課題名稱 智能電風(fēng)煽 專 業(yè) 電子信息工程 班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 _ _ 摘 要本設(shè)計(jì)以80C52單片機(jī)作為智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)的測(cè)量和控制核心。采用霍爾集成芯片測(cè)量電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，PWM脈寬調(diào)制技術(shù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，用DS18B20溫度傳感器來完成溫度的采集，單片機(jī)通過串行通信來完成電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)處理及轉(zhuǎn)速控制，用液晶12864LCD顯示來實(shí)現(xiàn)人機(jī)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(fēng)速調(diào)節(jié)范圍寬、精度高且風(fēng)的舒適度良好、使用起來非常方便。關(guān)鍵字：電風(fēng)扇、單片機(jī)、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(shè)計(jì).三、硬件電路設(shè)計(jì)及描述四、軟件流程及描述.五、源代碼六、測(cè)試與分析.七、設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié).一、 題目意義及功能要求作為一種老式家電，電風(fēng)扇具有價(jià)格便宜、擺放方便、體積輕巧等特點(diǎn)。由于大部分家庭消費(fèi)水平的限制，電風(fēng)扇作為一個(gè)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(shí)間內(nèi)仍然會(huì)占有市場(chǎng)的大部分份額。 面臨龐大的市場(chǎng)需要的同時(shí)，也要提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。使之在技術(shù)含量上有所提高，應(yīng)使風(fēng)扇不僅功能多樣，操作簡(jiǎn)便，而且更加安全可靠。 本設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是使普通的電風(fēng)扇的功能更加強(qiáng)大，使操作簡(jiǎn)單化、智能化，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)部分的功能：1 溫度智控功能：風(fēng)扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。用戶可以選擇這種智能調(diào)速方式，也可以選擇手動(dòng)設(shè)定方式來控制轉(zhuǎn)速。當(dāng)選擇手動(dòng)設(shè)定方式時(shí)，該功能不發(fā)揮作用。2多級(jí)調(diào)速功能：提供更多的風(fēng)力級(jí)別和風(fēng)型，提高用戶的舒適度。3液晶顯示功能：使用液晶屏顯示當(dāng)前室溫，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇的工作模式，當(dāng)前時(shí)間，風(fēng)扇工作時(shí)間等參數(shù)，美觀大方。4紅外遙控功能：提供遠(yuǎn)距離非接觸式的風(fēng)扇控制操作。二、 系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)1、方案比較a、風(fēng)速轉(zhuǎn)速測(cè)量方案一:采用脈沖調(diào)制的紅外發(fā)射接收器。通過在電風(fēng)扇一邊用紅外管發(fā)射脈沖信號(hào)，另一邊接收信號(hào)，在脈沖被擋和通過的情況下，接收端分別對(duì)應(yīng)低電平和脈沖串，可檢出此信號(hào)的包絡(luò)，其頻率的三分之一即相當(dāng)于單位時(shí)間內(nèi)接收到信號(hào)的次數(shù)，也即電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。但此方法接收到的脈沖會(huì)產(chǎn)生抖動(dòng)，容易引起誤判，從而導(dǎo)致處理接受信號(hào)次數(shù)出現(xiàn)較大誤差，是電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速計(jì)算不準(zhǔn)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(jiǎn)化和較完善功能的磁敏傳感器。將磁片貼在電風(fēng)扇葉上，將霍爾集成傳感器固定在扇葉前的保護(hù)架上，由于霍爾效應(yīng)，每當(dāng)磁片通過傳感器時(shí)，在輸出端就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，對(duì)該輸出脈沖計(jì)數(shù)，即可測(cè)出電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。此輸出信號(hào)明快，傳送過程中無抖動(dòng)現(xiàn)象，且功耗低，對(duì)溫度的變化穩(wěn)定，靈敏度于磁場(chǎng)移動(dòng)速度無關(guān)，用此方法測(cè)出的電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較準(zhǔn)確，故采用此方案。b、轉(zhuǎn)速控制轉(zhuǎn)速控制既是通過控制功率來實(shí)現(xiàn)的。輸入功率大轉(zhuǎn)速快，輸入功率小轉(zhuǎn)速慢。通常調(diào)節(jié)功率的途徑有兩條：一是改變電壓波形的導(dǎo)通角，稱之為調(diào)相：另一個(gè)是波形不變改變其電壓波出現(xiàn)的次數(shù)，常稱為脈沖調(diào)功。方案一：采用調(diào)相方式。此方法的優(yōu)點(diǎn)是輸出相對(duì)的連續(xù)、均勻而且調(diào)節(jié)精細(xì)。但有一個(gè)很大的缺點(diǎn)就是不規(guī)則的脈沖電流會(huì)引起輸出畸變及對(duì)負(fù)載產(chǎn)生干擾。方案二：采用脈沖調(diào)功方式。此方法的優(yōu)點(diǎn)是線性度好、抗噪性能強(qiáng)、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(fēng)扇的轉(zhuǎn)速、當(dāng)前溫度、當(dāng)前擋位、工作模式等，要顯示的內(nèi)容較多。方案一：采用LED顯示。LED只能顯示非常有限的符號(hào)和數(shù)字，對(duì)于本系統(tǒng)如此復(fù)雜的功能是難以實(shí)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(nèi)容，界面良好、直觀。采用此方案來實(shí)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(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通信，遙控距離遠(yuǎn)，但價(jià)格昂貴。方案二： RS-232是低速率串行單端標(biāo)準(zhǔn)，采取不平衡傳輸方式(即所謂單端通信)，收、發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)于信號(hào)地的電平而言，其共模抑制能力差，傳送距離短，其為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)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(qiáng),使用十分方便.且價(jià)格便宜，缺點(diǎn)是遙控距離短，經(jīng)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。2、系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) 圖1、系統(tǒng)總體框圖三、硬件電路設(shè)計(jì)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(jī)驅(qū)動(dòng)電路、溫度檢測(cè)電路等四個(gè)部分。相關(guān)電路可以分為如下幾個(gè)部分：3.1主控電路及顯示電路 采用STC89s52單片機(jī)作為本系統(tǒng)的核心控制部分，既充分的利用了單片機(jī)的各引腳資源基礎(chǔ)，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(shí)鐘頻率，減小測(cè)量誤差。復(fù)位電路采用按鍵電平復(fù)位電路。P0口作為液晶顯示的數(shù)據(jù)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(jià)格便宜，外圍電路簡(jiǎn)單，只有三個(gè)引腳，分別為電源、地、數(shù)據(jù)腳，其中數(shù)據(jù)腳與P3.2口相接，通過外部中斷接收紅外遙控信號(hào)。電路圖如下： 3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 L298是SGS公司的產(chǎn)品，可驅(qū)動(dòng)2個(gè)電動(dòng)機(jī)，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動(dòng)機(jī)，本實(shí)驗(yàn)裝置我們選用驅(qū)動(dòng)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)。5，7腳分別接單片機(jī)的P1.1和P1.2口，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。EnA，EnB接控制使能端，由于我們只用來驅(qū)動(dòng)一個(gè)電風(fēng)扇的停轉(zhuǎn)。所以用ENA接單片機(jī)的P1.0口。電路圖如下所示： 圖4、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路3.4溫度檢測(cè)電路 單線數(shù)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(cè)電路四、 軟件流程及描述智能電風(fēng)煽支持手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作模式，開機(jī)時(shí)默認(rèn)的工作模式為自動(dòng)但總開關(guān)為關(guān)，我們可以通過紅外遙控進(jìn)行控制，當(dāng)按下遙控器開關(guān)鍵把總開關(guān)打開時(shí)，電風(fēng)扇進(jìn)入自動(dòng)工作模式，通過感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。用戶可以選擇這種智能調(diào)速方式，也可以選擇手動(dòng)設(shè)定方式來控制轉(zhuǎn)速。當(dāng)選擇手動(dòng)設(shè)定方式時(shí)，該功能不發(fā)揮作用。系統(tǒng)在開機(jī)的同時(shí)LCD能顯示出當(dāng)前溫度、工作模式、當(dāng)前擋位等，讓使用者及時(shí)了解系統(tǒng)運(yùn)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(cè)溫程序 DS18B20采用單線制數(shù)據(jù)傳輸，其內(nèi)部數(shù)據(jù)采用兩字節(jié)存儲(chǔ)，其中高字節(jié)的低三位和低字節(jié)為溫度數(shù)值大小，高字節(jié)的高五位為符號(hào)位。單片機(jī)溫度采集程序流程圖如下圖。單片機(jī)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; / 電機(jī)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(guān)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(fēng)扇;uchar code hang3=當(dāng)前溫度:;uchar code hang4=度;uchar code hang5=當(dāng)前檔位:;uchar code hang6=檔;uchar code hang7=開關(guān)狀態(tài):;uchar code hang8=開;uchar code hang9=關(guān);uchar code hang10=工作模式:;uchar code hang11=自動(dòng);uchar code hang12=手動(dòng);void delay_ms(unsigned int ms)/延時(shí)函數(shù) 1msunsigned int i,j;for(j=0;j=ms;j+)for(i=0;i=120;i+); 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(guān)顯示delay_ms(700);lcd_wcmd(0 x0c); /開顯示delay_ms(700); /* ds18b20函數(shù)*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(gè)字節(jié) */uchar i;for(i=0;i=1;delayus(4); uchar read_byte(void) /讀一個(gè)字節(jié)uchar i,value;for(i=0;i=1;DQ=1;if(DQ) value|=0 x80;delayus(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(dòng)溫度測(cè)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(fù)b=b; /負(fù)溫度處理（DS18B20的負(fù)溫度是正的a=a+1;y1=a4;/降低精度（去掉小數(shù)點(diǎn)）y2=b4;/降低精度（去掉小數(shù)點(diǎn)）y2=b4; /減小測(cè)量范圍（-55C-99C）y3=y2|y1;Tflag=1; return y3;/* 電機(jī)控制模塊*void su_du_zhuan_huan() /根據(jù)速度標(biāo)志進(jìn)行數(shù)據(jù)處理switch(num)case 0: show_num=1;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=2;/PWM信號(hào)中高電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為1 di_num=6;/PWM信號(hào)中低電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為3， break;case 1: show_num=2;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=4;/PWM信號(hào)中高電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為2 di_num=4;/PWM信號(hào)中低電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為2 break;case 2: show_num=3;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=6;/PWM信號(hào)中高電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為3 di_num=2;/PWM信號(hào)中低電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為1 break;case 3: show_num=4;/數(shù)碼管第一位顯示的數(shù)據(jù) gao_num=8;/PWM信號(hào)中高電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為4 di_num=0;/PWM信號(hào)中低電平持續(xù)時(shí)間標(biāo)志為0 break;void qudong() /控制電機(jī)程序uchar i;if(di_num!=0)for(i=0;idi_num;i+)c=0; /實(shí)現(xiàn)PWM信號(hào)低電平輸出display(); /利用顯示函數(shù)起延時(shí)作用，這樣也不影響數(shù)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(guān)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;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(shù)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DDRAMwelcom();/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();display(); /送12864顯示delay_ms(5); Clear_GDRAM();六、 測(cè)試與分析1、 測(cè)試儀器示波器：Tektronix TDS1002萬用表：Fluke 17B2、 指標(biāo)測(cè)試轉(zhuǎn)速測(cè)量轉(zhuǎn)速設(shè)定值 轉(zhuǎn)/分鐘實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速平均值轉(zhuǎn)速跳變值9008901017001678122500248317330032792141004064364900486139570056554565006451497300724852以900轉(zhuǎn)/分鐘為起始轉(zhuǎn)速，以800轉(zhuǎn)/分鐘為變化步長(zhǎng)，經(jīng)反復(fù)測(cè)量取平均值并記錄9組數(shù)據(jù)，從表中數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，誤差隨著轉(zhuǎn)速的增大而變大。經(jīng)本組成員的反復(fù)分析計(jì)算，最后發(fā)現(xiàn)引起誤差的原因可能是因?yàn)榛魻杺鞲衅鞯牟粚?duì)秤以及磁場(chǎng)變化等，并且誤差比較小完全處于可接受范圍之內(nèi)，不會(huì)引響本系統(tǒng)的正常工作，沒必要再加以改進(jìn)。七、 設(shè)計(jì)體會(huì)與總結(jié) 課程設(shè)計(jì)是培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí),發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實(shí)際問題,鍛煉實(shí)踐能力的重要環(huán)節(jié),是對(duì)學(xué)生實(shí)際工作能力的具體訓(xùn)練和考察過程。回顧起此次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，我們感慨頗多，從選題到定稿，從理論到實(shí)踐，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的的東西，同時(shí)不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識(shí)，而且學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識(shí)。通過這次課程設(shè)計(jì)使我懂得了理論與實(shí)際相結(jié)合是很重要的，只有理論知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，只有把所學(xué)的理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合起來，從理論中得出結(jié)論，才能真正提高自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。在設(shè)計(jì)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(shí)在設(shè)計(jì)的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)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(duì)紅外發(fā)射與接收的不熟悉雖然遇到的困難很多，但經(jīng)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(shè)計(jì)最終順利完成了，從中我們也學(xué)到了合作的重要性。通過這次課程設(shè)計(jì)可謂從中受益匪淺，不知不覺地使我們的實(shí)踐能力提高，為以后學(xué)習(xí)、工作打下基礎(chǔ)！。