數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計

1、泉 州 師 范 學(xué) 院畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目 數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計 物信 學(xué) 院 電子信息科學(xué)與技術(shù) 專 業(yè) 07 級 電信 班學(xué)生姓名 盧 晗 輝 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 袁 放 成 職 稱 教 授 完成日期 2011年4月 教務(wù)處 制數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計物信學(xué)院 電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 盧晗輝指導(dǎo)老師 袁放成 教授【摘 要】該數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)以單片機(jī)STC89C52為主控制核心控制風(fēng)扇功能，通過單片機(jī)控制L298N芯片驅(qū)動風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)三個檔位的轉(zhuǎn)速，溫度傳感器DS18B20實(shí)現(xiàn)溫度的采集，并且具有定時功能，液晶LCD1602實(shí)現(xiàn)了顯示風(fēng)扇的工作狀態(tài)、溫度、動態(tài)倒計時顯示剩余的定時時

2、間。文章主要介紹了該數(shù)字電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計和軟件設(shè)計。【關(guān)鍵詞】數(shù)字電風(fēng)扇模擬系統(tǒng)；單片機(jī)STC89C52；風(fēng)扇功能；LCD顯示；目 錄引言31. 設(shè)計指標(biāo)要求32系統(tǒng)設(shè)計32.1直流電機(jī)風(fēng)扇42.2雙全橋功率放大芯片L298N52.2.1雙全橋功率放大芯片L298N介紹52.2.2雙全橋功率放大芯片L298N工作原理52.2.3光電耦合器TLP521芯片介紹62.3數(shù)字溫度計DS18B2072.4單片機(jī)STC89C52主控制模塊102.5LCD顯示模塊122.6鍵盤模塊12 2.直流穩(wěn)壓電源123. 軟件程序設(shè)計133.1軟件設(shè)計流程圖133.2占空比134. 硬件電路的焊接與

3、調(diào)試154.1 焊接注意的實(shí)現(xiàn)154.2 硬件電路的調(diào)試155. 軟件的調(diào)試及問題分析156設(shè)計總結(jié)與感受157致謝16參考文獻(xiàn)：17附錄 PCB圖19引言 電風(fēng)扇曾一度被認(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品，其實(shí)并非如此。市場人士稱，家用電風(fēng)扇并沒有隨著空調(diào)的普及而淡出市場，近兩年反而出現(xiàn)了市場銷售復(fù)蘇的態(tài)勢。其主要原因：一是風(fēng)扇和空調(diào)的降溫效果不同，空調(diào)有強(qiáng)大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風(fēng)扇的風(fēng)更溫和，更加適合老人、兒童和體質(zhì)較弱的人使用；二是電風(fēng)扇有價格優(yōu)勢，價格低廉而且相對省電，安裝和使用都非常簡單。隨著電子技術(shù)以及單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們對風(fēng)扇的要求越來越高，尤其是電風(fēng)扇的智能

4、化及人性化等方面，且電風(fēng)扇的人性化顯得更為重要。本文基于單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計了一款較為人性化的數(shù)字電風(fēng)扇模擬系統(tǒng)。1設(shè)計指標(biāo)要求（1）電風(fēng)扇產(chǎn)生三類風(fēng)：“自然風(fēng)”、“常風(fēng)”和“睡眠風(fēng)”；（2）電風(fēng)扇具有定時工作功能及倒計時工作功能；（3）具有省電模式：外界溫度低于臨界溫度，電風(fēng)扇停止轉(zhuǎn)動；外界溫度高于臨界溫度，電風(fēng)扇可恢復(fù)轉(zhuǎn)動；（4）LCD液晶顯示：實(shí)時顯示電風(fēng)扇的工作狀態(tài)，包括風(fēng)類顯示、定時時間顯示、動態(tài)倒計時剩余時間。2系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)設(shè)計框圖如圖2-1所示。LCD1602顯示器STC89C52主控制模塊數(shù)字溫度計DS18B20 雙全橋驅(qū)動器L298N電機(jī)驅(qū)動模塊按鍵模塊直流電機(jī)風(fēng)扇 電源供電到

5、各部分圖2-1 數(shù)字電風(fēng)扇模擬系統(tǒng)的設(shè)計框圖2.1 直流電機(jī)風(fēng)扇 直流電機(jī)是一種能實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的電磁裝置，它能使繞組在氣隙磁場中旋轉(zhuǎn)感生出交流電動勢，并依靠換向裝置，將此交流電變?yōu)橹绷麟?。其產(chǎn)生交流電的物理根源在于，電機(jī)中存在磁場和與之有相對運(yùn)動的電路，即氣隙磁場和繞組。旋轉(zhuǎn)繞組和靜止氣隙磁場相互作用的關(guān)系可通過電磁感應(yīng)定律和電磁力定律來分析。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在恒定磁場中，當(dāng)導(dǎo)體切割磁場磁力線時，導(dǎo)體中將感應(yīng)電動勢。如果磁力線、導(dǎo)體及其運(yùn)動方向三者互相垂直，則導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小為圖2-2 式中，b為磁感應(yīng)強(qiáng)度，單位為t；為導(dǎo)體切割磁力線的有效長度，單位為m；為導(dǎo)體切割磁場的線速

6、度，單位為ms；為導(dǎo)體感應(yīng)電動勢，單位為v。 依據(jù)電磁力定律，當(dāng)磁場與載流導(dǎo)體相互垂直時，如圖2-2（a）所示，作用在載流導(dǎo)體上的電磁力為式中，為載流導(dǎo)體中電流，單位為a；為電磁力，單位為n。電磁力的方向用左手定則確定，如圖2-2(b)所示。直流電機(jī)的工作原理是基于載流導(dǎo)體在磁場中受力產(chǎn)生電磁力形成電磁轉(zhuǎn)矩的基本原理。但要獲得恒定方向的轉(zhuǎn)矩，需將其外電路的直流電流變?yōu)槔@組中的交流電流，即同樣需要機(jī)械整流裝置。直流電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與直流發(fā)電機(jī)相同，如圖2-3所示，此時a、b電刷接在直流電源上，電機(jī)的軸上帶著被拖動的負(fù)載。圖2-3當(dāng)直流電流從電刷a流人，經(jīng)換向片1、線圈abcd、換向片2，由電刷b流

7、出時，如圖2-3(a)所示，載流導(dǎo)體在磁場中將受到電磁力的作用，據(jù)左手定則，使線圈沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。當(dāng)電樞轉(zhuǎn)過半周時，如圖2-3(b)所示，dc處于n極下，ab處于s極下，此時電流仍從電刷a流入，經(jīng)換向片2、線圈dcba、換向片1，最后由電刷b流出，據(jù)左手定則，此時線圈仍然沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。因此，電樞將沿一個恒定方向轉(zhuǎn)動。實(shí)際上，直流電機(jī)風(fēng)扇的電樞上有許多線圈，這些線圈產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩合成為一個總的電磁轉(zhuǎn)矩，拖動負(fù)載轉(zhuǎn)動?？傊谏鲜鲋绷麟姍C(jī)的工作過程中，單從電樞線圈的角度看，每個導(dǎo)體中的電流方向是交變的；但從磁極看，每個磁極下導(dǎo)體中電流的方向是固定的，即不管是哪個導(dǎo)體運(yùn)行到該極下，其中的電流方

8、向總是相同的。因此，直流電機(jī)風(fēng)扇可獲得恒定方向的電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)持續(xù)旋轉(zhuǎn)。這就是直流電機(jī)的工作原理。這次選用的直流電機(jī)風(fēng)扇型號是小型CPU散熱風(fēng)扇，額定電壓為12V，額定功率為0.25W。2.2 雙全橋功率放大芯片L298N 2.2.1 雙全橋功率放大芯片L298N介紹采用L298N來驅(qū)動風(fēng)扇的直流電機(jī)，L298N是恒壓恒流橋式2A驅(qū)動芯片，內(nèi)部包含4通道邏輯驅(qū)動電路，可以驅(qū)動兩個直流電機(jī)，或兩個二相電機(jī)，也可以驅(qū)動一個四相電機(jī)，輸出電壓最高可達(dá)50V，可以直接通過電源來調(diào)節(jié)輸出電壓?？梢灾苯佑脝纹瑱C(jī)的I/O口提供信號78。引腳排列如圖2-4所示，各引腳功能為：15引腳-輸出電流反饋引腳，在通

9、常使用中這兩個引腳也可以直接接地。2、3引腳-此兩腳是全橋式驅(qū)動器A的兩個輸出端，用來連接負(fù)載。4引腳-Vs，電機(jī)驅(qū)動電源輸入端。5、7引腳-輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器A的開關(guān)。6、11引腳-使能控制端.輸入標(biāo)準(zhǔn)TTL邏輯電平信號；低電平時全橋式驅(qū)動器禁止工作。8引腳-接地端，芯片本身的散熱片與8腳相通。9引腳-邏輯控制部分的電源輸人端口。10、12引腳-輸入標(biāo)準(zhǔn)的TTL邏輯電平信號，用來控制全橋式驅(qū)動器B的開關(guān)。13、14引腳-此兩腳是全橋式驅(qū)動器B的兩個輸出端，用來連接負(fù)載。圖2-4 L298N的引腳圖由于只需要驅(qū)動一個電機(jī)風(fēng)扇，所以本設(shè)計只用了雙橋功率放大芯片L2

10、98N的A路驅(qū)動。PWM波輸入為引腳6，轉(zhuǎn)向控制信號輸入為引腳5與引腳7，輸出信號為引腳2與引腳32.2.2 雙全橋功率放大芯片L298N電路工作原理雙全橋功率放大芯片L298N在本設(shè)計中用來控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)向及轉(zhuǎn)速。1.轉(zhuǎn)向控制電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動狀態(tài)與L298N的輸入編碼如表2-1所示：表2-1 電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動狀態(tài)編碼IN1IN2電機(jī)轉(zhuǎn)動狀態(tài)10正轉(zhuǎn)01反轉(zhuǎn)11停止表中IN1和IN2為轉(zhuǎn)動控制信號，由單片機(jī)控制并通過光電耦合器進(jìn)行耦合。2.轉(zhuǎn)速控制電風(fēng)扇的調(diào)速是采用脈寬調(diào)制（PWM）信號來完成的。其原理是由單片機(jī)控制L298N的使能端，使風(fēng)扇電機(jī)輸入電壓為PWM電壓，則電風(fēng)扇兩端的平均電壓U=Vcc

11、*（t/T）=qVcc,q為PWM波的占空比。電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速與電風(fēng)扇兩端的電壓成比例，所以與PWM波的占空比成正比。PWM波的占空比由單片機(jī)控制，從而可達(dá)到智能控制電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，而產(chǎn)生不同強(qiáng)度的風(fēng)。L298N的驅(qū)動電路如圖2-5所示，圖中二極管用來續(xù)流保護(hù)。圖2-5 L298N的驅(qū)動電路2.2.3 光電耦合器TLP521芯片介紹光電耦合器是一種把紅外光發(fā)射器件和紅外光接受器件以及信號處理電路等封裝在同一管座內(nèi)的器件。當(dāng)輸入電信號加到輸入端發(fā)光器件LED上，LED發(fā)光，光接受器件接受光信號并轉(zhuǎn)換成電信號，然后將電信號直接輸出，或者將電信號放大處理成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電平輸出，這樣就實(shí)現(xiàn)了“電光電”的轉(zhuǎn)換及傳輸

12、，光是傳輸?shù)拿浇椋蚨斎攵伺c輸出端在電氣上是絕緣的，也稱為電隔離。TLP521-4是內(nèi)部含有獨(dú)立的四個光電耦合器構(gòu)成的芯片。每個光電耦合器的結(jié)構(gòu)圖如圖2-7所示。光電耦合器的作用是免干擾由輸出通道傳入控制微機(jī)，吸收尖峰干擾信號，所以具有很強(qiáng)的抑制噪聲干擾能力，作為開關(guān)時，耐用，可靠性高和轉(zhuǎn)換速度高，作高壓開關(guān)，信號隔離轉(zhuǎn)換脈沖系統(tǒng)間的匹配。圖2-6光電耦合器結(jié)構(gòu)圖23 數(shù)字溫度計DS18B20 數(shù)字溫度計DS18B20特征：（1）全數(shù)字溫度轉(zhuǎn)換及輸出；（2）先進(jìn)的單總線數(shù)據(jù)通信；（3）最高12位分辨率，精度可達(dá)土 0.5攝氏度；（4）12位分辨率時的最大工作周期為750毫秒；（5）可選擇寄生

13、工作方式；（6）檢測溫度范圍為55°C +125°C (67°F +257°F) ；（7）內(nèi)置 EEPROM，具有限溫報警功能；（8）64 位光刻 ROM，內(nèi)置產(chǎn)品序列號，方便多機(jī)掛接；（9）多樣封裝形式，適應(yīng)不同硬件系統(tǒng)。數(shù)字溫度計DS18B20引腳排列如圖2-8所示。圖2-7 數(shù)字溫度計DS18B20引腳圖數(shù)字溫度計DS18B20的工作電壓為3V5V45。其內(nèi)部的高速緩存RAM是9個字節(jié)的存儲器，如表2-1所示。第6、7、8個字節(jié)保留不使用。第9個字節(jié)是前面8個字節(jié)的CRC檢驗(yàn)碼，用來檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，保證通信數(shù)據(jù)的正確性。第3個和第4個字節(jié)，是非易失性溫度

14、報警觸發(fā)器TH和TL的易失性拷貝，每次上電復(fù)位時被刷新。表2-2 高速緩存RAM 溫度傳感器測得的溫度值，以16位二進(jìn)制數(shù)表示，低8位存放于高速緩存RAM的第1個字節(jié)，高8位存放于高速緩存RAM的第2個字節(jié)。讀DS18B20的數(shù)據(jù)時，低位在前，高位在后。這16位二進(jìn)制數(shù)的最前面5位表示溫度的正負(fù)，若S=0表示測得的溫度大于或等于0，若S=1表示測得的溫度小于0。 溫度為正時，將測得的溫度值所表示的二進(jìn)制數(shù)，轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)，再乘以0.0625，就可以得到實(shí)際的溫度值。溫度為負(fù)時，將測得的溫度值所表示的二進(jìn)制數(shù)，取反加1先變成原碼，然后轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)，再乘以0.0625，就可以得到實(shí)際的溫度值。如二

15、進(jìn)制數(shù)0000 0001 1001 0001，除前5位符號位外，先轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)得401，再乘以0.0625得25.0625，因?yàn)?6位二進(jìn)制數(shù)的前5位是0，所以實(shí)際溫度為+25.0625度。如二進(jìn)制數(shù)1111 1100 1001 0000，除前5位符號位外，先取反加1得011 0111 0000，轉(zhuǎn)成十進(jìn)制數(shù)得880，再乘以0.0625得55，因?yàn)?6位二進(jìn)制數(shù)的前5位是1，所以實(shí)際溫度為-55度。表2-3 數(shù)字溫度計DS18B20溫度數(shù)據(jù)表由于數(shù)字溫度計DS18B20是在一根I/O線上進(jìn)行通信，因此有著嚴(yán)格的通信協(xié)議，該通信協(xié)議定義了幾種信號：復(fù)位脈沖、存在脈沖、寫0、寫1、讀0、讀1。所有

16、這些信號，除存在脈沖是由數(shù)字溫度計DS18B20（從機(jī)）發(fā)出的外，其余都是由單片機(jī)（主機(jī)）發(fā)出的。（1） 數(shù)字溫度計DS18B20的復(fù)位操作 單片機(jī)和數(shù)字溫度計DS18B20間的任何通信都需要以初始化過程開始。初始化過程就是單片機(jī)發(fā)出一個復(fù)位脈沖，跟著如果檢測到數(shù)字溫度計DS18B20的存在脈沖，表明數(shù)字溫度計DS18B20已經(jīng)準(zhǔn)備好發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。 具體的初始化過程，主機(jī)首先發(fā)出一個480960us的低電平脈沖，然后釋放總線變?yōu)楦唠娖?，并在隨后的480us的時間內(nèi)對總線進(jìn)行檢測。如果有低電平出現(xiàn)，說明總線上有數(shù)字溫度計DS18B20已做出應(yīng)答。若無低電平出現(xiàn)一直都是高電平，說明總線上無數(shù)字溫

17、度計DS18B20應(yīng)答。 作為從機(jī)的數(shù)字溫度計DS18B20在一上電后，就一直在檢測總線上是否有480960us的低電平（復(fù)位脈沖）出現(xiàn)。若有就在總線轉(zhuǎn)為高電平后等待1560us后，將總線電平拉低60240us作為存在脈沖做出響應(yīng)，告訴主機(jī)數(shù)字溫度計DS18B20已做好準(zhǔn)備。若沒有檢測到就一直在檢測等待。圖2-9 初始化過程“復(fù)位脈沖”和“存在脈沖” （2） 數(shù)字溫度計DS18B20的讀操作 讀周期最短為60us。對于讀操作分為讀0和讀1操作兩個過程。若從機(jī)要往總線送出0，在主機(jī)把總線拉低1us后，則繼續(xù)拉低電平最少15us。若從機(jī)要往總線送出1，在主機(jī)把總線拉低1us后，就釋放總線為高電平，

18、一直到讀周期結(jié)束。而作為主機(jī)的單片機(jī)，必須在讀周期開始的15us內(nèi)，對總線進(jìn)行采樣，在采樣時間內(nèi)總線若為高電平則表示讀1，在采樣時間內(nèi)總線若為低電平則表示讀0。 圖2-10 DS18B20的讀操作時序（3） 數(shù)字溫度計DS18B20的寫操作 寫周期最短為60us，最長不超過120us。對于寫操作也分為寫0和寫1操作兩個過程。若主機(jī)想寫0，在主機(jī)先把總線拉低1us后，則繼續(xù)拉低電平最少60us直至寫周期結(jié)束，然后釋放總線為高電平。若主機(jī)想寫1，在主機(jī)先把總線拉低1us后，就釋放總線為高電平，一直到寫周期結(jié)束。而作為從機(jī)的數(shù)字溫度計DS18B20則在檢測到總線被拉低15us后，在緊接著的15us4

19、5us開始對總線采樣，在采樣時間內(nèi)總線若為高電平則表示寫1，在采樣時間內(nèi)總線若為低電平則表示寫0。 圖2-11 DS18B20的寫操作時序24 單片機(jī)STC89C52主控制模塊STC89C52單片機(jī)的40個引腳大致可分為4類：電源、時鐘、控制和I/O引腳。STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2-12所示【1】【2】。圖2-12 STC89C52單片機(jī)最小系統(tǒng)VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0

20、口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲器或

21、16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口作為AT89C52的一些特殊功能口，管腳備選功能如下：P3.0 RXD（串行輸入口），P3.1 TXD（串行輸出口），P3.2 /INT0（外部

22、中斷0），P3.3 /INT1（外部中斷1），P3.4 T0（記時器0外部輸入），P3.5 T1（記時器1外部輸入），P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通），P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通）。RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁

23、止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA / VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編

24、程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。STC系列單片機(jī)的下載編程電路非常簡單，只要通過單片機(jī)的串口的發(fā)送和接收引腳，再經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換與電腦連接，通過專用軟件下載程序，就可以實(shí)現(xiàn)程序的可在線編程，程序下載速度快。由于單片機(jī)的電平是TTL電平，而計算機(jī)的電平是屬于CMOS電平，所以單片機(jī)若要與PC機(jī)進(jìn)行通信，則必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，而通常采用的電平轉(zhuǎn)換芯片是MAX232，它能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)邏輯電平與電腦的電平之間的相互轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)之間的相互通信，其芯片引腳圖如圖2-13所示。 圖2-13 MAX芯片引腳圖串口下載電路如下圖2-14。圖

25、2-14 串口下載電路圖2.5 LCD1602顯示模塊LCD1602是兩行十六位的顯示器，主要是通過RS、R/W、E與單片機(jī)相接，DB0-DB7數(shù)據(jù)傳送接口與單片機(jī)的I/O口相接，由單片機(jī)程序編程來控制顯示內(nèi)容，該LCD帶背光源，所以BLA需接電源、BLK接地，來使顯示比較清晰，LCD1602與單片機(jī)的接法如圖2-15所示6。 圖2-15 LCD顯示電路2.6 鍵盤模塊本設(shè)計采用獨(dú)立式按鍵。獨(dú)立式按鍵是一組相互獨(dú)立的按鍵，它們分別直接與I/O口電路連接，每個按鍵占用一根輸入口線。獨(dú)立式鍵盤配置比較靈活，軟件結(jié)構(gòu)簡單，擔(dān)當(dāng)案件較多時，輸入口線浪費(fèi)較大。由于只需要五個按鍵，為了方便軟件編程，故采用

26、獨(dú)立式按鍵。五個按鍵的功能分別為按鍵1：強(qiáng)風(fēng)按鍵2：自然風(fēng)按鍵3：睡眠風(fēng)按鍵4：定時時間選擇按鍵5：定時開始2.7 直流穩(wěn)壓電源在本設(shè)計中，需一路+12V和四路+5V電源為系統(tǒng)供電。電源是由實(shí)驗(yàn)室直流穩(wěn)壓電源經(jīng)一片穩(wěn)壓芯片LM7812和4片穩(wěn)壓芯片LM7805獲得。+12V電源為L298N供電，四路+5V電源分別為單片機(jī)，數(shù)字溫度、光電耦合器供電。3軟件程序設(shè)計3.1軟件設(shè)計流程圖 開始 初始化 顯示當(dāng)前溫度強(qiáng)風(fēng)鍵按下嗎？ Y當(dāng)前溫度低于臨界溫度置占空比3:4自然風(fēng)鍵按下嗎？N關(guān)風(fēng)扇 N Y置占空比1:4 N睡眠風(fēng)鍵按下嗎？ Y Y 置占空比1:6定時鍵按下嗎？ N N Y當(dāng)前溫度高于臨界溫度

27、開定時器0中斷定時鍵計數(shù)器加1開風(fēng)扇定時時間加10S 定時計數(shù)器=7？定時計數(shù)器清0定時時間清0清標(biāo)志位3.2 占空比強(qiáng)風(fēng)鍵、自然風(fēng)鍵、睡眠風(fēng)鍵所對應(yīng)的占空比如圖3-1所示占空比3:4占空比1:4占空比1:6圖3-1 強(qiáng)風(fēng)鍵、自然風(fēng)鍵、睡眠風(fēng)鍵所對應(yīng)的占空比在此次設(shè)計中，由STC89C52利用定時器1產(chǎn)生占空比可變的PWM波。程序如下：void t0_int() interrupt 3TH1=0xe0;TL1=0xc0;if(N>11)N=0;else N+;if(N=M)PWM=0;else if(N=0) PWM=1;單片機(jī)晶振為11.0592M，周期是1.085us，根據(jù)程序可知，

28、定時器每（65536-57536）*1.085us產(chǎn)生一次中斷，PWM波的頻率為1/【12*（65536-57536）*1.085】*106hz ,即9.6hz。PWM波的頻率不能太高，否則會與DS18B20溫度傳感器讀取溫度產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致溫度顯示不穩(wěn)定。當(dāng)強(qiáng)風(fēng)鍵按下時，M=9，即產(chǎn)生了9*（65536-57536）*1.085us的高電平，3*（65536-57536）*1.085us的低電平，因此占空比為3:4。.當(dāng)自然風(fēng)鍵按下時，M=3，即產(chǎn)生了3*（65536-57536）*1.085us的高電平，9*（65536-57536）*1.085us的低電平，因此占空比為1:4。.當(dāng)睡眠風(fēng)鍵

29、按下時，M=2，即產(chǎn)生了2*（65536-57536）*1.085us的高電平，10*（65536-57536）*1.085us的低電平，因此占空比為1:6。 4. 硬件電路的焊接與調(diào)試考慮到本系統(tǒng)所用元器件較少，大部分功能都是通過軟件編程來實(shí)現(xiàn)，因此本次設(shè)計選用是單面的PCB板。板子做好后對照原理圖和PCB檢查，再用萬用表檢查是否有虛焊或斷路，保證所制作出來的線路與原設(shè)計線路的一致性。4.1 焊接注意的事項(xiàng)：1、注意事項(xiàng) （1）焊接時間不宜過久，但要完全熔著，以免造成冷焊 （2）注意不要有虛焊 （3）線路上不相連的器件在焊接時不能因?yàn)槠骷喔艟嚯x小，而造成焊點(diǎn)相連 （4）焊點(diǎn)的表面要平滑、有

30、光澤2、焊接順序主要應(yīng)該注意先焊接小的器件，最后焊接大的；在焊接好后應(yīng)先拿開焊絲再拿開電烙鐵4.2硬件電路的調(diào)試（1）調(diào)試硬件電路時。用萬用表測試所有芯片的電源和地是否確實(shí)接電源和接地了，測試各個芯片是否處于正常的工作電壓，并測試電路是否有短路、斷路、虛焊，有無接錯線，同時要特別注意過孔是否連接正確。（2）硬件電路通電時，注意用手背觸摸下芯片是否發(fā)燙，防止芯片被燒壞掉。（3）調(diào)試硬件電路，燒寫程序看各項(xiàng)功能是否正常實(shí)現(xiàn)，分析未實(shí)現(xiàn)原因。（4）調(diào)試風(fēng)扇電路。置PWM輸出為1，風(fēng)扇是否能正常轉(zhuǎn)動（5）在調(diào)試硬件電路時，注意各部分電路之間的時序配合關(guān)系。（6）在調(diào)式過程中，應(yīng)分功能模塊調(diào)試好了以后再

31、整合成整體調(diào)試。（7）在調(diào)試整機(jī)電路時，在排除故障中，檢測不出故障，可就對各個芯片進(jìn)行獨(dú)立檢測。數(shù)字模擬風(fēng)扇控制系統(tǒng)，軟硬件在實(shí)驗(yàn)室能正常工作，且各項(xiàng)均達(dá)到設(shè)計任務(wù)的要求。5. 軟件的調(diào)試及問題分析首先，先把各部分功能單獨(dú)完成，包括風(fēng)扇三檔風(fēng)速的實(shí)現(xiàn)、LCD的顯示功能、倒計時功能、溫度采集功能、溫度控制功能。再把全部功能結(jié)合起來。在這個過程中遇到了許多的問題。1：LCD的八位數(shù)據(jù)引腳接上P0口一直無法正確顯示。檢查電路后，發(fā)現(xiàn)排阻焊反了，排阻上有個圓點(diǎn)的那一腳應(yīng)接40腳，將它反過來焊上后可以正常使用了。最后經(jīng)過分析得知：排阻裝反與沒有接上拉電阻顯示的結(jié)果是一樣的，因?yàn)镻0口本身提供的電流很低，

32、如果沒有接上拉電阻，電流始終很低，這就造成了不能正確顯示的原因。2：P3口作為AT89C52的一些特殊功能口，最好是不要使用P3口連接電路，會出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。3：DS18B20無法正常采集溫度。由于DS18B20與微處理器間采用串行數(shù)據(jù)傳送方式，因此，在對DS18B20進(jìn)行讀寫編程時，必須嚴(yán)格地保證讀寫時序，否則，將無法正確讀取測溫結(jié)果。當(dāng)定時器產(chǎn)生的PWM波頻率過高，中斷源會與DS18B20讀取溫度產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致了溫度采集的不穩(wěn)定。故PWM波得頻率不能過高，本設(shè)計的PWM波頻率為9.6hz。6. 設(shè)計總結(jié)與感受通過這次的設(shè)計，相當(dāng)于讓我再復(fù)習(xí)了一遍四年所學(xué)的知識，特別是單片機(jī)和C語言編程這

33、兩方面。在剛開始確定題目時，有一種難以下手的感覺，之前雖然有去看一些書籍及相關(guān)資料，但是所學(xué)并不是都能掌握，只是懂一些基礎(chǔ)的知識，一些最基本的知識點(diǎn)，深一點(diǎn)的并沒有去太多的涉及，特別是C語言編程能力，有所欠缺。于是花了一個多禮拜的時間去復(fù)習(xí)C語言的相關(guān)課本。在后面開始軟硬件調(diào)試的時候，經(jīng)常出現(xiàn)一些錯誤以及一些不懂的地方，也請教了在這一方面較強(qiáng)的同學(xué)。經(jīng)過一段時間的努力，最后把整個設(shè)計的基本功能都實(shí)現(xiàn)了。雖然整個程序編寫并不是很好，但從中我也學(xué)到了很多東西。從一開始的查閱資料、確定方案、用PROTEL畫電路圖，洗板、焊接、編程，都讓我受益匪淺。也發(fā)現(xiàn)了許多不足。例如：在畫電源電路圖時，沒有考慮到電源線應(yīng)該用粗線畫，而還是用08.mm的細(xì)線，這會導(dǎo)致電源供電的不穩(wěn)定。編程時，對單片機(jī)知識的生疏，照成了很多沒有必要的時間浪費(fèi)，歸根結(jié)底，還是基礎(chǔ)掌握不夠好。7. 致謝在本次畢業(yè)設(shè)計過程中，我得到了袁老師的精心指導(dǎo)，讓我明白了自己的論文應(yīng)該怎么寫以及重點(diǎn)寫些什么。她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)的榜樣，循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪。 在論文完成時，袁老師又很耐心的幫我修改。所以在此我非常感謝袁老師，同時從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，那些給予我?guī)椭瑢W(xué)、朋友，在這里請接受我誠摯的謝意！ 參考文獻(xiàn)： 1 李華.MCS-51系列單片機(jī)實(shí)用接口技術(shù)M.