設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)——溫控電風(fēng)扇1

1、題目：智能溫控電風(fēng)扇設(shè)計(jì)2012年6月目錄1、摘要- 2 -2、緒論- 3 -2.1智能溫控電風(fēng)扇簡介- 3 -2.2溫控電風(fēng)扇設(shè)計(jì)目的- 4 -3、智能溫控電風(fēng)扇的硬件結(jié)構(gòu)與原理- 4 -3.1智能溫控電風(fēng)扇的總體結(jié)構(gòu)- 4 -3.2 主要元件工作原理簡介- 5 -3.2.1 L298 的工作原理介紹- 5 -3.2.2溫度傳感器DS18B20- 6 -3.2.3 74LS373 的工作原理介紹:- 14 -3.2.4 8段共陰數(shù)碼管簡介- 15 -3.3智能溫控電風(fēng)扇的電機(jī)控制電路（見附錄1）- 16 -3.4智能溫控電風(fēng)扇的顯示電路（見附錄2）- 16 -4.智能溫控電風(fēng)扇的軟件設(shè)計(jì)-

2、16 -4、1軟件設(shè)計(jì)框圖如圖所示- 16 -4、2程序- 18 -5、課程學(xué)習(xí)感想與建議- 22 -【參考文獻(xiàn)】- 24 -1、摘要智能溫控電風(fēng)扇是一種基于51單片機(jī)設(shè)計(jì)的一種智能電風(fēng)扇，通過手動(dòng)控制和溫度傳感器獲取溫度來自動(dòng)控制兩種方式來控制電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。它結(jié)合了傳統(tǒng)電風(fēng)扇的優(yōu)點(diǎn)，嘗試著將手動(dòng)與自動(dòng)兩種控制方式結(jié)合起來，具有結(jié)構(gòu)簡單，控制方便，低成本等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。2、緒論2.1智能溫控電風(fēng)扇簡介我們研究的智能溫控電風(fēng)扇采用了手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，手動(dòng)方式可以根據(jù)需要人工調(diào)節(jié)風(fēng)力的大?。蛔詣?dòng)方式則由溫度傳感器感應(yīng)環(huán)境的溫度，比如可以在控制軟件中設(shè)定不同溫度段對(duì)應(yīng)不同的風(fēng)力大小

3、，通過單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。與傳統(tǒng)電風(fēng)扇相比，這種設(shè)計(jì)使得對(duì)電風(fēng)扇各擋風(fēng)量的調(diào)節(jié)更加細(xì)化，使得電風(fēng)扇的控制更具人性化。若是將這一成果再多加完善，提高性能，智能溫控電風(fēng)扇還是具有廣泛的市場(chǎng)前景的。2.2溫控電風(fēng)扇設(shè)計(jì)目的 傳統(tǒng)的電風(fēng)扇結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，大多采用人工調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的檔位來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，也就是我們俗稱的“大風(fēng)，小風(fēng)”，這種方式相對(duì)來說比較簡單實(shí)用，易于實(shí)現(xiàn)。但在一些場(chǎng)合，人們由于某些原因可能不方便去人工調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的開關(guān)和檔位，如果電風(fēng)扇能夠根據(jù)溫度來自動(dòng)調(diào)節(jié)其開關(guān)和轉(zhuǎn)速，那么這將給人們的生產(chǎn)和生活帶來極大的方便。于是我們?cè)O(shè)想使用溫度傳感器和單片機(jī)來控制電風(fēng)扇，實(shí)現(xiàn)既可人工

4、手動(dòng)控制又可以通過溫度傳感器感應(yīng)溫度來自動(dòng)控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的智能溫控電風(fēng)扇。3、智能溫控電風(fēng)扇的硬件結(jié)構(gòu)與原理3.1智能溫控電風(fēng)扇的總體結(jié)構(gòu)本設(shè)計(jì)是以8051單片機(jī)為控制中心，主要通過溫度傳感器DS18B20得到的溫度以及內(nèi)部定時(shí)器設(shè)定時(shí)間長短來控制電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的變化。手動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以手動(dòng)調(diào)節(jié)速度；自動(dòng)狀態(tài)時(shí)通過溫度高低自動(dòng)調(diào)節(jié)速度，其結(jié)構(gòu)簡單如下圖所示：8051手動(dòng)控制（鍵盤）溫度傳感器DS18B20數(shù)碼管顯示電路（顯示溫度）電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路電風(fēng)扇（受PWM控制）3.2 主要元件工作原理簡介3.2.1 L298 的工作原理介紹L298N 為SGS-THOMSON Microelectronics 公司所

5、出產(chǎn)的雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動(dòng)芯片( Dual Full-Bridge Driver ) ，內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動(dòng)電路，是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動(dòng)器，可同時(shí)驅(qū)動(dòng)2個(gè)二相或1個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)H-Bridge 的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動(dòng)器，接收標(biāo)準(zhǔn) TTL邏輯準(zhǔn)位信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)46V、2A以下的步進(jìn)電機(jī)，且可以直接透過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓。L298N 之接腳如圖所示，Pin1 和Pin15 可與電流偵測(cè)用電阻連 接來控制負(fù)載的電路； OUTl、OUT2 和OUT3、OUT4 之間分別接2 個(gè)步進(jìn)電機(jī)；input1input4 輸入控制電位來控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)；Enable 則控制電機(jī)停轉(zhuǎn)

6、。 3.2.2溫度傳感器DS18B20新型數(shù)字溫度傳感器DS18B20具有體積更小、精度更高、適用電壓更寬、采用一線總線，在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的測(cè)溫效果。n DS18B20的主要特性：1）獨(dú)特的單線接口方式，DS18B20在與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。2）測(cè)溫范圍在-10+85范圍內(nèi)，精度為±0.53）最高分辨率為912位，其中包括1位的符號(hào)位，位數(shù)通過編程決定。4）電源電壓范圍：在保證精度為±0.5的情況下，電源電壓可為+3.0V5.5V5）DS18B20的家族代碼為28H6）溫度數(shù)據(jù)寄存器：由兩個(gè)字節(jié)組成。7）內(nèi)部存儲(chǔ)器分

7、配：DS18B20中含有EEPROM，其報(bào)警上、下限溫度值和設(shè)定的分辨率是可記憶的。出廠時(shí)設(shè)定為12位分辨率。8）溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間n 溫度數(shù)據(jù)格式n 溫度報(bào)警信號(hào)在DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換后,其溫度值將和報(bào)警寄存器(TH和TL)中存儲(chǔ)的觸發(fā)門限值相比較,由于這兩個(gè)閾值寄存器都是8位寄存器,因此,在比較時(shí),測(cè)量值中相應(yīng)的幾個(gè)低位數(shù)據(jù)將被忽略,TH和TL中的最高位直接對(duì)應(yīng)溫度寄存器中的符號(hào)位.若測(cè)量值高于TH或低于TL,則設(shè)置報(bào)警標(biāo)志,該標(biāo)志每測(cè)一次溫度都要被更新.一旦報(bào)警標(biāo)志設(shè)置后,器件就會(huì)響應(yīng)主設(shè)備發(fā)出的條件搜索命令.n 供電電路n 便箋式寄存器（Scratched Memory)其中：1.TH

8、,TL和CONFIG寄存器必須被連續(xù)寫入,如果必須對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行寫操作.2.CRC(Cyclic Redundancy Check)字節(jié),存放前8個(gè)字節(jié)按CRC算法所得的結(jié)果.3.配置寄存器:n 上電狀態(tài)n DS18B20操作次序1）初始化；2）跳過ROM（命令：CCH）；3）溫度變換（命令：44H）；4)讀暫存存儲(chǔ)器（命令：BEH）；注：每次讀取溫度都要經(jīng)過上面四個(gè)過程。3.2.3 74LS373 的工作原理介紹:74LS373為三態(tài)輸出的8D鎖存器，本實(shí)驗(yàn)中我們用到了74LS373，主要用來實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)作用。當(dāng)三態(tài)允許控制端 OE 為低電平時(shí)，O0O7為正常邏輯狀態(tài)，可用來驅(qū)動(dòng)負(fù)載或

9、總線。當(dāng) OE 為高電平時(shí)，O0O7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 當(dāng)鎖存允許端 LE 為高電平時(shí)，O 隨數(shù)據(jù) D 而變。當(dāng) LE 為低電平時(shí)，D 被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng) LE 端施密特觸發(fā)器的輸入滯后作用，使交流和直流噪聲抗擾度被改善 400mV。 引出端符號(hào)： D0D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 O0O7 輸出端 真值表： DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQ0XXH高阻態(tài)3.2.4 8段共陰數(shù)碼管簡介共陰極八段數(shù)碼管是將八段發(fā)光二極管封裝在一起且二極管的陰極連在一起，原理圖如下圖所示，公共端接

10、低電平，其它八個(gè)端口高電平點(diǎn)亮相應(yīng)的二極管，低電平相反。3.3智能溫控電風(fēng)扇的電機(jī)控制電路（見附錄1）3.4智能溫控電風(fēng)扇的顯示電路（見附錄2）4.智能溫控電風(fēng)扇的軟件設(shè)計(jì)4、1軟件設(shè)計(jì)框圖如圖所示初始化輸出不同占空比的PWM來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)檔位（溫度）選擇不同的時(shí)間初值裝入定時(shí)器檔位2檔位1溫控判斷溫度是否達(dá)到要求手動(dòng)判斷是手動(dòng)還是自動(dòng)判斷檔位4、2程序#include <reg51.h>#include<stdio.h>sbit DQ = P34; /數(shù)據(jù)口define interfacesbit k1=P36;sbit k2=P37;sbit ena=P35;/

11、*數(shù)碼管顯示*/sbit seg1=P20;sbit seg2=P21;sbit seg3=P22;#define jump_ROM 0xCC /跳過ROM命令#define start 0x44 /啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令#define read_EEROM 0xBE /讀存儲(chǔ)器命令#define uint unsigned int#define uchar unsigned charuchar TMPH,TMPL; /溫度值uchar code table = 0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f; /整數(shù)uchar code table1

12、 = 0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;/帶小數(shù)點(diǎn)uint temp=0,sudu=0,sudu1=0,count=0;void delay(unsigned int N) int i;for(i=0;i<N;i+);void delay1(int useconds)int s,i;for(s=0;s<useconds;s+)for(i=110;i>0;i-);uchar Reset(void) uchar deceive_ready; DQ=0; /拉低DQ線 delay(40); /延時(shí)至少480us960

13、us DQ=1; /將DQ線設(shè)置位邏輯高,釋放總線 delay(5); /延時(shí)等待deceive_ready響應(yīng) deceive_ready=DQ; /采樣deceive_ready信號(hào) delay(40); /等待時(shí)序結(jié)束 return(deceive_ready); /有deceive_ready信號(hào)時(shí)返回0，否則返回1void write_bit(uchar val)DQ=0; /拉低DQ線開始時(shí)序if(val=1)DQ=1;/如果寫邏輯為高elseDQ=0; delay(5); /延時(shí) DQ=1; /升高DQ線 void write_byte(uchar val)uchar i,a;f

14、or(i=0;i<8;i+) a=val>>i; /將val位右移i位賦值給比temp a=a&0x01; write_bit(a);delay(5); uchar read_bit(void)uchar i;DQ=0; DQ=1; for(i=0;i<3;i+); return DQ; uchar read_byte(void)uchar i, receive_data=0; /初始化for(i=0;i<8;i+) if(read_bit() receive_data|=0x01<<i; /每讀一位數(shù)據(jù)據(jù)，左移 delay(7); /延時(shí)至?xí)r

15、序結(jié)束 return(receive_data); void get_temp() float temp1;uchar get9;int k;Reset();write_byte(jump_ROM); /發(fā)跳過ROM命令write_byte(start); /發(fā)啟動(dòng)轉(zhuǎn)換命令delay(5);Reset();write_byte(jump_ROM); /發(fā)跳過ROM命令write_byte(read_EEROM); /讀暫存器命令for(k=0;k<9;k+)getk=read_byte();TMPL=get0; /讀低8位溫度值TMPH=get1; /讀高8位溫度值temp1=(TMPH

16、*256+TMPL)*0.625+0.5;temp=(int)(temp1);void Segdisplay(uchar dat1,uchar dat2,uchar dat3)seg1=0;P1=tabledat3;delay1(4);seg1=1;seg2=0;P1=table1dat2;delay1(4);seg2=1;/帶小數(shù)點(diǎn)seg3=0;P1=tabledat1;delay1(4);seg3=1;void check_temp()if(temp/100<3)sudu=3;elsesudu=8;void kongzhi() if(k1=0)check_temp();ena=0;delay1(10-sudu);ena=1;delay1(sudu);elseena=0;delay1(10-sudu1);ena=1;delay1(sudu1);void kongsu()if(k2=0)switc