關(guān)于智能溫度制風(fēng)扇的課程設(shè)計(jì)

1、0成績(jī)推南聊紐爭(zhēng)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告題目：智能溫度控制風(fēng)扇學(xué)生姓名：湯玉學(xué)生學(xué)號(hào)：00系另電氣信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)屆另U：2013指導(dǎo)教師：賈鵬目錄TOC o 1-5 h z摘要及前言(1) HYPERLINK l bookmark10 課題研究及其發(fā)展現(xiàn)狀(1)課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求(3) HYPERLINK l bookmark12 課程設(shè)計(jì)的任務(wù)(3) HYPERLINK l bookmark14 課程設(shè)計(jì)的要求(3)方案制定(3)方案提出(4) HYPERLINK l bookmark16 設(shè)計(jì)方案(6)方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)(6)各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)(6) HYPERLINK

2、 l bookmark18 數(shù)碼管顯示屏的構(gòu)成(7) HYPERLINK l bookmark20 溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)(7)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)(8)系統(tǒng)處理芯片(10) HYPERLINK l bookmark22 單片機(jī)選擇(10)單片機(jī)時(shí)鐘設(shè)計(jì)(12) HYPERLINK l bookmark24 系統(tǒng)復(fù)位電路(13) HYPERLINK l bookmark26 電源電路(14) HYPERLINK l bookmark28 智能溫控節(jié)能風(fēng)扇設(shè)計(jì)的仿真(15)原理圖和所用軟件(15) HYPERLINK l bookmark30 Protel99SE原理圖的設(shè)計(jì)(15) HYPERLINK

3、 l bookmark32 編程軟件介紹(16) HYPERLINK l bookmark34 設(shè)計(jì)小結(jié)(18) HYPERLINK l bookmark36 參考文獻(xiàn)(18)電氣信息工程學(xué)院制2012年5月智能溫度控制電扇設(shè)計(jì)學(xué)生：湯玉指導(dǎo)教師：賈鵬電氣信息工程學(xué)院電子信息科學(xué)與技術(shù)摘要及前言摘要：隨著綠色生活，低碳生活意識(shí)的普及，節(jié)能成為現(xiàn)代社會(huì)的一個(gè)主流命題，電扇的普及性，使得電扇智能化，節(jié)能化成為其改進(jìn)方向，智能節(jié)能電扇在學(xué)生宿舍，食堂等處都有很強(qiáng)的實(shí)用性，該課題對(duì)于研究智能節(jié)能風(fēng)扇，順應(yīng)低碳生活，節(jié)約能源有著一定啟發(fā)意義。利用AT89C51單片機(jī)作為主控芯片，采用DS18b20溫度傳

4、感器采集溫度信息，數(shù)碼管顯示，經(jīng)過(guò)一定算法使得，當(dāng)溫度超過(guò)設(shè)定的溫度上限時(shí)最大風(fēng)速，低于溫度下限時(shí)停轉(zhuǎn)，在上下限之間時(shí)候進(jìn)行風(fēng)速分級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)。該裝置實(shí)現(xiàn)了溫度控制風(fēng)扇的智能化，方便人們?nèi)粘Ｉ?。本系統(tǒng)控制溫度，設(shè)置合理，成本低，可靠性高，具有較高實(shí)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：AT89C51單片機(jī)；DS18b20；數(shù)碼管顯示；溫度控制；電風(fēng)扇Designofintelligentenergy-savingtemperaturecontrolfanStudents:TangYuInstructor:JiaPengElectricalandInformationEngineeringDepartment,Huain

5、anNormalUniversityAbstract:Withthegreenlife,lowcarbonthepopularityoflifeconsciousness,savingenergyandbecomeamainstreamofmodernsocietyproposition,theelectricfanuniversality,makeintelligentelectricfans,energyconservationasitsimprovingdirection,intelligentenergy-savingelectricfansina百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我 st

6、udentdormitory,diningroomplacesuchasstrongpracticability,thistopicforresearchintelligentenergy-savingfan,conformwiththelowcarbonlife,saveenergyhasacertainenlighteningsignificanceuseAT89C51single-chipmicrocomputerasthemasterchip,thetemperaturesensorDS18b20collectiontemperatureinformation,adigitalpipe

7、display,thatafteracertainalgorithm,whenthetemperaturemorethanoncesettemperaturemaximumsustainedwinds,belowthetemperaturelimitstalled,inbetweenthelowerwhenturningthedevicewindspeedclassificationrealizedthefansintelligenttemperaturecontrol,convenientforpeopledailylifethissystemcontroltemperature,setre

8、asonable,Lowcost,highreliability,hashighpracticalvalue.Keywords:AT89C51single-chipmicrocomputer;DS18b20;Digitaltubedisplay;Temperaturecontrol;Electricfan前言電風(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(chǎng)人士稱，家用電風(fēng)扇并沒(méi)有隨著空調(diào)的普及而淡出市場(chǎng)，近兩年反而出現(xiàn)了市場(chǎng)銷售復(fù)蘇的態(tài)勢(shì)。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

9、用；二是電風(fēng)扇有價(jià)格優(yōu)勢(shì)，價(jià)格低廉而且相對(duì)省電，安裝和使用都非常簡(jiǎn)單。在日常生活中，由于單片機(jī)具有體積小、重量輕、集成度高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，適用于小型自動(dòng)控制系統(tǒng)中。風(fēng)速的隨著體溫變化而自動(dòng)控制，使人們?cè)谕砩鲜焖瘯r(shí)不至于溫度下降而著涼，也不至于需要半夜起床開(kāi)關(guān)電扇，具有一定實(shí)用意義。本文以此為目的，以單片機(jī)AT89C51為處理芯片，通過(guò)八段數(shù)碼管顯示溫度，并且通過(guò)按鈕調(diào)節(jié)溫度上下限，間接調(diào)整風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)溫度范圍，并采用分級(jí)調(diào)速的思想，使得風(fēng)速在不同溫度時(shí)有分級(jí)的變化，達(dá)到智能控制和節(jié)能的目的。課題研究及其發(fā)展現(xiàn)狀盡管電風(fēng)扇有其市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，但傳統(tǒng)電風(fēng)扇還是有許多地方應(yīng)當(dāng)進(jìn)行改良的，最突出的缺點(diǎn)是它

10、不能根據(jù)溫度的變化適時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，對(duì)于夜間溫差大的地區(qū)，人們?cè)谙囊故褂秒婏L(fēng)扇時(shí)可能遇到這樣的問(wèn)題：當(dāng)凌晨降溫的時(shí)候電風(fēng)扇依然在工作，可是人們因?yàn)槭焖鵁o(wú)法察覺(jué)，既浪費(fèi)電資源又容易引起感冒，傳統(tǒng)的機(jī)械定時(shí)器雖然能夠控制電風(fēng)扇在工作一定后關(guān)閉，但定時(shí)范圍有限，且無(wú)法對(duì)溫度變化靈活處理。鑒于以上方面的考慮，我們需要設(shè)計(jì)種智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)來(lái)解決這些問(wèn)題我國(guó)已有相關(guān)專利申請(qǐng)，申請(qǐng)?zhí)枮?目前市場(chǎng)上也已經(jīng)有相關(guān)類似產(chǎn)品，比如自然風(fēng)電扇成品，以及相關(guān)的自然風(fēng)電扇科研作品，美的等電器廠家也于近幾年相繼生產(chǎn)了自然風(fēng)電扇等類似產(chǎn)品如圖2。有一種電風(fēng)扇叫鴻運(yùn)扇，風(fēng)葉運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生的風(fēng)不是直接送風(fēng)，而是推動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)頁(yè)輪旋轉(zhuǎn)

11、，改變風(fēng)向，使人有和風(fēng)習(xí)習(xí)的感受。這便是機(jī)械式自然風(fēng)模擬電扇。圖1圖2還有一種自然風(fēng)電風(fēng)扇，采用電子計(jì)算機(jī)模擬，也稱智能電扇。它的微電腦中存貯著許多程序，這些程序像音樂(lè)信號(hào)一樣，使風(fēng)扇的速度檔數(shù)與時(shí)間都產(chǎn)生不規(guī)則的變化，因而產(chǎn)生“自然風(fēng)”。所不同的是，智能模擬還可產(chǎn)生幾種不同的“自然風(fēng)”。這好比以前一支樂(lè)曲作基調(diào)，又增添新的旋律，創(chuàng)作出“變奏曲”一樣，使風(fēng)扇的速度檔次和時(shí)間間隔更無(wú)規(guī)律，從而使電風(fēng)扇送出的風(fēng)更接近自然風(fēng)，使人有身臨天然環(huán)境的涼爽感。可是，自然風(fēng)和溫控電扇從效果和原理上仍然有一些差別，自然風(fēng)采用隨機(jī)風(fēng)速，而此課題是根據(jù)位于體表附近的溫度傳感器感受是否此時(shí)溫度適合用戶，并用鍵盤(pán)設(shè)施

12、欠溫值，鍵盤(pán)用于速度較快或操作簡(jiǎn)化的場(chǎng)合然后進(jìn)行判斷以及自動(dòng)分級(jí)調(diào)速處理，不至于使用戶手動(dòng)調(diào)速，或者處于熟睡狀態(tài)中因風(fēng)速過(guò)大而造成身體不適。市場(chǎng)所存在的相關(guān)產(chǎn)品，都是獨(dú)立的產(chǎn)品，且價(jià)格相對(duì)較高。目前所有電扇開(kāi)關(guān)都是人員手動(dòng)，可以考慮采用熱釋人體紅外，和溫度傳感系統(tǒng)，檢測(cè)室內(nèi)有無(wú)人員以及室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)智能控制。目前還有溫度控制風(fēng)扇的專利。課程設(shè)計(jì)的任務(wù)與要求課程設(shè)計(jì)的任務(wù)1熟悉智能溫控節(jié)能風(fēng)扇的作用、分類、工作原理；2掌握一種智能風(fēng)扇系統(tǒng)（由獨(dú)立器件或集成器件、顯示系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、單片機(jī)等組成）的原理設(shè)計(jì)、參數(shù)推導(dǎo)（自己根據(jù)需要定功率、電源、顯示、溫度可調(diào)范圍等具體功能參數(shù)）；3掌握根據(jù)參數(shù)進(jìn)行

13、電子器件選型、設(shè)計(jì)應(yīng)用電路的能力；掌握畫(huà)（.sch）電路原理圖、（.pcb）印刷電路板圖的能力；掌握雕刻機(jī)刻板及電路焊接、調(diào)試、封裝的能力；6掌握檢測(cè)、記錄、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論的能力。課程設(shè)計(jì)的要求很多場(chǎng)合都希望電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速控制具有智能性，能夠根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的溫度來(lái)自動(dòng)調(diào)整轉(zhuǎn)速，以保持一個(gè)適宜的溫度。為了解決隨溫度變化電扇自動(dòng)變速的問(wèn)題，設(shè)計(jì)一個(gè)智能溫度控制電扇，采用12V直流電機(jī)作為電扇，AT89C51單片機(jī)作為微控制器，利用LED數(shù)碼管顯示溫度數(shù)據(jù)，ds18b20接受外界溫度時(shí)單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使得電扇產(chǎn)生有差別的風(fēng)速，實(shí)現(xiàn)溫度對(duì)電扇風(fēng)速的智能調(diào)控。使用高精度集成溫度傳感器，用單片機(jī)控制，能顯

14、示實(shí)時(shí)溫度，并根據(jù)使用者設(shè)定的溫度自動(dòng)在相應(yīng)溫度做出風(fēng)速的變換和開(kāi)停，可供家庭使用與一般的依靠電風(fēng)扇散熱來(lái)降溫的控制系統(tǒng)中4。方案制定方案提出（以方框圖模塊化設(shè)計(jì)的形式給出至少2個(gè)方案，并簡(jiǎn)要說(shuō)明）軟件設(shè)計(jì)思路分為兩層：第一層是該系統(tǒng)各個(gè)模塊獨(dú)立運(yùn)作：DS18B20收集體表溫度傳到單片機(jī)后經(jīng)處理現(xiàn)實(shí)在數(shù)碼管上，顯示室溫或者體表溫度。如圖3所示圖3數(shù)據(jù)采集部分軟件直流電機(jī)通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路轉(zhuǎn)動(dòng)，正常運(yùn)作，可以手動(dòng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器來(lái)人為改變風(fēng)速。通過(guò)按鈕可以調(diào)節(jié)溫度的上限t1和下限t2,并且顯示在數(shù)碼管上，單片機(jī)最小系統(tǒng)作為處理核心。如圖4所示圖4按鈕設(shè)置上下限第二層是系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)整體后，形成智能溫度控制

15、調(diào)速：用按鈕設(shè)定溫度的上下限t1和t2，也就相應(yīng)的規(guī)定了風(fēng)扇的工作范圍，通過(guò)轉(zhuǎn)換按鈕調(diào)節(jié)顯示在數(shù)碼管上的數(shù)字，此時(shí)作為處理系統(tǒng)的單片機(jī)最小系統(tǒng)，記錄下溫度上下限，傳感器模塊接收溫度信息，比較記錄下的溫度上下限后進(jìn)行風(fēng)速分級(jí)控制，驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)。整個(gè)系統(tǒng)協(xié)同合作，形成智能溫度控制調(diào)速。程序流程圖如圖5所示圖5軟件系統(tǒng)程序流程圖設(shè)計(jì)方案在系統(tǒng)中，通過(guò)檢測(cè)溫度傳感器ds18b20所接受的溫度單片機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，可以利用按鈕通過(guò)LED數(shù)碼管顯示溫度上限t1溫度下限t2,當(dāng)溫度高于t1時(shí)，風(fēng)速是風(fēng)扇提供的最大速度，當(dāng)溫度低于t2時(shí)，單片機(jī)引腳輸出低電平，電扇沒(méi)有電流通過(guò)，停止轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)溫度在t1和

16、t2之間的時(shí)候，利用某函數(shù)作用室溫測(cè)得值，給定電扇不同速度，驅(qū)動(dòng)電路采用簡(jiǎn)單易行的H橋電路5?？傮w方案如圖1方案設(shè)計(jì)的特點(diǎn)（1）使用單片機(jī)處理，DS18B20溫度傳感器測(cè)量，簡(jiǎn)易可行的H橋式驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)，人際互動(dòng)性強(qiáng)。（2）可以手動(dòng)設(shè)置溫度上限t1和溫度下限t2,使得電扇的風(fēng)速可以在相對(duì)較寬的范圍內(nèi)變化。（3）每個(gè)小系統(tǒng)都是相對(duì)獨(dú)立的，可以單獨(dú)工作，可以單獨(dú)當(dāng)做溫度計(jì)，也可以單獨(dú)手動(dòng)控制風(fēng)扇的風(fēng)速。具有比較好的靈活性。（4）適用人群和范圍廣，較為人性化設(shè)計(jì)各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì)數(shù)碼管顯示屏的構(gòu)成采用四個(gè)8段數(shù)碼管作為顯示屏，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，因?yàn)槭覝刈疃嘀豢赡苁莾晌粩?shù)，所以四個(gè)數(shù)碼管足

17、夠，選擇四個(gè)八段共陽(yáng)數(shù)碼管、PNP型三極管、電阻等組成。數(shù)碼管顯示采用動(dòng)態(tài)顯示方式，由單片機(jī)P0口輸送顯示字符，由提供片選信號(hào)，由三極管8550提供驅(qū)動(dòng)。圖68段數(shù)碼管溫度檢測(cè)電路設(shè)計(jì)對(duì)于溫度采集部分溫度采集部分能進(jìn)行溫度測(cè)量是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新部分，由于現(xiàn)在用品追求多樣化，多功能化，所以我們決定給系統(tǒng)加上溫度測(cè)量顯示模塊，方便人們的生活，使該設(shè)計(jì)具有人性化。方案一、：采用溫度傳感器DS18B20。DS18B20可以滿足從-55攝氏度到+125攝氏度測(cè)量范圍，且DS18B20測(cè)量精度高，增值量為攝氏度，在一秒內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)化成數(shù)字，測(cè)得的溫度值的存儲(chǔ)在兩個(gè)八位的RAM中，單片機(jī)直接從中讀出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)

18、制就是溫度，使用方便。選用的DS18B20溫度傳感器如圖7是新的“一線器件”體積小、適用電壓范圍大、價(jià)格便宜，DS18B20數(shù)字化溫度傳感器實(shí)現(xiàn)“一線總線”接口，測(cè)溫范圍（-55+125C）,在一般正常室溫的條件下，精確到C。現(xiàn)場(chǎng)溫度直接以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大提高了系統(tǒng)的抗干擾性。并且其電路設(shè)計(jì)如圖8更靈活、方便。方案二、采用PtIOO熱電阻溫度傳感器作為節(jié)點(diǎn)環(huán)境溫度的檢測(cè)器件。采用熱敏電阻，可滿足40攝氏度至90攝氏度測(cè)量范圍，但熱敏電阻精度、重復(fù)性、可靠性較差，對(duì)于檢測(cè)小于1攝氏度的信號(hào)是不適用的。但是其在空氣中的響應(yīng)時(shí)間約為60s,反應(yīng)時(shí)間慢，檢測(cè)結(jié)果不是很準(zhǔn)確?？傊?，為了達(dá)

19、到反應(yīng)快速，檢測(cè)數(shù)據(jù)誤差在2C內(nèi)，又便于數(shù)據(jù)傳輸，故選擇方案一，基于DS18b20的以上優(yōu)點(diǎn)，我們決定選取DS18b20來(lái)測(cè)量溫度。DS18B20的管腳排列如下：DQ魏數(shù)字信號(hào)輸入/輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)中，主要考慮一下幾點(diǎn)：1功能：電機(jī)是單向還是雙向轉(zhuǎn)動(dòng)？需不需要調(diào)速？對(duì)于單向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，只要用一個(gè)大功率三極管或場(chǎng)效應(yīng)管或繼電器直接帶動(dòng)電機(jī)即可，當(dāng)電機(jī)需要雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使用由4個(gè)功率元件組成的H橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可；但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場(chǎng)效應(yīng)管等開(kāi)關(guān)元件實(shí)現(xiàn)

20、PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速。2.性能：對(duì)于PWM調(diào)速的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，主要有以下性能指標(biāo)。1）輸出電流和電壓范圍，它決定著電路能驅(qū)動(dòng)多大功率的電機(jī)。2）效率，高的效率不僅意味著節(jié)省電源，也會(huì)減少驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)熱。要提高電路的效率，可以從保證功率器件的開(kāi)關(guān)工作狀態(tài)和防止共態(tài)導(dǎo)通（H橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個(gè)問(wèn)題，即兩個(gè)功率器件同時(shí)導(dǎo)通使電源短路）入手。3）對(duì)控制輸入端的影響。功率電路對(duì)其輸入端應(yīng)有良好的信號(hào)隔離，防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，這可以用高的輸入阻抗或者光電耦合器實(shí)現(xiàn)隔離。4）對(duì)電源的影響。共態(tài)導(dǎo)通可以引起電源電壓的瞬間下降造成高頻電源污染；大的電流可能導(dǎo)致地線電位浮動(dòng)。5）可靠性。電

21、機(jī)驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)該盡可能做到，無(wú)論加上何種控制信號(hào)，何種無(wú)源負(fù)載，電路都是安全的。以下進(jìn)行方案的選擇討論：方案一：選擇LM317，電壓調(diào)整管，適合所有電扇的電壓范圍，在一37V都是可以連續(xù)調(diào)壓的，輸出最大電流可達(dá)。使用LM317時(shí)外圍電路比較簡(jiǎn)單，只需要lOOuF濾波電解電容兩個(gè)，一個(gè)200歐的電阻和散熱熱敏電阻即可。可是考慮到LM317工作電壓差達(dá)到3V，輸入端和輸出端有3V壓差，為確保風(fēng)扇可以完成風(fēng)速的最大化和調(diào)整范圍的寬度，所以此方案有待商榷。方案二：選擇繼電器控制電路。繼電器（如圖9）主要部分為，電路圖如圖l0，常開(kāi)觸點(diǎn)，常閉觸點(diǎn)和線圈。線圈無(wú)電流通過(guò)，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，反之，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合；常

22、閉觸點(diǎn)在線圈不通電的情況下是閉合的。可以利用這一特性，使用繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)無(wú)電流通過(guò)斷開(kāi)狀態(tài)，有電流則閉合。繼電器室弱電控制強(qiáng)電器件，單片機(jī)是弱電，工作電壓為5v，如果考慮使用室內(nèi)的電扇作為本設(shè)計(jì)的電扇型號(hào)的話，需使用繼電器，我們選取12V散熱器的電扇來(lái)完成此設(shè)計(jì)，所以此方案不需要。圖9繼電器實(shí)物圖圖10繼電器電路圖方案三；使用三極管8050構(gòu)成H橋直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，電路簡(jiǎn)單易行，對(duì)于12v小電扇的驅(qū)動(dòng)足夠可靠，且成本低廉，是經(jīng)典的直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。如圖11電路的設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，其中關(guān)于驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)和電容，電阻，傳感器的選擇使用都是需要根據(jù)實(shí)際情況來(lái)實(shí)驗(yàn)的，其中51單片機(jī)最小系統(tǒng)，

23、驅(qū)動(dòng)模塊，顯示模塊的焊接和選取是重點(diǎn)。初步考慮選擇DS18B20溫度傳感器感應(yīng)溫度，將所得到的溫度數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)一系列算法將此數(shù)值顯示到數(shù)碼管上，用單片機(jī)最小系統(tǒng)作為整個(gè)模型的處理器。由于使用的是12V電源，所以用L7805芯片降壓驅(qū)動(dòng)單片機(jī)和數(shù)碼感。對(duì)于風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)模塊部分，我們選擇方案三，使用最簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)電路三極管S8550、8050以及（或LM317）構(gòu)成的H橋驅(qū)動(dòng)電路。單片機(jī)選擇單片機(jī)（Microcontroller，又稱微處理器）是在一塊硅片上集成了各種部件的微型機(jī)，這些部件包括中央處理器CPU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和多種I/O口接口電路。如圖12本系統(tǒng)采用A

24、T89C52系列芯片，晶振頻率。ST89C52是一個(gè)低功耗，高性能CMOS8位單片機(jī),片內(nèi)含8KBISP(In-SystemProgrammable)的可反復(fù)擦寫(xiě)1000次的FLASH只讀程序存儲(chǔ)器,支持在線編程。兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu),芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFLASH存儲(chǔ)單元。具體特點(diǎn)表現(xiàn)為：具有優(yōu)異的性能價(jià)格比;集成度高、體積小、可靠性高;控制功能強(qiáng);低電壓、低功耗。MCS-51系列單片機(jī)是美國(guó)Intel公司在1980年推出的高性能8位單片機(jī)，它包含51和52兩個(gè)子系列。對(duì)于51子系列，主要有8031、8051、8751三種機(jī)型，它們的指令系統(tǒng)與芯

25、片引腳完全兼容，僅片內(nèi)程序存儲(chǔ)器有所不同，8031芯片不帶ROM，8051芯片帶4KB的ROM，8751芯片帶4KB的EPROM。51子系列單片機(jī)的主要特點(diǎn)如下。8位CPU。片內(nèi)帶振蕩器，頻率范圍12MHz。片內(nèi)帶128B的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。片內(nèi)帶4KB的程序存儲(chǔ)器。片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的尋址空間為64KB。128個(gè)用戶位尋址空間。21個(gè)字節(jié)特殊功能寄存器。4個(gè)8位的并行I/O接口：P0、P1、P2、P3。兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器。兩個(gè)優(yōu)先級(jí)別的5個(gè)中斷源。1個(gè)全雙工的串行I/O接口，可多機(jī)通信。111條指令，含乘法指令和除法指令。片內(nèi)采用單總線結(jié)構(gòu)。有較強(qiáng)的位處理能力。采用單一+5V電源。對(duì)于52子系列，

26、有8032、8052、8752三種機(jī)型。52子系列與51子系列相比大部分相同，不同之處在于：片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器增至256KB；8032芯片不帶ROM，8052芯片帶8KB的ROM,8752芯片帶8KB的EPROM；有3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器；6個(gè)中斷源。51系列單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器（即專用寄存器P0P3）、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。通常把4個(gè)端口籠統(tǒng)地表示為P0P3。單片機(jī)時(shí)鐘設(shè)計(jì)hh4F5XJ-iJKXD1-TXD5DTTL-I.T&a-O1!S.WTIFKfiUPfl.OPOJP4.3P4.SM，”M.SP4.EM.7-T

27、I|一psiFITPPEPM173717西PHTT2&P272勺DaeCn-dXTAI_2XTALl：.：.：時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生AT89C51單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，AT89C51本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，AT89C51在唯一的時(shí)鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。AT89C51內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為XTAL1和XTAL2,它們跨接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器

28、。電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性和快速性。晶振頻率為在12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快，但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NPO電容，采用的晶振頻率為12MHZ，如圖13所示。圖13單片機(jī)時(shí)鐘電路系統(tǒng)復(fù)位電路計(jì)算機(jī)在啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)都需要復(fù)位，復(fù)位是使中央處理器CPU和內(nèi)部其他部件處于一個(gè)確定的初始狀態(tài)，從這個(gè)狀態(tài)開(kāi)始工作。MCS-51單片機(jī)有一個(gè)復(fù)位引腳RST，高電平有效。在時(shí)鐘電路工作以后，當(dāng)外部電路使得RST端出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期（24個(gè)時(shí)鐘周期）以上的高電平，系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)位。復(fù)位有兩種方式：上電復(fù)位和按鈕復(fù)位，如圖14

29、所示。（a）上電復(fù)位電路（b）按鈕復(fù)位電路圖14MCS-51復(fù)位電路只要RST保持高電平，MCS-51單片機(jī)將循環(huán)復(fù)位。復(fù)位期間，ALE、PSEN輸出高電平。RST從高電平變?yōu)榈碗娖胶螅琍C指針變?yōu)?000H,使單片機(jī)從程序存儲(chǔ)器地址為0000H的單元開(kāi)始執(zhí)行程序。復(fù)位后，內(nèi)部各個(gè)寄存器賦值。當(dāng)單片機(jī)執(zhí)行程序出錯(cuò)或進(jìn)入死循環(huán)時(shí)，也可按復(fù)位按鈕重新啟動(dòng)。電源電路78XX系列三端穩(wěn)壓芯片，有幾個(gè)固定的電壓輸出，在電路的設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛，每個(gè)器件內(nèi)部都有電流限制、熱關(guān)斷、和操作保護(hù)結(jié)構(gòu)，使得其很適合應(yīng)用的安全性很高，通過(guò)設(shè)計(jì)外圍電路可以獲得可調(diào)的穩(wěn)定電壓輸出。7805芯片輸出電壓為+5V,外圍電路

30、簡(jiǎn)單，如果整個(gè)電路消耗的功率較大，需要在三端穩(wěn)壓芯片上安裝散熱器，防止溫度過(guò)高而燒壞。單片機(jī)的電源電路如圖15所示。圖15單片機(jī)電源電路智能溫控節(jié)能風(fēng)扇設(shè)計(jì)的仿真Proteus軟件是英國(guó)Labcenterelectronics公司出版的EDA工具軟件。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具。雖然目前國(guó)內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機(jī)愛(ài)好者、從事單片機(jī)教學(xué)的教師、致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真軟件），從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)

31、了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器。使用該軟件仿真結(jié)果如圖16所示。圖16智能溫控節(jié)能風(fēng)扇設(shè)計(jì)的仿真5原理圖和所用軟件Protel99SE原理圖的設(shè)計(jì)Protel99SE是應(yīng)用于WindowsXP/2000/NT操作系統(tǒng)下的EDA設(shè)計(jì)軟件，采用設(shè)計(jì)庫(kù)

32、管理模式，可以進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)交換能力和開(kāi)放性及3D模擬功能,個(gè)32位的設(shè)計(jì)軟件，可以完成電路原理圖設(shè)計(jì)，印制電路板設(shè)計(jì)和可編程邏輯器件設(shè)計(jì)等工作，可以設(shè)計(jì)32個(gè)信號(hào)層，16個(gè)電源-地層和16個(gè)機(jī)加工層。操作界面如圖17所示空忡?。㎝ILQ曲田冊(cè)越+也由翼如日口犁金目日囹北護(hù)口為子怙瞄ywwif門(mén)“y嚴(yán)K.5JT圖17protel99SE操作界面編程軟件介紹KeiluVision3為本設(shè)計(jì)編程軟件，它KeilSoftware公司推出的uVision3是一款可用于多種8051MCU的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），該IDE同時(shí)也是PK51及其它開(kāi)發(fā)套件的一個(gè)重要組件。除增加了源代碼、功能導(dǎo)航

33、器、模板編輯以及改進(jìn)的搜索功能外，uVision3還提供了一個(gè)配置向?qū)Чδ?，加速了啟?dòng)代碼和配置文件的生成。此外其內(nèi)置的仿真器可模擬目標(biāo)MCU,包括指令集、片上外圍設(shè)備及外部信號(hào)等。uVision3提供邏輯分析器，可監(jiān)控基于MCUI/O引腳和外設(shè)狀態(tài)變化下的程序變量。uVision3提供對(duì)多種最新的8051類微處理器的支持,包括AnalogDevices的ADuC83x和ADuC84x，以及Infineon的XC866等。操作界面如圖18所示81笫也電璃翌2、0，M儀MH百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我 6設(shè)計(jì)小結(jié)在本次課程設(shè)計(jì)選題后，我首先查閱了大量的關(guān)于溫度控制內(nèi)類書(shū)籍、學(xué)術(shù)論文等相關(guān)資料。從而制定出本此課程設(shè)計(jì)的研究步驟。本次課程設(shè)計(jì)首先從直流電機(jī)的驅(qū)動(dòng)開(kāi)始，逐步深入，通過(guò)認(rèn)真分析L298N,H橋等驅(qū)