(nèi)容如下：(1)查詢并選用合適的紅外傳感器，能夠感應(yīng)到人的位置和數(shù)量。當(dāng)人停留在某位置時，傳感器能及時感知；當(dāng)人改變位置時，傳感器能及時作出反應(yīng)并重新定位。(2)采用適當(dāng)算法確定電風(fēng)扇的搖頭幅度和方向，使每個人都能吹到風(fēng)。當(dāng)人數(shù)為兩個或兩個以上時，風(fēng)扇能夠在一個以處在最邊界的兩個人為界的范圍內(nèi)來回?fù)u頭。(3)電風(fēng)扇的搖頭幅度大于 180 度，控制精度小于 30 度。(4)根據(jù)環(huán)境溫度可以自動調(diào)節(jié)電風(fēng)扇風(fēng)速。隨著環(huán)境溫度升高，風(fēng)扇風(fēng)速加快，環(huán)境溫度降低，風(fēng)扇風(fēng)速減慢。(5)使用方便，價位低

14、，安全可靠。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計3第 2 章 人體智能調(diào)向電風(fēng)扇具體方案2.1 總體思路本設(shè)計重點在于紅外傳感器的選擇與調(diào)向角度的計算。當(dāng)傳感器感應(yīng)到人體之后要使得風(fēng)扇的正面面向人，這樣才可以保證人能夠吹到風(fēng)。在傳感器的感應(yīng)范圍內(nèi)，由于人的走位是隨機的，為了避免感應(yīng)盲區(qū)過多，本設(shè)計采用了三個傳感器共同工作的感應(yīng)裝置。其中一個傳感器作為主傳感器，另外兩個作為辨位傳感器。主傳感器與風(fēng)扇正面處于同一軸線，當(dāng)其感應(yīng)到人體時，風(fēng)扇不必?fù)u頭，而當(dāng)其中一個辨位傳感器感應(yīng)到人體時，風(fēng)扇便搖頭調(diào)向，直至主傳感器感應(yīng)到人為止。為了便于分辨，將主傳感器人為編號為 1，辨位傳感器分別編號為 2 和 3。至于“溫控調(diào)速

15、”方面，一開始給予一個預(yù)設(shè)溫度 25 度，以此作為標(biāo)準(zhǔn)，將檢測到的實際溫度與之對比，如果實際溫度比預(yù)設(shè)溫度低，則風(fēng)扇保持關(guān)閉狀態(tài)；若實際溫度比預(yù)設(shè)溫度高，則風(fēng)扇開啟轉(zhuǎn)動。當(dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時，默認(rèn)風(fēng)速為最低，為第一檔；如果實際溫度比預(yù)設(shè)溫度高 3 度以上 5 度以下，風(fēng)速調(diào)整為中檔；當(dāng)實際溫度比預(yù)設(shè)溫度高 5 度以上時，則風(fēng)速調(diào)整為最大1。在確立了總體思路之后，接下來便是元器件的選用了。圖 2-1 總體設(shè)計框圖2.2 方案論證2.2.1 單片機選擇方案一：采用 AVR 系列單片機作控制器。AVR 系列單片機不僅具有高效的內(nèi)核，而且還有強勁的處理速度，更可貴的是其功耗并不高。正因為 AVR 單片機擁有如

16、此強大的性能，在與其他大多數(shù)的單片機的競爭下顯得十分突出。其擁有 32 個通用寄存器，但不足的是前 16 個寄存器無法直接與立即數(shù)配合使用，導(dǎo)致通用性略低。然而這也是 AVR 系列 控制器 模塊 按鍵模塊驅(qū)動電機模塊顯示模塊風(fēng)扇紅外傳感器模塊溫度傳感器模塊步進(jìn)電機五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計4破解難度較高的原因之一。方案二：采用 STC51 系列單片機作控制器。STC51 系列單片機，顧名思義，使用的便是傳統(tǒng) 51 單片機的內(nèi)核，這在一定程度上使上手難度降低很多。速度快，抗干擾性強，不易破解，封裝形式多樣，性價比高，這都是 STC51 系列單片機的特點。在功能方面，其自帶的 FLASH 程序存儲器可不

17、斷反復(fù)地擦寫 100000 次以上，數(shù)據(jù)存儲器達(dá)到至少 256字節(jié)，具有可選內(nèi)部 RC 振蕩器和外部晶振，多路 A/D，獨立的波特率發(fā)生器，并且算數(shù)運算功能強，可利用軟件編程實現(xiàn)各種邏輯控制和不同算法。由于其編程和調(diào)試的自由度高，便利性強，目前已成為國內(nèi)最流行的單片機之一2。結(jié)論：結(jié)論：綜上所述選擇方案二，基于 STC51 系列的高性價比與操作的靈活性，選擇STC89C52 作為本設(shè)計的控制核心。2.2.2 紅外傳感器選擇方案一：采用 HC-SR501 作紅外傳感器。HC-SR501 的工作原理是：當(dāng)人走進(jìn)感應(yīng)范圍內(nèi)時，輸出高電平；當(dāng)人不在感應(yīng)范圍內(nèi)時，輸出低電平。該傳感器本身具有延時特性，范

18、圍可從 0.5 秒調(diào)至 200 秒，感應(yīng)角度大約為一個小于 100 度的鈍角，且具有兩種觸發(fā)方式可以選擇：可重復(fù)觸發(fā)方式和不可重復(fù)觸發(fā)方式。若選用前者，則當(dāng)感應(yīng)到人體時，輸出將一直保持高電平，只有當(dāng)人離開感應(yīng)范圍后才會延時并輸出低電平；若選用后者，則即使感應(yīng)到人體時，只要延時時間一到，輸出也會由高電平變成低電平。HC-SR501 體積小巧，靈敏度高，而且與外電路的連接十分簡單，成本低。方案二：采用 E18-D50NK 反射式紅外傳感器。E18-D50NK 的工作原理是：利用光電元件，將被測量信號轉(zhuǎn)換成光信號，再把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，這樣的設(shè)計具有精度高。反應(yīng)快的特點。當(dāng)在探測范圍內(nèi)有障礙物時，

19、輸出低電平；當(dāng)探測范圍內(nèi)無障礙物或障礙物不在探測范圍內(nèi)時，輸出高電平。探測距離可調(diào)，大約在 3 厘米到 50 厘米之間，探測角度大約小于 15 度。在這里“障礙物”的定義很廣泛，只要能反射光線的物體均可以被檢測到。結(jié)論：結(jié)論：上述兩種傳感器對于本設(shè)計來說都有明顯的優(yōu)缺點。HC-SR501 可以分辨出“人體”和“物體” ，但對于“靜止不動”的人體，該傳感器有較大的矛盾性，在多個傳感器同時工作的情況下，由于其延時性以及感應(yīng)范圍的多變，編程難度很大。而 E18-D50NK 相對來說屬性叫單一，但對“人體”和“物體”一視同仁，均能感應(yīng)，在復(fù)雜的環(huán)境下無法精確到位。通過對以上兩種傳感器的實際操作和模擬，

20、最終選擇 E18-D50NK 作為紅外傳感器。2.2.3 溫度傳感器選擇方案一：采用 DS18B20 作溫度傳感器。 DS18B20 是一種數(shù)字化溫度傳感器，測溫范圍為-55 攝氏度至 125 攝氏度，分辨率可以達(dá)到 0.0625 攝氏度，精度高。不僅能夠直接讀取出被測溫度，而且采用了 “一線通信”的接口設(shè)計，當(dāng)讀取溫度值后，以“一線總線”串行傳輸給控制器核心的同時也可傳送 CRC 校驗碼，抗干擾能力極強。這樣的設(shè)計可以把獨特的電源和信號復(fù)合在一起，使用戶輕松搭建起傳感器網(wǎng)絡(luò)，并五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計5且每個芯片都有唯一的編碼。再者， DS18B20 與控制器的連接 采用三線制，一方面省去了其他

21、外在的 電路，不必再加 額外的溫度補償電路，另一方面，一旦不小心 將電源極性接反時，芯片也不會因此燒壞（但無法正常工作） ，即負(fù)壓特性。方案二：采用 AD590 作溫度傳感器。 AD590 是一種把電流輸出比例轉(zhuǎn)換成 標(biāo)準(zhǔn)溫度的兩端集成電路溫度裝置。其測溫極限 為負(fù)五十五至一百五十?dāng)z氏度，在此 極限里，其因外界因素影響的波動為正負(fù)零點三 。AD590 不僅可以實現(xiàn)將溫度轉(zhuǎn)化為線性化電量測量，通過 AD 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，而且能夠消除電源帶來的干擾，測溫不需要設(shè)置參考點，再加上本身具有高阻抗， AD590 對長線性的電壓下降不敏感，精度高，互換性強。在保護(hù)性方面，由于可以承受44V 的正向電壓和

22、20V 的反向電壓，即使錯誤供壓也不易導(dǎo)致設(shè)備損壞3。結(jié)論：結(jié)論：但因為 AD590 需要與高精度的 AD 轉(zhuǎn)化設(shè)備進(jìn)行配合使用才能得到數(shù)據(jù)，而且需要校準(zhǔn)，電路相對來說比較復(fù)雜，成本也較高。對于 DS18B20，其電路簡單，能夠很好地實現(xiàn)本設(shè)計所需要的功能，故選擇方案一。2.2.4 調(diào)向裝置選擇方案一：采用數(shù)字舵機作模擬調(diào)向裝置。舵機的類型主要由兩種，一種是模擬舵機，屬于較早期的舵機類型，另一種便是現(xiàn)在比較常用的數(shù)字舵機。無論哪種舵機，其自身一般都可成一套自動控制裝置，由直流電機，減速齒輪組和各種傳感器組成。兩種舵機的區(qū)別在于后者在控制電路中比前者多了一個微處理器。舵機工作的基本原理是：當(dāng)接受

23、到信號時，舵機轉(zhuǎn)至指定的角度并回饋位置信息。但是無論是哪種舵機，在轉(zhuǎn)動角度都有限制，常見的范圍是 180 度，超過所限制的角度，舵機便會有超量程的故障。基于單片機的舵機控制有多種算法，最常用的便是 PWM 法。利用不同的占空比來控制舵機的轉(zhuǎn)動角度，具有操作簡單，精度高的優(yōu)點。方案二：采用步進(jìn)電機作模擬調(diào)向裝置。步進(jìn)電機是一種將脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的角位移的感應(yīng)元件，通過改變脈沖的數(shù)量來控制角位移的大小，也可以通過改變脈沖的頻率來控電機的轉(zhuǎn)動速度。步進(jìn)電機每次轉(zhuǎn)動都需要按照一個固定的角度來轉(zhuǎn)，這個角度稱為“步進(jìn)角” 。因為有“步進(jìn)角” ，所以步進(jìn)電機無法精確到位，在每次的轉(zhuǎn)動后，與實際位置需求總會

24、存在一定的角度誤差，但這種誤差是不會累積的，即每轉(zhuǎn)一圈步進(jìn)電機都會回到原來的起始位置。結(jié)論：結(jié)論：考慮到在本設(shè)計中，人的位置相對風(fēng)扇來說是隨機的，由于舵機在角度旋轉(zhuǎn)方面存在限制，只能在一定角度內(nèi)轉(zhuǎn)動，在邏輯設(shè)計和編程上面難度較大，而且在實際情形下，風(fēng)扇的最終定位不需要很精確，所以綜合比較后選擇方案二，選取四相五線步進(jìn)電機作為模擬調(diào)向裝置。2.2.5 步進(jìn)電機驅(qū)動芯片選擇方案一：采用達(dá)林頓 ULN2803 作驅(qū)動芯片。達(dá)林頓驅(qū)動器可以看做由 2 個三極管共同組成的三極管，其增益大小等于 2 個三極管的增益相乘，因此達(dá)林頓驅(qū)動器常用來驅(qū)動工作電壓大，功率高的元件，諸如 LED 顯示屏，繼電器，小型

25、步進(jìn)電機，直流電機，五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計6逆變電路等。達(dá)林頓驅(qū)動器具有高增益，穩(wěn)定性好，使用簡單，成本低等特點，在很多電路中都得到了廣泛的應(yīng)用。ULN2803 屬于 NPN 型的達(dá)林頓驅(qū)動器。方案二：采用 L298N 作驅(qū)動芯片。L298N 是一種可應(yīng)用于高電壓（最高四十六伏特） ，輸出電流大（最大輸出可達(dá)三安培）的驅(qū)動芯片，也因此具有過電壓或過電流的自我保護(hù)屬性，通常被用來驅(qū)動直流電機，步進(jìn)電機。該芯片主要包含了兩個 H 橋的全橋式驅(qū)動器，信號控制類型為標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號。其輸入端能夠直接與單片機相連進(jìn)而控制步進(jìn)電機，不僅能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，也可以實現(xiàn)步進(jìn)電機的正反轉(zhuǎn)4。結(jié)論結(jié)論：通過對兩種驅(qū)動器的比

26、較，ULN2803 的體積更小，且價格更低，而且要實現(xiàn)步進(jìn)電機的功能用 ULN2803 足矣，綜合考慮選用 ULN2803 作步進(jìn)電機驅(qū)動器。2.2.6 顯示模塊選擇方案一：采用數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管其實就是以眾多二極管為單位，通過控制數(shù)碼管中任意一個或多個二極管的導(dǎo)通來達(dá)到不同的顯示效果（導(dǎo)通的二極管發(fā)光，不導(dǎo)通的則不發(fā)光） 。一般單片機相關(guān)應(yīng)用最常使用的是七段數(shù)碼管，可以顯示一些簡單的數(shù)字及英文字符。LED 數(shù)碼管具有低損耗，壽命長，成本低，穩(wěn)定性高的特點，但在顯示方面有所局限，信息傳送量較少。方案二：采用 LCD1602 顯示屏。LCD1602 顯示屏是一種字符型顯示器，其工作方式是經(jīng)由電壓

27、來控制液晶分子狀態(tài)從而顯示不同的內(nèi)容，有電壓就有顯示。由于顯示器的任意一點在接受到信號后就能持續(xù)發(fā)光且保持同樣的亮度，不會閃爍，所以顯示質(zhì)量高，且對比于相同尺寸的其他顯示器，液晶顯示器的可視面積更大，顯示信息多，輻射還更低。因為液晶顯示器都是數(shù)字式，在與單片機的配合使用方面彼此會更兼容。結(jié)論結(jié)論：基于 LCD1602 的顯示更加穩(wěn)定、大方，故選用方案二。2.3 本章小結(jié)本章通過針對本設(shè)計，從整體到局部進(jìn)行分析，擬定了各主要模塊的元件選用，并最終確定如下：采用 STC89C52 作控制核心，E18-D50NK 作紅外傳感器，DS18B20 作溫度傳感器，步進(jìn)電機作模擬調(diào)向裝置，ULN2803 作

28、步進(jìn)電機驅(qū)動器，LCD1602 作顯示模塊。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計7第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)組成框圖系統(tǒng)主要由兩大部分組成，及電源部分和控制部分，而控制部分主要由五大模塊組成，分別是單片機模塊，紅外傳感器模塊，溫度傳感器模塊和步進(jìn)電機模塊。系統(tǒng)總硬件設(shè)計框圖如圖 3-1 所示?？刂破鱏TC89C52電源四相五線步進(jìn)電機LCD1602 顯示屏風(fēng)扇紅外傳感器E-18D50NK溫度傳感器DS18B20驅(qū)動芯片ULN2803按鍵圖 3-1 系統(tǒng)總硬件設(shè)計框圖3.2 控制模塊電路STC89C52 單片機的最小系統(tǒng)如圖 3-2 所示。單片機最小系統(tǒng)的外圍電路主要包括了振蕩電路，按鍵復(fù)位電路和下載

29、調(diào)試電路。振蕩電路是為了給單片機提供時間周期，只有時鐘的支持，單片機才能得以正常運行。而時間周期與晶振的大小有關(guān)，這里采用的晶振為 12M，相對應(yīng)的時間周期為 1 微秒。按鍵復(fù)位電路也就是手動復(fù)位，此電路主要是使系統(tǒng)中各部件處于一個初始的確定工作狀態(tài)，并以此初始狀態(tài)接收各指令進(jìn)行工作。而有時在調(diào)試過程中會出現(xiàn)許多不正常的現(xiàn)象，有了復(fù)位電路也可以隨時擦除之前的指令，為調(diào)試工作提供方便。下載調(diào)試電路，顧名思義，便是用以下載各種指令的模塊。有了該電路便可以和單片機燒錄程序軟件 STC-ICP 進(jìn)行配合，操作簡單而功能卻十分強大5。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計810KR16VCCGNDGNDVCCVCCGND

30、1234P8下下下下下VCCGNDP1.0/T21P1.1/T2EX2P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78RST9P3.0/RxD10P3.1/TxD11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.5/T115P3.6/WR16P3.7/RD17XTAL218XTAL119VSS20P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427P2.7/A1528PSEN29ALE30EA/VPP31P0.7/AD732P0.6/AD633P0.5/AD534P0.4/AD

31、435P0.3/AD336P0.2/AD237P0.1/AD138P0.0/AD039VCC40U1STC89C52PWMVCCHW0HW1HW2TempRSRWED0D1D2D3D4D5D6D7M0M1M2M3K0K1K2123456789R1210K22uFC12S230pFC1030pFC1112Y112MHzLED0LED1LED2圖 3-2 單片機最小系統(tǒng)原理圖3.3 紅外傳感器模塊電路E18-D50NK 模塊電路如圖 3-3 所示。123P4E18-D50NKVCCGNDVCC10KR6512R9HW1圖 3-3 E18-D50NK 模塊電路原理圖從原理圖可以看出 E18-D50N

32、K 主要分三條線，分別是電源線，信號線和地線，相對簡單。E18-D50NK 是一種紅外光電裝置，當(dāng)其發(fā)射出的紅外光線被物體阻斷并被反射，同時被 E18-D50NK 內(nèi)部的紅外接收管所接收，此時會產(chǎn)生一個從高至低的變化電壓，再經(jīng)由 E18-D50NK 內(nèi)部的電壓比較器輸出電信號給單片機，由單片機進(jìn)行處理。當(dāng)有接收到反射的光線時，E18-D50NK 信號腳輸出的是低電平。由于為了方便調(diào)節(jié) E18-D50NK 的感應(yīng)距離，在輸出端我們一般需要再加一個上拉電阻，到時只要調(diào)節(jié)電位器便可以改變測量距離。3.4 溫度傳感器模塊電路 DS18B20 模塊電路如圖 3-4 所示。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計9123P5

33、18B20VCCGNDVCC10KR7512R10Temp圖 3-4 DS18B20 模塊電路原理圖DS18B20 是原 DALLAS 生產(chǎn)的單總線數(shù)字溫度計，擁有 TO-92 的小巧封裝和單總線的簡潔聯(lián)接，在一些測溫系統(tǒng)中廣為應(yīng)用。所謂的 TO-92 封裝便是和 8550 三極管一模一樣的封裝，其三個引腳分別是數(shù)據(jù)傳輸引腳 DAT，VCC 和 GND。在應(yīng)用電路中，該芯片既能夠應(yīng)用于外部電源，也能夠應(yīng)用于寄生電源。DS18B20 的內(nèi)部構(gòu)造十分簡單，其主要的溫度檢測功能和數(shù)據(jù)傳輸全部集成在一個芯片上，所以具有較高的抗干擾能力。而所謂的溫度檢測和數(shù)據(jù)傳輸這兩個部分便組成了 DS18B20 的一

34、個工作周期。3.5 步進(jìn)電機模塊電路步進(jìn)電機模塊電路如圖 3-5 所示。GNDVCC12345P6Header 5VCCM0M1M2M3IN01IN12IN23IN34IN45IN56IN67IN78GND9COM10OUT711OUT612OUT513OUT414OUT315OUT216OUT117OUT018U2圖 3-5 步進(jìn)電機模塊電路原理圖這里采用的是四相五線的步進(jìn)電機，其工作電壓為 5V，轉(zhuǎn)動精度為 5.625 度，配合達(dá)林頓芯片 ULN2803 使用，組成步進(jìn)電機模塊電路。當(dāng)對步進(jìn)電機按一定順序施加一組源源不息的脈沖信號時，它便能夠無止境地工作下去。每次的工作信號都會使得步進(jìn)電機

35、的某一相或兩相相接的原有模式轉(zhuǎn)換，此時相聯(lián)系的轉(zhuǎn)子便會前進(jìn)一個步進(jìn)角。當(dāng)這樣的工作模式持續(xù)至一個循環(huán)時，轉(zhuǎn)子便轉(zhuǎn)過一個齒距。而施加脈沖信號的方式一般有兩種，一種是利用硬件，另一種則是利用軟件了。如果選擇了后者，只要通過控制器來輸出脈沖信號便可以掌握步進(jìn)電機的工作模式。這種方法能夠簡化電路，降低成本，但由于單片機的驅(qū)動電流較小，無法直接驅(qū)動步進(jìn)電機，所以需要在單片機的 I/O 口接一驅(qū)動芯片，才可以控制步進(jìn)電機正常工作6。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計103.6 顯示模塊電路顯示模塊電路如圖 3-6 所示。GNDGNDVCCVCCGNDRSRWED0D1D2D3D4D5D6D710KR8GND1VCC2V

36、03RS4RW5E6D07D18D29D310D411D512D613D714A15K16U3圖 3-6 顯示模塊電路原理圖 這里選用的顯示模塊是 LCD1602。所謂的 1602，字面上表示能夠顯示 2 行，每一行最多可以容納十六個字符。LCD1602 和其它許多主流字符液晶顯示一樣，控制驅(qū)動主電路均為 HD44780，因此編程程序一般大同小異，可以通用。LCD1602 有兩種引腳設(shè)計，一種是 14 腳，另一種是 16 腳。后者多出的兩腳分別是電源線 VCC 和地線 GND，但兩者的控制原理是相同的。HD44780 芯片內(nèi)置了三種主要存儲器，其中 CGROM 是字符發(fā)生存儲器，用來存儲一百六

37、十個不同的點陣字符圖形；而 DDRAM 是用來存儲還未出現(xiàn)的內(nèi)容；最后的 CGRAM，用比較通俗的說法，便是每個數(shù)據(jù)寄存的地址。這三者是LCD1602 能夠顯示各種不同字符的強大之處的“秘密”所在。但要正確顯示出我們所需要的字符需要許多控制指令來執(zhí)行，控制指令五花八門，種類繁多，在許多文獻(xiàn)資料里有非常詳細(xì)的記載和說明，在此便不再贅述。3.7 本章小結(jié)人體智能調(diào)相電風(fēng)扇的硬件設(shè)計，利用原理圖，從控制核心至各部分模塊都分別作出了簡單的介紹，使整個系統(tǒng)的設(shè)計方案和原理更加清楚明了，同時讓讀者進(jìn)一步了解本設(shè)計的可行性。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計11第 4 章系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1Keil uVision2 軟件

38、簡介Keil uVision2 是眾多單片機應(yīng)用開發(fā)軟件 大隊中最杰出的一員 ，它不僅兼容各個開發(fā)商的基于 MCS-51 架構(gòu)的芯片， 而且功能豐富，無論是撰寫程序 ，解讀代碼抑或模擬仿真都能夠完美運行， 另外還提供多種代碼語言的編程 設(shè)計，布局簡潔，容易上手，在程序糾錯的功能上也幾近完美 。最突出的一點便是 C51 十分充分地被收錄于該軟件的開發(fā)環(huán)境中。正因為擁有如此強大的集成開發(fā)環(huán)境和豐富的庫函數(shù)，下至剛接觸 51 單片機的初學(xué)者 ，上至開發(fā) 51 單片機的工程師 ，都以此軟件為編程燒錄程序的首選 。圖 4-1 Keil uVision2 軟件4.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計首先明確系統(tǒng)的各個模塊功能

39、，包括各個芯片的作用和目的，可以通過網(wǎng)上搜尋相關(guān)的手冊以及一些經(jīng)典例程，對每個芯片的主要功能有個初步的認(rèn)識。接著是對各個主要的元器件作出同樣的查詢，最后可以結(jié)合系統(tǒng)硬件框圖擬定初步的程序流程圖，這樣便于理清編程的思路，為以后的調(diào)試工作提供依據(jù)。本設(shè)計主要包括了 DS18B20 測溫子程序，E18-D50NK 感應(yīng)子程序，步進(jìn)電機調(diào)相子程序，LCD1602 顯示子程序以及 PWM 法調(diào)速子程序。這樣就形成了多個子程序，包括了功能子程序和中斷子程序，通過反復(fù)調(diào)用或者互相嵌套來構(gòu)成主程序?？偟膩碚f，在編程時盡量把先各模塊的程序?qū)懗鰜恚纬啥鄠€子程序，然后通過主程序的調(diào)用來實現(xiàn)各種子程序的功能。下面將

40、對各個子程序進(jìn)行詳細(xì)的說明。系統(tǒng)主程序流程圖如圖 4-2 所示。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計12開始初始化步進(jìn)電機調(diào)向子程序LCD 顯示子程序DS18B20 測溫子程序PWM 調(diào)速子程序?qū)嶋H溫度比預(yù)設(shè)溫度高低圖 4-2 系統(tǒng)主程序流程圖4.2.1 步進(jìn)電機調(diào)向子程序 步進(jìn)電機調(diào)向子程序是本程序控制的重點，其中也涉及了步進(jìn)電機和 E18-D50NK 兩者之間的相互配合。在前面有提到過，本設(shè)計采用三個 E18-D50NK 傳感器一起工作的方案，而這三個傳感器的感應(yīng)結(jié)果將決定步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向。當(dāng) 1 號傳感器，也就是主傳感器，在感應(yīng)范圍內(nèi)有目標(biāo)物時，輸出低電平，此時單片機將此信號傳遞給步進(jìn)電機，步進(jìn)電機不轉(zhuǎn)，

41、保持原有的方位；當(dāng) 2 號或者 3 號傳感器，即辨位傳感器，在感應(yīng)范圍內(nèi)有目標(biāo)物時，同樣輸出低電平，通過單片機的計算和傳遞信號，控制步進(jìn)電機進(jìn)行正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，直至1 號傳感器輸出低電平為止。具體流程圖如圖 4-3 所示。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計13開始設(shè)置正反轉(zhuǎn)指針設(shè)置定時器的初始值1 號傳感器是否感應(yīng)到人正轉(zhuǎn)開風(fēng)扇返回反轉(zhuǎn)是是否否3 號傳感器是否感應(yīng)到人2 號傳感器是否感應(yīng)到人否是圖 4-3 步進(jìn)電機調(diào)向流程圖主要程序如下：uchar step_turn = 0 x23;/0 反轉(zhuǎn)，1 正轉(zhuǎn)，其他停止uchar code FFW8=0 x1F,0 x3F,0 x2F,0 x6F,0 x4F,0

42、xcF,0 x8F,0 x9F; /四相八拍正轉(zhuǎn)編碼uchar code FFW8=0 x10,0 x30,0 x20,0 x60,0 x40,0 xc0,0 x80,0 x90; /四相八拍反轉(zhuǎn)編碼 LED0 = Sensor0;LED1 = Sensor1;LED2 = Sensor2; /用三盞 LED 燈來分別表示三個傳感器if(Sensor0 = 0)&(Sensor1 = 0)&(Sensor2 = 1)|(Sensor0 = 1)&(Sensor1 = 0)&(Sensor2 = 1)|(Sensor0 = 1)&(Sensor1 = 五邑

43、大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計140)&(Sensor2 = 0) None_counter = 0;step_turn = 0; /只要當(dāng) 2 號辨位傳感器有感應(yīng)時， LED1 亮，同時步進(jìn)電機反轉(zhuǎn)if(Sensor0 = 0)&(Sensor1 = 1)&(Sensor2 = 0)|(Sensor0 = 1)&(Sensor1 = 1)&(Sensor2 = 0)None_counter = 0;step_turn = 1; /當(dāng) 3 號辨位傳感器有感應(yīng)且 2 號辨位傳感器無感應(yīng)時，步進(jìn)電機正轉(zhuǎn)if(Sensor0 = 0)&(Sensor1 = 1)&a

44、mp;(Sensor2 = 1)None_counter = 0;step_turn = 23; /當(dāng) 1 號主傳感器有感應(yīng)且辨位傳感器都沒有感應(yīng)時，步進(jìn)電機停止轉(zhuǎn)動if(None_counter = _120_)step_turn = 23; /當(dāng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動角度大于或等于 120 度時，停止轉(zhuǎn)動4.2.2 PWM 調(diào)速子程序如果要控制直流電機的 轉(zhuǎn)速，我們只要在給予電機不同占空比的方波信號，因為電機的啟動源于方波脈沖，只要改變方波的延時時間獲得不同的占空比，就能改變電機兩端的電壓從而控制它的轉(zhuǎn)速。 PWM 調(diào)速子程序流程圖如圖 4-4 所示8。主要程序如下：if(None_counter

45、_120_) /步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動小于 120 度，即感應(yīng)到人if(Temp_leve+50 tvalue ) Motor_ON = 250; Motor_OFF = 10; /當(dāng)實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度 5 度時，風(fēng)速為最大else if(Temp_leve+30 = tvalue )五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計15 Motor_ON = 40; Motor_OFF = 60; /當(dāng)實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度 3 至 5 度時，風(fēng)速為中檔else if(Temp_leve = tvalue )Motor_ON = 10; Motor_OFF = 80; /當(dāng)實際溫度大于預(yù)設(shè)溫度不超過 3 度時，風(fēng)速為最小 else

46、 if(Temp_leve = tvalue ) Motor_ON = 0 x00; Motor_OFF = 0 xff; /當(dāng)實際溫度小于預(yù)設(shè)溫度時，風(fēng)扇關(guān)閉 elseMotor_ON = 0 x00;Motor_OFF = 0 xff; /步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動角度達(dá)到 120 時，風(fēng)扇關(guān)閉開始溫度是否高于預(yù)設(shè)溫度否關(guān)閉風(fēng)扇是溫度是否比預(yù)設(shè)溫度高 3 度60%調(diào)速溫度是否比預(yù)設(shè)溫度高5 度以上80%調(diào)速100%調(diào)速返回是是否否五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計16圖 4-4 PWM 調(diào)速流程圖4.2.3 DS18B20 測溫子程序溫度傳感器 DS18B20 是一種非常常用的測溫元件。以單片機為核心控制的 DS18

47、B20主要通過三個步驟來完成溫度的測量：設(shè)置默認(rèn)值，讀取 ROM 操作指令和存儲器操作指令，要使其正常運行，關(guān)鍵在于編寫兩個子程序：讀時序和寫時序。主要流程圖如圖 4-5 所示。開始DS18B20初始化寫入時序讀取時序讀取溫度值圖 4-5 DS18B20 測溫流程圖主要程序如下：bit Rstds18B20(void); /DS18B20 復(fù)位程序void Writeds18B20(uchar ); /寫一個字節(jié) DS18B20 數(shù)據(jù)、命令子程序uchar Readds18B20(void); /讀一個字節(jié) DS18B20 數(shù)據(jù)子程序uint GetTempValue(void); /啟動 d

48、s18B20 溫度轉(zhuǎn)換程序ds18B20_data = 0; /拉低總線Delay_10us(); /延時 10usds18B20_data = ch&0 x1; /發(fā)送待寫入的數(shù)據(jù)delay_15us(2); /保持寫入數(shù)據(jù)時間ds18B20_data = 1; /延時 1us 準(zhǔn)備下一位傳輸4.2.4 LCD1602 顯示子程序LCD1602 在本系統(tǒng)主要的作用是將 DS18B20 采集到的實際溫度值和預(yù)設(shè)溫度值顯示出來，方便操作者進(jìn)行觀察和對比，更好實現(xiàn)人機結(jié)合，提高本設(shè)計的直觀性與人性化7。其顯示子程序如圖 4-6 所示。主要程序如下：五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計17delaynms(

49、15); /延時 15msWriteInstruction(0 x38); /顯示模式設(shè)置WriteAddress(0 x00); /寫顯示地址，將在第 1 行第 1 列開始顯示i = 0; /從第一個字符開始顯示W(wǎng)riteData(Stri); /將字符常量寫入 LCDi+; /指向下一個字符開始LCD 初始化DS18B20初始化溫度采集顯示實際溫度和預(yù)設(shè)溫度結(jié)束圖 4-6 LCD1602 顯示流程圖4.3本章小結(jié)本章介紹了編程所用的軟件，從整體上說明了本系統(tǒng)軟件編程的主思路，最后詳細(xì)列出了各個子程序的編程語句。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計18第 5 章 系統(tǒng)的調(diào)試5.1 系統(tǒng)調(diào)試過程在進(jìn)行具體的系

50、統(tǒng)調(diào)試之前，需要先將各個模塊之間的聯(lián)系進(jìn)行分析。該系統(tǒng)大致由以下幾個模塊構(gòu)成：電源模塊，按鍵復(fù)位模塊，LCD1602 顯示模塊，溫度檢測模塊，紅外感應(yīng)模塊和步進(jìn)電機驅(qū)動模塊。首先要檢測周圍環(huán)境的溫度和感應(yīng)人體的位置，然后通過單片機將實際溫度與預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行對比，利用 PWM 信號來控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，同時配合達(dá)林頓驅(qū)動芯片 ULN2803 來控制步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向。與此同時，LCD1602 將DS18B20 所測量到的實際溫度值和預(yù)設(shè)溫度值一并顯示出來。電路板完成之后，首先檢測銅板是否腐蝕完全，銅線有無斷開或重疊，接著檢查各封裝是否正常，同時把各元器件按照 PCB 圖進(jìn)行焊接。焊接成功后利用萬用表檢測電

51、源兩端是否短路，確保安全后再接通電源觀察各元器件功能是否能夠正常工作，并注意電路板有無散發(fā)異常的氣味。具體調(diào)試過程如下：(1) 給系統(tǒng)接上 5V 電源，觀察電源指示燈是否正常工作。(2) 測試按鍵是否可以調(diào)整預(yù)設(shè)溫度。(3) 用手捏住 DS18B20 片刻，觀察 LCD1602 顯示的溫度是否有變化，同時觀察風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速是否有隨著溫度的上升而加快。(4) 分別在紅外傳感器 E18-D50NK 的三個感應(yīng)探頭前遮擋，觀察對應(yīng)三個指示燈是否正常亮滅，同時調(diào)整三個感應(yīng)探頭的感應(yīng)距離至合適的范圍，并觀察步進(jìn)電機的轉(zhuǎn)向是否如預(yù)期般工作。而軟件的調(diào)試相對來說在前期必須更加嚴(yán)謹(jǐn)。通過 Keil 軟件編寫時，可

52、利用其自帶的檢測功能先跑一遍程序，看是否有語句上的邏輯錯誤，編程完整后再通過仿真軟件進(jìn)行測試，最后把程序燒錄進(jìn)單片機進(jìn)行實際硬件的功能檢測。具體調(diào)試過程：(1) 利用 Keil 軟件和仿真軟件對各個子程序進(jìn)行邏輯檢測。(2) 將完整的程序燒錄到單片機內(nèi)，通過觀察各硬件的運行狀態(tài)來調(diào)試程序直至各硬件可以正確行使功能。(3) 重新審查程序并盡可能對其簡化。5.2 調(diào)試過程遇到的問題及解決方法1. 問題：接通電源后發(fā)現(xiàn) LCD1602 只顯示一行黑格，無法顯示正常字符。解決方法：通過檢查發(fā)現(xiàn)是畫 PCB 時畫錯了連線所導(dǎo)致。最后通過修改 PCB 圖并重新制作了電路板得以解決。2. 問題：當(dāng)實際溫度超

53、過預(yù)設(shè)溫度時，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速不變，且有時候即使實際溫度低于預(yù)設(shè)溫度風(fēng)扇仍然保持轉(zhuǎn)動。解決方法：經(jīng)過重復(fù)檢查，發(fā)現(xiàn)是程序以及風(fēng)扇硬件本身存在問題，通過修改了程序并且更換了另一種較小的散熱風(fēng)扇之后可以正常實現(xiàn)功能。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計193. 問題：紅外傳感器檢測到人體之后，步進(jìn)電機轉(zhuǎn)向混亂，無法正常定位。解決方法：排除了硬件問題之后反復(fù)對程序進(jìn)行了檢查，經(jīng)過向眾多同學(xué)的咨詢并且在他們的共同幫助下得以調(diào)試出正常的程序并實現(xiàn)正常的定位。4. 問題：由于三個紅外傳感器本身的設(shè)計所限，兩兩之間存在感應(yīng)盲區(qū)，當(dāng)人體站在此盲區(qū)時無法被感應(yīng)，導(dǎo)致步進(jìn)電機不轉(zhuǎn)動。解決方法：通過對設(shè)計方案的重新思考和審視，擬制出一套新

54、的方案，首先分別調(diào)整三個傳感器的感應(yīng)距離，同時修改程序，設(shè)定當(dāng)三個傳感器都沒有探測到人體時步進(jìn)電機必須先自轉(zhuǎn) 120 度，在自轉(zhuǎn)過程中若感應(yīng)到人體說明人站在了盲區(qū)，此時進(jìn)入正常的程序；若轉(zhuǎn)了 120 度后仍然沒有感應(yīng)到人體才說明周圍真的沒有人，此時步進(jìn)電機停止轉(zhuǎn)動同時風(fēng)扇停止運行。5.3 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果經(jīng)過多方面的調(diào)試，系統(tǒng)可以正常運行，基本達(dá)到預(yù)期效果。圖 5-1 實物圖主要實現(xiàn)的功能如下： 1. 接通電源后，電源指示燈亮，同時步進(jìn)電機按順時針方向自轉(zhuǎn) 120 度。2. LCD1602 顯示目前的實際溫度和預(yù)設(shè)溫度，初始預(yù)設(shè)溫度默認(rèn)為 24 攝氏度，通過按鍵可以調(diào)整高低。3. 如果此時實際溫度

55、低于預(yù)設(shè)溫度，風(fēng)扇不會轉(zhuǎn)動。用手捏住 DS18B20 片刻后，可以觀察到 LCD1602 顯示的實際溫度逐漸上升，當(dāng)實際溫度高于預(yù)設(shè)溫度時，風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動，但轉(zhuǎn)速較低。繼續(xù)捏住 DS18B20 不放，當(dāng)溫度上升至高于預(yù)設(shè)溫度 3 攝氏度時，可以看到風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速明顯加快；當(dāng)溫度上升至高于預(yù)設(shè)溫度 5 攝氏度或以上時，可以感覺到風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速進(jìn)一步加快。4紅外感應(yīng)方面，當(dāng)人站在 1 號主傳感器時，1 號指示燈亮，步進(jìn)電機不轉(zhuǎn)；當(dāng)人五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計20站在 2 號辨位傳感器時，2 號指示燈亮并且步進(jìn)電機按順時針方向轉(zhuǎn)動直至 1 號主傳感器感應(yīng)到人體為止。當(dāng)人站在 3 號辨位傳感器時，3 號指示燈亮并且步

56、進(jìn)電機按逆時針方向轉(zhuǎn)動直至 1 號主傳感器感應(yīng)到人體為止。5當(dāng)人不在紅外傳感器感應(yīng)范圍內(nèi)時，步進(jìn)電機會按任意方向自轉(zhuǎn) 120 度后停止轉(zhuǎn)動，同時風(fēng)扇也自動停止運行。5.4 本章小結(jié)本章描述了系統(tǒng)的調(diào)試步驟以及調(diào)試過程中遇到的種種問題，并探索出解決各個問題的具體方法，最終系統(tǒng)調(diào)試成功，可以基本實現(xiàn)各模塊的功能。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計21結(jié)論本課題設(shè)計和實現(xiàn)了人體智能調(diào)向電風(fēng)扇。本設(shè)計以 STC89C52 單片機為控制核心，通過 DS18B20 溫度傳感器采集室內(nèi)溫度，LCD1602 將實際溫度與預(yù)設(shè)溫度顯示出來，將兩種溫度進(jìn)行比較，通過兩者間的差值決定風(fēng)扇的風(fēng)速。同時紅外傳感器 E18-D50NK

57、 感應(yīng)人體位置，將信號傳遞給單片機后，由單片機和達(dá)林頓芯片 ULN2803 控制步進(jìn)電機的旋轉(zhuǎn)方向從而帶動風(fēng)扇的調(diào)向。本設(shè)計采用了多種設(shè)計思路，充分結(jié)合邏輯思想與實際操作，具有低功耗，低成本，操作簡單，綠色環(huán)保，安全可靠的優(yōu)點。在本課題的研究過程中，本人主要完成了以下內(nèi)容：1. 根據(jù)課題任務(wù)書的要求，給出初步的設(shè)計方案并擬定了一份開題報告；2. 根據(jù)具體要實現(xiàn)的功能，選取合適的元器件；3. 繪制出電路原理圖和 PCB 圖；4. 根據(jù)原理圖和 PCB 圖制作電路板；5. 進(jìn)行元器件的焊接作出硬件實物；6. 對 STC89C52 單片機進(jìn)行程序編寫，使它能給出信號控制各模塊正常工作；7. 分別對系

58、統(tǒng)的硬件和軟件進(jìn)行調(diào)試，使系統(tǒng)能夠正常工作。本設(shè)計經(jīng)過最終調(diào)試和檢驗后仍然存在一些不足：選用的風(fēng)扇硬件功率較低，無法明確感受中檔和高檔風(fēng)速之間相互切換的變化；紅外傳感器沒有找到更合適的，導(dǎo)致無法正確分辨人體與物體，受環(huán)境干擾因素較大，而且由于傳感器的感應(yīng)角度太小，使得風(fēng)扇最后的定位可能不是正對人體，角度有偏差，距離真正的人性化設(shè)計還有不少需要改進(jìn)的地方。五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計22參考文獻(xiàn)1史洪宇.熱釋人體紅外智能溫控風(fēng)扇及照明控制系統(tǒng)J.山西電子技術(shù).2010, 27(4):27-292劉煥成.工程背景下的單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計M.北京:清華大學(xué)出版社,2011:7-103張曉娜,胡孟謙.傳感器與

59、檢測技術(shù)M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014:28-594王成元,夏加寬,孫宜標(biāo).現(xiàn)代電機控制技術(shù) M.北京:機械工業(yè)出版社,2009:70-955楊欣,王玉鳳,劉湘黔.51 單片機應(yīng)用從零開始M.北京:清華大學(xué)出版社,2008:29-486許洪斌,杜向斌.步進(jìn)電機控制系統(tǒng)設(shè)計J.重慶工學(xué)院學(xué)報.2008,22(5):32-347高潮.C+程序設(shè)計M.北京:冶金工業(yè)出版社,2010:271-2918Abhijit K, Vinod John. Adaptive Harmonic Elimination Technique in Single Phase PWM Inverters J. Depa

60、rtment of Electrical Engineering.2008,25(6):26-35五邑大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計23致謝時光飛逝，轉(zhuǎn)眼間我已經(jīng)要結(jié)束大學(xué)四年的學(xué)習(xí)生涯。回首過去，一路走來也經(jīng)歷了許許多多事情，當(dāng)中不乏艱辛困苦之時，伴隨的也必定有快樂知足之日。畢業(yè)在即，充滿挑戰(zhàn)的畢業(yè)設(shè)計也終于要完成了，內(nèi)心的激動無法用只字片語來形容，更多的是帶著一顆感恩的心在這段時間內(nèi)，老師和同學(xué)給予我太多的幫助，在此我要向他們致以最誠摯的感謝！我的畢設(shè)導(dǎo)師，張京玲老師，倘若沒有您的嚴(yán)格監(jiān)督，讓我時時匯報畢設(shè)的進(jìn)度，我無法想象我的畢業(yè)設(shè)計到現(xiàn)在是一種怎樣的局面。當(dāng)我在面臨選擇畢設(shè)導(dǎo)師時十分猶豫與不安，因為我對自己的動手能力并沒有多大的自信，害怕由于自己的才疏學(xué)淺給老師造成困擾。但是當(dāng)我與張京玲老師