單片機課程設計報告-智能電風煽.doc

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1、 課題名稱 智能電風煽 專 業(yè) 電子信息工程 班 級 學生姓名 學 號 指導老師 _ _ 摘 要本設計以80C52單片機作為智能電風扇控制系統(tǒng)的測量和控制核心。采用霍爾集成芯片測量電風扇的轉速，PWM脈寬調制技術控制電機的轉速，用DS18B20溫度傳感器來完成溫度的采集，單片機通過串行通信來完成電風扇轉速數據處理及轉速控制，用液晶12864LCD顯示來實現(xiàn)人機交互，采用紅外遙控與接收裝置來完成遙控功能。該系統(tǒng)風速調節(jié)范圍寬、精度高且風的舒適度良好、使用起來非常方便。關鍵字：電風扇、單片機、LCD、無線遙控、DS18B20目 錄一、題目的意義及功能要求.二、系統(tǒng)框架設計.三、硬件電路設計及描述四

2、、軟件流程及描述.五、源代碼六、測試與分析.七、設計體會與總結.一、 題目意義及功能要求作為一種老式家電，電風扇具有價格便宜、擺放方便、體積輕巧等特點。由于大部分家庭消費水平的限制，電風扇作為一個成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市，以及鄉(xiāng)村將來一段時間內仍然會占有市場的大部分份額。 面臨龐大的市場需要的同時，也要提高電風扇的市場競爭力。使之在技術含量上有所提高，應使風扇不僅功能多樣，操作簡便，而且更加安全可靠。 本設計主要目標是使普通的電風扇的功能更加強大，使操作簡單化、智能化，主要實現(xiàn)以下幾個部分的功能：1 溫度智控功能：風扇可以感知環(huán)境的溫度，以調節(jié)風扇的轉速，達到更好的工作效果。用戶可

3、以選擇這種智能調速方式，也可以選擇手動設定方式來控制轉速。當選擇手動設定方式時，該功能不發(fā)揮作用。2多級調速功能：提供更多的風力級別和風型，提高用戶的舒適度。3液晶顯示功能：使用液晶屏顯示當前室溫，風扇的轉速，風扇的工作模式，當前時間，風扇工作時間等參數，美觀大方。4紅外遙控功能：提供遠距離非接觸式的風扇控制操作。二、 系統(tǒng)框架設計1、方案比較a、風速轉速測量方案一:采用脈沖調制的紅外發(fā)射接收器。通過在電風扇一邊用紅外管發(fā)射脈沖信號，另一邊接收信號，在脈沖被擋和通過的情況下，接收端分別對應低電平和脈沖串，可檢出此信號的包絡，其頻率的三分之一即相當于單位時間內接收到信號的次數，也即電風扇的轉速。

4、但此方法接收到的脈沖會產生抖動，容易引起誤判，從而導致處理接受信號次數出現(xiàn)較大誤差，是電風扇轉速計算不準確，故不采用此方案。方案二：采用霍爾集成傳感器?；魻柤蓚鞲衅魇菍⒒魻栐?、放大器、施密特觸發(fā)器以及輸出電路集成在一塊芯片上，為用戶提供了一種簡化和較完善功能的磁敏傳感器。將磁片貼在電風扇葉上，將霍爾集成傳感器固定在扇葉前的保護架上，由于霍爾效應，每當磁片通過傳感器時，在輸出端就會產生一個脈沖，對該輸出脈沖計數，即可測出電風扇轉速。此輸出信號明快，傳送過程中無抖動現(xiàn)象，且功耗低，對溫度的變化穩(wěn)定，靈敏度于磁場移動速度無關，用此方法測出的電風扇轉速較準確，故采用此方案。b、轉速控制轉速控制既是

5、通過控制功率來實現(xiàn)的。輸入功率大轉速快，輸入功率小轉速慢。通常調節(jié)功率的途徑有兩條：一是改變電壓波形的導通角，稱之為調相：另一個是波形不變改變其電壓波出現(xiàn)的次數，常稱為脈沖調功。方案一：采用調相方式。此方法的優(yōu)點是輸出相對的連續(xù)、均勻而且調節(jié)精細。但有一個很大的缺點就是不規(guī)則的脈沖電流會引起輸出畸變及對負載產生干擾。方案二：采用脈沖調功方式。此方法的優(yōu)點是線性度好、抗噪性能強、輸出穩(wěn)定便于微控制器控制。通過比較分析以及綜合考慮系統(tǒng)的要求我們選擇第二種方案。c、顯示界面方案本系統(tǒng)要能夠切換顯示電風扇的轉速、當前溫度、當前擋位、工作模式等，要顯示的內容較多。方案一：采用LED顯示。LED只能顯示非

6、常有限的符號和數字，對于本系統(tǒng)如此復雜的功能是難以實現(xiàn)的。方案二：采用液晶12864LCD顯示器?？梢杂弥形娘@示較為清晰的內容，界面良好、直觀。采用此方案來實現(xiàn)。d、無線控制方案一： 315無線模塊采用平衡傳輸方式，可以實現(xiàn)多點通信，遙控距離遠，但價格昂貴。方案二： RS-232是低速率串行單端標準，采取不平衡傳輸方式(即所謂單端通信)，收、發(fā)端的數據信號是相對于信號地的電平而言，其共模抑制能力差，傳送距離短，其為點對點的通信方式。方案三： 紅外遙控體積小,靈敏度高,外接元件少,抗干擾能力強,使用十分方便.且價格便宜，缺點是遙控距離短，經綜合考慮用在本系統(tǒng)上完全能夠滿足要求，所以我們選擇此方案

7、。2、系統(tǒng)總體框圖設計 圖1、系統(tǒng)總體框圖三、硬件電路設計及描述：硬件電路主要分為主控電路及顯示電路、紅外接收電路、電機驅動電路、溫度檢測電路等四個部分。相關電路可以分為如下幾個部分：3.1主控電路及顯示電路 采用STC89s52單片機作為本系統(tǒng)的核心控制部分，既充分的利用了單片機的各引腳資源基礎，又控制了成本。外加振蕩電路采用12MHz高精度的晶振，以獲得較穩(wěn)定時鐘頻率，減小測量誤差。復位電路采用按鍵電平復位電路。P0口作為液晶顯示的數據口。具體電路如下圖所示： 圖2、主控電路及顯示電路3.2紅外接收電路 紅外接收電路采取紅外接收器件HS0038，一體化紅外接收頭HS0038價格便宜，外圍電

8、路簡單，只有三個引腳，分別為電源、地、數據腳，其中數據腳與P3.2口相接，通過外部中斷接收紅外遙控信號。電路圖如下： 3.3電機驅動電路 L298是SGS公司的產品，可驅動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機，本實驗裝置我們選用驅動一臺電動機。5，7腳分別接單片機的P1.1和P1.2口，控制電機的正反轉。EnA，EnB接控制使能端，由于我們只用來驅動一個電風扇的停轉。所以用ENA接單片機的P1.0口。電路圖如下所示： 圖4、電機驅動電路3.4溫度檢測電路 單線數字溫度傳感器DS18B20 采用一線總線接口，大大節(jié)省了系統(tǒng)的I/O 資源。 圖5、溫度檢測電路四、

9、軟件流程及描述智能電風煽支持手動和自動兩種工作模式，開機時默認的工作模式為自動但總開關為關，我們可以通過紅外遙控進行控制，當按下遙控器開關鍵把總開關打開時，電風扇進入自動工作模式，通過感知環(huán)境的溫度，以調節(jié)風扇的轉速，達到更好的工作效果。用戶可以選擇這種智能調速方式，也可以選擇手動設定方式來控制轉速。當選擇手動設定方式時，該功能不發(fā)揮作用。系統(tǒng)在開機的同時LCD能顯示出當前溫度、工作模式、當前擋位等，讓使用者及時了解系統(tǒng)運行前況。4.1系統(tǒng)軟件框圖 圖6、系統(tǒng)軟件框圖4.2、DS18B20測溫程序 DS18B20采用單線制數據傳輸，其內部數據采用兩字節(jié)存儲，其中高字節(jié)的低三位和低字節(jié)為溫度數值

10、大小，高字節(jié)的高五位為符號位。單片機溫度采集程序流程圖如下圖。單片機不斷通過ds18b20獲取外界的溫度值。 ds18b20溫度采集程序流程圖五、 源代碼#include#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define LCD_data P0 / 液晶引腳定義sbit LCD_RS = P27; sbit LCD_RW = P26; sbit LCD_EN = P25; sbit LCD_PSB = P24; sbit DQ=P16; / ds18b20引腳定義bitTflag;sbit en=P10; /

11、 電機引腳定義sbit c=P11;sbit d=P12;sbit jia_key=P30;/加速鍵sbit jian_key=P31;/減速鍵sbit zongza=P34; /總控制開關sbit xuan=P36; /模式選擇按鈕uint aa=0;uchar ms=0,temp,num=0,show_num=0,gao_num=1,di_num=3;ucharcodetable=0 x30,0 x31,0 x32,0 x33,0 x34,0 x35,0 x36,0 x37,0 x38,0 x39 ;uchar code hang1=歡迎您使用;uchar code hang2=智能電風扇

12、;uchar code hang3=當前溫度:;uchar code hang4=度;uchar code hang5=當前檔位:;uchar code hang6=檔;uchar code hang7=開關狀態(tài):;uchar code hang8=開;uchar code hang9=關;uchar code hang10=工作模式:;uchar code hang11=自動;uchar code hang12=手動;void delay_ms(unsigned int ms)/延時函數 1msunsigned int i,j;for(j=0;j=ms;j+)for(i=0;i=120;i+

13、); void delayus(uint t) while(t-);/*歡迎界面*void welcom(void) uchar i; lcd_wcmd(0 x91);for(i=0;i10;i+) lcd_wdat(hang1i);delay_ms(100);delay_ms(100);lcd_wcmd(0 x89);for(i=0;i10;i+) lcd_wdat(hang2i);delay_ms(100); delay_ms(100); delay_ms(1000); for(i=0;i2;i+)lcd_wcmd(0 x08); /關顯示delay_ms(700);lcd_wcmd(0

14、x0c); /開顯示delay_ms(700); /* ds18b20函數*void init_ds18b20(void) / 初始化ds18b20uchar n;DQ=1;delayus(8);DQ=0;delayus(80);DQ=1;delayus(8);n=DQ;delayus(4);void write_byte(uchar dat) /*寫入一個字節(jié) */uchar i;for(i=0;i=1;delayus(4); uchar read_byte(void) /讀一個字節(jié)uchar i,value;for(i=0;i=1;DQ=1;if(DQ) value|=0 x80;dela

15、yus(4);return value; uchar readtemperature(void)uchar a,b;uchar y1,y2,y3;init_ds18b20(); write_byte(0 xcc);/跳過ROMwrite_byte(0 x44);/啟動溫度測量delayus(300); init_ds18b20();write_byte(0 xcc);/跳過ROMwrite_byte(0 xbe); /讀溫度命令delayus(300);a=read_byte();/讀低8位b=read_byte();/讀高8位if(b&0 x80)=0 x80) /判斷溫度正負b=b; /負

16、溫度處理（DS18B20的負溫度是正的a=a+1;y1=a4;/降低精度（去掉小數點）y2=b4;/降低精度（去掉小數點）y2=b4; /減小測量范圍（-55C-99C）y3=y2|y1;Tflag=1; return y3;/* 電機控制模塊*void su_du_zhuan_huan() /根據速度標志進行數據處理switch(num)case 0: show_num=1;/數碼管第一位顯示的數據 gao_num=2;/PWM信號中高電平持續(xù)時間標志為1 di_num=6;/PWM信號中低電平持續(xù)時間標志為3， break;case 1: show_num=2;/數碼管第一位顯示的數據 g

17、ao_num=4;/PWM信號中高電平持續(xù)時間標志為2 di_num=4;/PWM信號中低電平持續(xù)時間標志為2 break;case 2: show_num=3;/數碼管第一位顯示的數據 gao_num=6;/PWM信號中高電平持續(xù)時間標志為3 di_num=2;/PWM信號中低電平持續(xù)時間標志為1 break;case 3: show_num=4;/數碼管第一位顯示的數據 gao_num=8;/PWM信號中高電平持續(xù)時間標志為4 di_num=0;/PWM信號中低電平持續(xù)時間標志為0 break;void qudong() /控制電機程序uchar i;if(di_num!=0)for(i=

18、0;idi_num;i+)c=0; /實現(xiàn)PWM信號低電平輸出display(); /利用顯示函數起延時作用，這樣也不影響數for(i=0;i38) num=3;else if(temp32) num=2;else if(temp26) num=1;else if(temp20) num=0;else en=0;/* 總開關控制*void SW(void)uchar i;if(zongza=0) delay_ms(5); /消抖if(zongza=0)aa+; while(zongza=0) ; /等待按鍵松開if(aa%2!=0) en=1;lcd_wcmd(0 x8f); for(i=0;

19、i2;i+) lcd_wdat(hang8i);delay4us(); if(aa%2=0) en=0;lcd_wcmd(0 x8f); for(i=0;i2;i+) lcd_wdat(hang9i);delay4us(); /* 模式選擇*void chose(void)if(xuan=0) delay_ms(5); /消抖if(xuan=0)ms+;if(ms=2) ms=0; while(zongza=0) ; /等待按鍵松開void main()/ 主函數uchar i;en=0;d=0; LCD_PSB=1; / 選擇顯示模式為串行通信模式lcd_init(); /初始化液晶，清屏D

20、DRAMwelcom();/歡迎界面lcd_wcmd(0 x01);/清屏while(1)lcd_wcmd(0 x01);/清屏temp=readtemperature(); /讀取溫度delay_ms(5);SW();chose();if(ms=0)wendu();lcd_wcmd(0 x9e); for(i=0;i4;i+) lcd_wdat(hang11i);delay4us(); if(ms=1)key();lcd_wcmd(0 x9e); for(i=0;i4;i+) lcd_wdat(hang12i);delay4us(); su_du_zhuan_huan();qudong();

21、display(); /送12864顯示delay_ms(5); Clear_GDRAM();六、 測試與分析1、 測試儀器示波器：Tektronix TDS1002萬用表：Fluke 17B2、 指標測試轉速測量轉速設定值 轉/分鐘實測轉速平均值轉速跳變值9008901017001678122500248317330032792141004064364900486139570056554565006451497300724852以900轉/分鐘為起始轉速，以800轉/分鐘為變化步長，經反復測量取平均值并記錄9組數據，從表中數據我們可以發(fā)現(xiàn)，誤差隨著轉速的增大而變大。經本組成員的反復分析計算，

22、最后發(fā)現(xiàn)引起誤差的原因可能是因為霍爾傳感器的不對秤以及磁場變化等，并且誤差比較小完全處于可接受范圍之內，不會引響本系統(tǒng)的正常工作，沒必要再加以改進。七、 設計體會與總結 課程設計是培養(yǎng)學生綜合運用所學知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學生實際工作能力的具體訓練和考察過程?；仡櫰鸫舜螁纹瑱C課程設計，我們感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學到很多很多的的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學過的知識，而且學到了很多在書本上所沒有學到過的知識。通過這次課程設計使我懂得了理論與實際相結合是很重要的，只有理論知識是遠遠不夠的，只有把所學的理論知識與實踐相結合起來，從理論中得出結論，才能真正提高自己的實際動手能力和獨立思考的能力。在設計的過程中遇到問題，可以說得是困難重重，遇到過各種各樣的問題，同時在設計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，比如說不懂一些元器件的使用方法，對紅外發(fā)射與接收的不熟悉雖然遇到的困難很多，但經過我們組員之間的默契配合與合作最終都被一一解決，課程設計最終順利完成了，從中我們也學到了合作的重要性。通過這次課程設計可謂從中受益匪淺，不知不覺地使我們的實踐能力提高，為以后學習、工作打下基礎！。