基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、<p>　　本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</p><p>　　題目：基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 院：＿＿ </p><p>　　專 業(yè)：電子信息科學(xué)與技術(shù)</p><p>　　班 級(jí)： </p><p>　　學(xué)

2、 號(hào)： </p><p>　　學(xué)生姓名：＿ ＿</p><p>　　指導(dǎo)教師： ＿＿＿</p><p><b>　　年 月 </b></p><p><b>　　目 錄I</b></p><p>

3、;<b>　　摘 要III</b></p><p>　　AbstractIV</p><p>　　第一章 整體方案設(shè)計(jì)1</p><p>　　1.1 前 言1</p><p>　　1.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)1</p><p><b>　　1.3方案論證2</b>&l

4、t;/p><p>　　1.3.1 溫度傳感器的選擇2</p><p>　　1.3.2 控制核心的選擇3</p><p>　　1.3.3 溫度顯示器件的選擇3</p><p>　　1.3.4 調(diào)速方式的選擇3</p><p>　　第二章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)5</p><p>　　2.1系統(tǒng)

5、器件簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.1.1 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.1.2 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803簡(jiǎn)介5</p><p>　　2.1.3 AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介6</p><p>　　2.1.4 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介7</p><p>　　2.2 各部分電路設(shè)

6、計(jì)8</p><p>　　2.2.1 開關(guān)復(fù)位與晶振電路9</p><p>　　2.2.2 獨(dú)立鍵盤連接電路9</p><p>　　2.2.3 數(shù)碼管顯示電路10</p><p>　　2.2.4 溫度采集電路11</p><p>　　2.2.5 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路12</p><p&

7、gt;　　第三章 軟件設(shè)計(jì)14</p><p>　　3.1 程序設(shè)置14</p><p>　　3.2 用Keil C51編寫程序14</p><p>　　3.3 用Proteus進(jìn)行仿真15</p><p>　　3.3.1 Proteus簡(jiǎn)介15</p><p>　　3.3.2 本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真

8、16</p><p>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試21</p><p>　　4.1 軟件調(diào)試21</p><p>　　4.1.1 按鍵顯示部分的調(diào)試21</p><p>　　4.1.2 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試21</p><p>　　4.1.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試21</p><

9、;p>　　4.2 硬件調(diào)試22</p><p>　　4.2.1 按鍵顯示部分的調(diào)試22</p><p>　　4.2.2 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試22</p><p>　　4.2.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試22</p><p>　　4.3 系統(tǒng)功能23</p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

10、的功能23</p><p>　　4.3.2 系統(tǒng)功能分析23</p><p><b>　　結(jié) 論24</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p><b>　　致　　謝26</b></p><p>　　附錄1：

11、電路總圖27</p><p>　　附錄2：程序代碼28</p><p>　　基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)</p><p>　　姓名： 學(xué)號(hào)：</p><p>　　學(xué)校： 指導(dǎo)教師：</p><p><b>　　摘 要</b></p&

12、gt;<p>　　溫控風(fēng)扇在現(xiàn)代社會(huì)中的生產(chǎn)以及人們的日常生活中都有廣泛的應(yīng)用，如工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械散熱系統(tǒng)中的風(fēng)扇、現(xiàn)在筆記本電腦上的廣泛應(yīng)用的智能CPU風(fēng)扇等。本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，采用單片機(jī)作為控制器，利用溫度傳感器DS18B20作為溫度采集元件，并根據(jù)采集到的溫度，通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)。根據(jù)檢測(cè)到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定的溫度的比較實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)和停止，并能根溫度的變化自

13、動(dòng)改變風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)用LED八段數(shù)碼管顯示檢測(cè)到的溫度與設(shè)定的溫度。</p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)、DS18B20、溫控、風(fēng)扇</p><p>　　第一章 整體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　1.1 前 言</b></p><p>　　在現(xiàn)代社會(huì)中，風(fēng)扇被廣泛的應(yīng)用，發(fā)揮著舉足輕重的作用，如夏天人們用

14、的散熱風(fēng)扇、工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械中的散熱風(fēng)扇以及現(xiàn)在筆記本電腦上廣泛使用的智能CPU風(fēng)扇等。而隨著溫度控制技術(shù)的發(fā)展，為了降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的噪音以及節(jié)省能源等，溫控風(fēng)扇越來越受到重視并被廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)階段，溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一定的成效，可以使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行自動(dòng)無級(jí)調(diào)速，當(dāng)溫度升高到一定時(shí)能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇，當(dāng)溫度降到一定時(shí)能自動(dòng)停止風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)智能控制。</p><p>　　隨著單片機(jī)在各個(gè)領(lǐng)域的廣

15、泛應(yīng)用，許多用單片機(jī)作控制的溫度控制系統(tǒng)也應(yīng)運(yùn)而生，如基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇系統(tǒng)。它使風(fēng)扇根據(jù)環(huán)境溫度的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)啟停，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度的變化而變化，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇的智能控制。它的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代社會(huì)人們的生活以及生產(chǎn)帶來了諸多便利，在提高人們的生活質(zhì)量、生產(chǎn)效率的同時(shí)還能節(jié)省風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)了由ATMEL公司的8052系列單片機(jī)AT89C52作為控制器，采用DALLAS公司的溫度傳

16、感器DS18B20作為溫度采集元件，并通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)使系統(tǒng)檢測(cè)到得環(huán)境溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度動(dòng)態(tài)的顯示在LED數(shù)碼管上。根據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)到得環(huán)境溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度的比較，實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的自動(dòng)啟停以及轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。</p><p>　　1.2 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)</p><p>　　本設(shè)計(jì)的整體思路是：利用溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)

17、字溫度信號(hào)給單片機(jī)AT89C52進(jìn)行處理，在LED數(shù)碼管上顯示當(dāng)前環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。其中預(yù)設(shè)溫度值只能為整數(shù)形式，檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點(diǎn)后一位。同時(shí)采用PWM脈寬調(diào)制方式來改變直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速。并通過兩個(gè)按鍵改變預(yù)設(shè)溫度值，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)降低預(yù)設(shè)溫度值。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：</p><p>　　圖1.1系統(tǒng)構(gòu)成框圖</p><p><b>　　1.3

18、方案論證</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的溫度控制，使風(fēng)扇電機(jī)能根據(jù)環(huán)境溫度的變化自動(dòng)啟停及改變轉(zhuǎn)速，需要比較高的溫度變化分辨率以及穩(wěn)定可靠的換擋停機(jī)控制部件。</p><p>　　1.3.1 溫度傳感器的選擇</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，溫度傳感器的選擇有以下兩種方案：</p><p>　　方案一：采用

19、熱敏電阻作為檢測(cè)溫度的核心元件，并通過運(yùn)算放大器放大，由于熱敏電阻會(huì)隨溫度變化而變化，進(jìn)而產(chǎn)生輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將微弱電壓變化信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。</p><p>　　方案二：采用數(shù)字式的集成溫度傳感器DS18B20作為溫度檢測(cè)的核心元件，由其檢測(cè)并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)進(jìn)行處理。</p><p>　　對(duì)于方案一，采用熱敏電阻

20、作為溫度檢測(cè)元件，有價(jià)格便宜，元件易購的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不太敏感，在信號(hào)采集、放大以及轉(zhuǎn)換的過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其自身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路來修正，但這不僅將使電路變得更加復(fù)雜，而且在人體所處環(huán)境溫度變化過程中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。</p><p>　　對(duì)于方案二，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20

21、的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)化等電路的誤差因數(shù)，溫度誤差變得很小，并且由于其檢測(cè)溫度的原理與熱敏電阻檢測(cè)的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)化成數(shù)字量直接輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該溫度傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)，與單片機(jī)的接口變得非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力強(qiáng)，因此該方案適用于本系統(tǒng)。</p><p>　　1.3.2 控制核心的選擇</p><p>　　在本

22、設(shè)計(jì)中采用AT89C52單片機(jī)作為控制核心，通過軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其I/O口輸出控制信號(hào)。AT89C52單片機(jī)工作電壓低，性能高，片內(nèi)含8k字節(jié)的只讀程序存儲(chǔ)器ROM和256字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，單片價(jià)格也不貴，適合本設(shè)計(jì)系統(tǒng)。</p><p>　　1.3.3 溫度顯示器件的選擇</p><p>　　方案一：應(yīng)用動(dòng)態(tài)掃描的方式，采

23、用LED共陰極數(shù)碼管顯示溫度。</p><p>　　方案二：采用LCD液晶顯示屏顯示溫度。</p><p>　　對(duì)于方案一，該方案成本很低，顯示溫度明確醒目，即使在黑暗空間也能清楚看見，功耗極低，同時(shí)溫度顯示程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，因而這種顯示方式得到了廣泛應(yīng)用。但不足的地方是它采用動(dòng)態(tài)掃描的顯示方式，各個(gè)LED數(shù)碼管是逐個(gè)點(diǎn)亮的，因此會(huì)產(chǎn)生閃爍，但由于人眼的視覺暫留時(shí)間為20MS，故當(dāng)數(shù)碼

24、管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼不會(huì)感覺到閃爍，因此只要描頻率設(shè)置得當(dāng)即可采用該方案。</p><p>　　對(duì)于方案二，液晶顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，其不僅能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形，這是LED數(shù)碼管無法比擬的。但是液晶顯示模塊的元件價(jià)格昂貴，顯示驅(qū)動(dòng)程序的編寫也較復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。</p><p>　　1.3.4 調(diào)速方式的選擇</p><p

25、>　　方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片DAC0832來控制，由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫度值輸出相應(yīng)數(shù)字量到DAC0832中，再由DAC0832產(chǎn)生相應(yīng)模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而通過無級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速的自動(dòng)調(diào)節(jié)。</p><p>　　方案二：采用單片機(jī)軟件編程實(shí)現(xiàn)PWM（脈沖寬度調(diào)制）調(diào)速的方法。PWM是英文Pulse Width Modulation的縮寫，它是按一定的規(guī)律改變脈沖序列的脈沖寬度，以調(diào)節(jié)

26、輸出量和波形的一種調(diào)節(jié)方式，在PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，最常用的是矩形波PWM信號(hào)，在控制時(shí)需要調(diào)節(jié)PWM波得占空比。占空比是指高電平持續(xù)時(shí)間在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)的百分比。在控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)，占空比越大，轉(zhuǎn)速就越快，若全為高電平，占空比為100%時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到最大2]。用單片機(jī)I/O口輸出PWM信號(hào)時(shí)，有如下三種方法：</p><p>　　(1) 利用軟件延時(shí)。當(dāng)高電平延時(shí)時(shí)間到時(shí)，對(duì)I/O口電平取反，使其變成低電平

27、，然后再延時(shí)一定時(shí)間；當(dāng)?shù)碗娖窖訒r(shí)時(shí)間到時(shí)，再對(duì)該I/O口電平取反，如此循環(huán)即可得到PWM信號(hào)。在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用了此方法。</p><p>　　(2) 利用定時(shí)器。控制方法與(1)相同，只是在該方法中利用單片機(jī)的定時(shí)器來定時(shí)進(jìn)行高低電平的轉(zhuǎn)變，而不是用軟件延時(shí)。應(yīng)用此方法時(shí)編程相對(duì)復(fù)雜。</p><p>　　(3) 利用單片機(jī)自帶的PWM控制器。在STC12系列單片機(jī)中自身帶有PWM控制器，

28、但本系統(tǒng)所用到得AT89系列單片機(jī)無此功能。</p><p>　　對(duì)于方案一，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)直流風(fēng)扇電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，速度變化靈敏，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片的價(jià)格較高，與其溫控狀態(tài)下無級(jí)調(diào)速功能相比性價(jià)比不高。</p><p>　　對(duì)于方案二，相對(duì)于其他用硬件或者軟硬件相結(jié)合的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速而言，采用PWM 用純軟件的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程，具有更大的靈活性，并可大大降低成本，能夠充分發(fā)揮單

29、片機(jī)的功能，對(duì)于簡(jiǎn)單速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。綜合考慮選用方案二。</p><p>　　第二章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　系統(tǒng)主要器件包括DS18B20溫度傳感器、AT89C52單片機(jī)、五位LED共陰數(shù)碼管、風(fēng)扇直流電機(jī)、達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803。輔助元件包括電阻電容、晶振、電源、按鍵、撥碼開關(guān)等。</p><p><b&g

30、t;　　2.1系統(tǒng)器件簡(jiǎn)介</b></p><p>　　2.1.1 DS18B20單線數(shù)字溫度傳感器簡(jiǎn)介</p><p>　　DS18B20數(shù)字溫度傳感器，是采用美國DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的DS18B20可組網(wǎng)數(shù)字溫度傳感器芯片封裝而成，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強(qiáng)、易配微處理器等優(yōu)點(diǎn)，可直接將溫度轉(zhuǎn)化成串行數(shù)字信號(hào)供處理器處理。</p><

31、;p>　　適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。</p><p>　　DS18B20的主要特征：測(cè)量的結(jié)果直接以數(shù)字信號(hào)的形式輸出，以“一線總線”方式串行傳送給CPU，同時(shí)可傳送CRC校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯(cuò)能力；溫度測(cè)量范圍在-55℃~+125℃之間，在-10℃~+85℃時(shí)精度為±0.5℃；可檢測(cè)溫度分辨率為9~12位，對(duì)應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.062

32、5℃，可實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)溫；它單線接口的獨(dú)特性，使它與微處理器連接時(shí)僅需一條端口線即可實(shí)現(xiàn)與微處理器的雙向通信；支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，即多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫的功能；工作電壓范圍寬，其范圍在3.0~5.5V3]。</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要有四部分：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。其管腳有三個(gè)，其中DQ為數(shù)字信號(hào)端，GND為電

33、源地，VDD為電源輸入端。</p><p>　　2.1.2 達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803簡(jiǎn)介</p><p>　　本系統(tǒng)要用單片機(jī)控制風(fēng)扇直流電機(jī)，需要加驅(qū)動(dòng)電路，為直流電機(jī)提供足夠大的驅(qū)動(dòng)電流。在本系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路中，選用達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)。ULN2803在使用時(shí)接口簡(jiǎn)單，操作方便，可為電機(jī)提供較大的驅(qū)動(dòng)電流，它實(shí)際上是一個(gè)集成芯片，單塊芯片可同時(shí)驅(qū)動(dòng)8個(gè)電機(jī)

34、。每個(gè)電機(jī)由單片機(jī)的一個(gè)I/O口控制，單片機(jī)I/O口輸出的為5V的TTL信號(hào)。</p><p>　　ULN2803由8個(gè)NPN達(dá)林頓晶體管組裝而成，共18個(gè)引腳，引腳1~8分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸入端，輸入信號(hào)可直接是TTL或CMOS信號(hào)；引腳11~18分別是8路驅(qū)動(dòng)器的輸出端；引腳9為接地線，引腳10為電源輸入。當(dāng)輸入TTL信號(hào)為5V或CMOS信號(hào)為6~15V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫

35、度范圍為0~70℃。本系統(tǒng)選用的電機(jī)為12V直流無刷電機(jī)，可用ULN2803來驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　2.1.3 AT89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介</p><p>　　AT89C52是51系列單片機(jī)的一個(gè)型號(hào)，它是由ATMEL公司生產(chǎn)的一個(gè)低電壓、高性能的8位單片機(jī)，片內(nèi)器件采用ATMEL公司的非易失性、高密度存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)兼容，同時(shí)片內(nèi)置有通用8位中央處理器和8

36、k 字節(jié)的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器ROM以及256 字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，在許多許多較復(fù)雜的控制系統(tǒng)中AT89C52單片機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用。AT89C52有40個(gè)引腳，各引腳介紹如下：</p><p>　　VCC：+5V電源線；GND：接地線。</p><p>　　P0口：P0.7~P0.0，這組引腳共8條，其中P0.7為最高位，P0.0為最低位。這8條引腳共有兩種不同的功能，分別使用

37、于兩種不同的情況。第一種情況是單片機(jī)不帶片外存儲(chǔ)器，P0口可以作為通用I/O口使用，P0.7~P0.0用于傳送CPU的輸入/輸出數(shù)據(jù)，此時(shí)它需外接一上拉電阻才能正常工作。第二種情況是單片機(jī)帶片外存儲(chǔ)器，其各引腳在CPU訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)先是用于傳送片外存儲(chǔ)器的低8位地址，然后傳送CPU對(duì)片外存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)4]。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)部含上拉電阻的8位雙向I/O口。它也可作為通用的I/O口使用

38、，與P0口一樣用于傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，所不同的是它片內(nèi)含上拉電阻而P0口沒有，故P0口在做該用途時(shí)需外接上拉電阻而P1口則無需。在FLASH編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口用于輸入片內(nèi)EPROM的低8位地址。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，它可以作為通用I/O口使用，傳送用戶的輸入/輸出數(shù)據(jù)，同時(shí)可與P0口的第二功能配合，用于輸出片外存儲(chǔ)器的高8位地址，共同選中片外存儲(chǔ)單元，但

39、此時(shí)不能傳送存儲(chǔ)器的讀寫數(shù)據(jù)。在一些型號(hào)的單片機(jī)中，P2口還可以配合P1口傳送片內(nèi)EPROM的12位地址中的高4位地址。</p><p>　　P3口：P3口引腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，當(dāng)P3口寫入1后，它們被內(nèi)部上拉為高電平。它也可作為通用的I/O口使用，傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)，P3口也作為一些特殊功能端口使用，如下所示：</p><p>　　P3.0：RXD（串行數(shù)據(jù)接收口）

40、</p><p>　　P3.1：TXD（串行數(shù)據(jù)發(fā)送口）</p><p>　　P3.2：（外部中斷0輸入）</p><p>　　P3.3：（外部中斷1輸入）</p><p>　　P3.4：T0（記數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入）</p><p>　　P3.5：T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.

41、6：（外部RAM寫選通信號(hào)）</p><p>　　P3.7：（外部RAM讀選通信號(hào)） 圖2.1.1 AT89C51單片機(jī) </p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平狀態(tài)。</p><p>　　ALE/：地址鎖存允許/編程線，當(dāng)訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，在P0.7~P0.0引腳線上輸出片外存儲(chǔ)器低8位地

42、址的同時(shí)還在ALE/線上輸出一個(gè)高電位脈沖，其下降沿用于把這個(gè)片外存儲(chǔ)器低8位地址鎖存到外部專用地址鎖存器，以便空出P0.7~P0.0引腳線去傳送隨后而來的片外存儲(chǔ)器讀寫數(shù)據(jù)。在不訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，單片機(jī)自動(dòng)在ALE/線上輸出頻率為1/6晶振頻率的脈沖序列。</p><p>　　：外部程序存儲(chǔ)器ROM的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的信號(hào)將不出現(xiàn)。

43、</p><p>　　/VPP：允許訪問片外存儲(chǔ)器/編程電源線，當(dāng)保持低電平時(shí)，則在此期間允許使用片外程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。當(dāng)端保持高電平時(shí)，則允許使用片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。</p><p>　　XTAL1和XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機(jī)片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路

44、。</p><p>　　2.1.4 LED數(shù)碼管簡(jiǎn)介</p><p>　　本系統(tǒng)選用五個(gè)LED數(shù)碼管來進(jìn)行溫度顯示。LED又稱為數(shù)碼管，它主要是由8段發(fā)光二極管組成的不同組合，其中 a~g為數(shù)字和字符顯示段，dp為小數(shù)點(diǎn)的顯示，通過a~g這7個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮的不同組合，可以顯示0～9和A～F共16個(gè)數(shù)字和字母。LED數(shù)碼管可以分為共陰極和共陽極兩種結(jié)構(gòu)，如下圖2.1.2(a)和圖2.1.

45、2(b) 所示。共陰極結(jié)構(gòu)把8個(gè)發(fā)光二極管陰極連在一起，共陽極結(jié)構(gòu)把8個(gè)發(fā)光二極管陽極連在一起。通過單片機(jī)引腳輸出高低電平，可使數(shù)碼管顯示相應(yīng)的數(shù)字或字母，這種使數(shù)碼管顯示字形的數(shù)據(jù)稱字形碼，又稱段選碼5]。</p><p>　　圖2.1.2 七段LED數(shù)碼管</p><p>　　表2.1.1 7段LED的段選碼表</p><p>　　一個(gè)共陰極數(shù)碼管接至單片機(jī)的

46、電路，要想顯示數(shù)字“7”須a、b、c這3個(gè)顯示段發(fā)光 （即這3個(gè)字段為高電平）只要在P0口輸入00000111（07H）即可。這里07H即為數(shù)字7的段選碼。字形與段選碼的關(guān)系見表2.1.1所示。</p><p>　　2.2 各部分電路設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1 開關(guān)復(fù)位與晶振電路</p><p>　　在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，除單片機(jī)本身需要復(fù)位以外，外部擴(kuò)展I

47、/O接口電路也需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電和按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。單片機(jī)上的XTAL1和XTAL2用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接單片機(jī)片內(nèi)OSC的定時(shí)反饋回路。本設(shè)計(jì)中開關(guān)復(fù)位與晶振電路如下圖所示，當(dāng)按下按鍵開關(guān)S1時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位一次。其中電容C1、C2為20pF，C3為10uF，電阻R2、R3為10k，晶振為11.0592MHz。</p><p>　　圖2.2.1 系統(tǒng)復(fù)位與晶振電路<

48、/p><p>　　2.2.2 獨(dú)立鍵盤連接電路</p><p>　　鍵盤包括2個(gè)獨(dú)立按鍵S2和S3，一端與單片機(jī)的P1.3和P1.4口相連，另一端接地，當(dāng)按下任一鍵時(shí)，P1口讀取低電平有效。系統(tǒng)上電后，進(jìn)入鍵盤掃描子程序，以查詢的方式確定各按鍵，完成溫度初值的設(shè)定。其中按鍵S1為加按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對(duì)最初設(shè)定值加一，按鍵S2為減按鍵，每按下一次，系統(tǒng)對(duì)初設(shè)定值進(jìn)行減一計(jì)算。其接線圖如下：&

49、lt;/p><p>　　圖2.2.2 獨(dú)立鍵盤連接電路</p><p>　　2.2.3 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)制作中選用5位共陰極數(shù)碼管作為顯示模塊，它和單片機(jī)硬件的接口如圖2.2.3所示。其中前3位數(shù)碼管DS1、DS2、DS3用于顯示溫度傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)采集到的溫度，可精確到0.1攝氏度，顯示范圍為0~99.9攝氏度；后2位數(shù)碼管DS4、DS5用于

50、顯示系統(tǒng)設(shè)置的初值溫度，只能顯示整數(shù)的溫度值，顯示范圍為0~99攝氏度。5位數(shù)碼管的段選a、b、c、d、e、f、g、dp線分別與單片機(jī)的P0.0~P0.7口連接，其中P0口需接一10K的上拉電阻，以使單片機(jī)的P0口能夠輸出高低電平。5位數(shù)碼管的位選W1~W5分別與單片機(jī)的P2.0~P2.4口相連接，只要P2.0~P2.4中任一位中輸出低電平，則選中與該位相連的數(shù)碼管。</p><p>　　圖2.2.3 數(shù)碼管顯

51、示電路</p><p>　　2.2.4 溫度采集電路</p><p>　　DS18B20數(shù)字溫度傳感器通過其內(nèi)部計(jì)數(shù)時(shí)鐘周期來的作用，實(shí)現(xiàn)了特有的溫度測(cè)量功能。低溫系數(shù)振蕩器輸出的時(shí)鐘信號(hào)通過由高溫度系數(shù)振蕩器產(chǎn)生的門周期而被計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器預(yù)先置有與-55℃相對(duì)應(yīng)的一個(gè)基權(quán)值。如果計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到0時(shí)，高溫度系數(shù)振蕩周期還未結(jié)束，則表示測(cè)量的溫度值高于-55℃，被預(yù)置在-55℃的溫度寄存器中的值

52、就增加1℃，然后這個(gè)過程不斷重復(fù)，直到高溫度系數(shù)振蕩周期結(jié)束為止。此時(shí)溫度寄存器中的值即為被測(cè)溫度值，這個(gè)值以16位二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中，通過主機(jī)發(fā)送存儲(chǔ)器讀命令可讀出此溫度值，讀取時(shí)低位在前，高位在后，依次進(jìn)行。由于溫度振蕩器的拋物線特性的影響，其內(nèi)用斜率累加器進(jìn)行補(bǔ)償6]。</p><p>　　DS18B20在使用時(shí)，一般都采用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集。只須將DS18B20信號(hào)線與單片機(jī)1位I/O線相連，且單

53、片機(jī)的1位I/O線可掛接多個(gè)DS18B20，就可實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)或多點(diǎn)溫度檢測(cè)。在本設(shè)計(jì)中將DS18B20接在P1.7口實(shí)現(xiàn)溫度的采集。其與單片機(jī)的連接如圖2.2.4。</p><p>　　圖2.2.4 溫度采集電路</p><p>　　2.2.5 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電路</p><p>　　本設(shè)計(jì)中由單片機(jī)的I/O口輸出PWM脈沖，通過一個(gè)達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803

54、驅(qū)動(dòng)12V直流無刷風(fēng)扇電機(jī)以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)速度的調(diào)節(jié)。</p><p>　　鍵盤控制設(shè)置溫度，通過軟件向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過P1.7口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，經(jīng)過ULN2803驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇直流電機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速與啟停的自動(dòng)控制。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)按照設(shè)定的等級(jí)有所提高；當(dāng)環(huán)境溫度下降時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相應(yīng)的下降；當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而環(huán)境溫度又高于預(yù)設(shè)

55、溫度時(shí)，電機(jī)重新啟動(dòng)。</p><p>　　電路如圖2.2.5所示，風(fēng)扇電機(jī)的一端接12V電源，另一端接ULN2803的OUT7引腳，ULN2803的IN7引腳與單片機(jī)的P3.1引腳相連，通過控制單片機(jī)的P3.1引腳輸出PWM信號(hào)，由此控制風(fēng)扇直流電機(jī)的速度與啟停。</p><p>　　圖2.2.5 風(fēng)扇電機(jī)驅(qū)動(dòng)與調(diào)速電</p><p>　　系統(tǒng)選用的風(fēng)扇電機(jī)為1

56、2V直流無刷電機(jī)，單達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803輸入TTL信號(hào)為5V或CMOS信號(hào)為6~15V時(shí)，輸出的最大電壓為50V，最大電流為500mA，工作溫度范圍為0~70℃。本系統(tǒng)中單片機(jī)I/O口輸出的TTL信號(hào)為5V，因此此風(fēng)扇電機(jī)可以用ULN2803來驅(qū)動(dòng)。</p><p><b>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1 程序設(shè)置

57、</b></p><p>　　程序設(shè)計(jì)部分主要包括主程序、DS18B20初始化函數(shù)、DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)、溫度讀取函數(shù)、鍵盤掃描函數(shù)、數(shù)碼管顯示函數(shù)、溫度處理函數(shù)以及風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)。DS18B20初始化函數(shù)完成對(duì)DS18B20的初始化；DS18B20溫度轉(zhuǎn)換函數(shù)完成對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)采集；溫度讀取函數(shù)完成主機(jī)對(duì)溫度傳感器數(shù)據(jù)的讀取及數(shù)據(jù)換算，鍵盤掃描函數(shù)則根據(jù)需要完成初值的加減設(shè)定；溫度處理函數(shù)

58、對(duì)采集到的溫度進(jìn)行分析出理，為電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化提供條件；風(fēng)扇電機(jī)控制函數(shù)則根據(jù)溫度的數(shù)值完成對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速及啟停的控制。</p><p>　　主程序流程圖如圖3.1.1：</p><p>　　圖3.1.1 主程序流程圖</p><p>　　3.2 用Keil C51編寫程序</p><p>　　Keil C51是美國Keil Software公司

59、開發(fā)的51系列兼容單片機(jī)C語言的軟件開發(fā)系統(tǒng)，與單片機(jī)匯編語言相比，C語言在不僅語句簡(jiǎn)單靈活，而且編寫的函數(shù)模塊可移植性強(qiáng)，因而易學(xué)易用，效率高。隨著單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，從普遍使用匯編語言到逐漸使用高級(jí)語言開發(fā)，單片機(jī)的開發(fā)軟件也在不斷發(fā)展，Keil軟件是目前使用較多的MCS-51系列單片機(jī)開發(fā)的軟件。</p><p>　　Keil C51軟件不僅提供了豐富的庫函數(shù)，而且它強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具為程序編輯調(diào)

60、試帶來便利，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。在使用時(shí)要先建立一個(gè)工程，然后添加文件并編寫程序，編寫好后再編輯調(diào)試。</p><p>　　Keil C51的使用界面如圖3.2.1。</p><p>　　圖3.2.1 Keil C51的使用界面</p><p>　　3.3 用Proteus進(jìn)行仿真</p><p>　　3.3.1 Pro

61、teus簡(jiǎn)介</p><p>　　Proteus軟件是來自英國Labcenter electronics公司的EDA工具軟件。</p><p>　　Proteus軟件有十多年的歷史，在全球廣泛使用，它不僅和其它EDA工具一樣有原理布圖、PCB自動(dòng)或人工布線及電路仿真的功能，而且更重要的功能是，他的電路仿真是互動(dòng)的，可以根據(jù)仿真實(shí)時(shí)觀察到得現(xiàn)象驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性及準(zhǔn)確性并及時(shí)改變程序代碼、原理

62、圖連接以及元件屬性等。它還能配合系統(tǒng)配置的虛擬儀器來顯示和輸出，如示波器、邏輯分析儀等，效果很好。</p><p>　　Proteus有4個(gè)功能模塊：智能原理圖設(shè)計(jì)、完善的電路仿真功能、獨(dú)特的單片機(jī)協(xié)同仿真功能以及實(shí)用的PCB設(shè)計(jì)平臺(tái)。其內(nèi)部元件庫含有豐富的元件，支持總線結(jié)構(gòu)以及智能化的連線功能；支持主流CPU（如ARM、8051/52、AVR）及其通用外設(shè)模型的實(shí)時(shí)仿真等，為單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用等帶來極大的便利。&

63、lt;/p><p>　　軟件使用的主界面如圖3.3.1。</p><p>　　圖3.3.1 Proteus使用界面</p><p>　　3.3.2 本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真</p><p>　　首先啟動(dòng)Proteus軟件并建立一工程，然后根據(jù)原理圖調(diào)出相應(yīng)的原件，再根據(jù)要求改變各原件的屬性并把各個(gè)原件按原理圖連接起來。在原理圖繪制連接好后

64、再把編譯好的程序加載到其中。最后根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能分步進(jìn)行仿真。</p><p>　　把溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為26.4攝氏度，用鍵盤S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為22攝氏度。點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)開始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)風(fēng)扇直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速為+14.2r/s，如圖3.3.2所示。</p><p>　　當(dāng)把溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為28.4攝氏度，用鍵盤S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)

65、設(shè)的溫度為22攝氏度。點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)開始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速為+23.3 r/s，如圖3.3.3所示。</p><p>　　當(dāng)把溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為33.4攝氏度，用鍵盤S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為22攝氏度。點(diǎn)擊開始按鈕，系統(tǒng)開始仿真，待一段時(shí)間穩(wěn)定后，觀察到此時(shí)直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速為+32.0 r/s，如圖3.3.4所示。</p><p>　

66、　在上一步仿真的基礎(chǔ)上(溫度傳感器DS18B20溫度設(shè)置為33.4攝氏度，系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度為22攝氏度)，用鍵盤S2調(diào)節(jié)系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度至34攝氏度，此時(shí)可知系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度大于溫度傳感器檢測(cè)到的溫度，觀察到直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸變慢，最后轉(zhuǎn)速變?yōu)?，符合系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，如圖3.3.5所示。</p><p>　　通過以上仿真可以看出，直流風(fēng)扇電機(jī)在系統(tǒng)設(shè)定溫度一定的情況下，其轉(zhuǎn)速隨著環(huán)境溫度（溫度傳感器檢測(cè)到的溫度）的增

67、加而增大。當(dāng)環(huán)境溫度低于系統(tǒng)預(yù)設(shè)的溫度時(shí)，風(fēng)扇自動(dòng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的功能。當(dāng)然，在此沒有實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇直流電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的是電機(jī)在隨環(huán)境溫度變化的四個(gè)等級(jí)的速度變化，環(huán)境溫度在一定小范圍內(nèi)變化風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速是不變的，只有超過了設(shè)定的某一界限時(shí)轉(zhuǎn)速才會(huì)變化。</p><p><b>　　第四章 系統(tǒng)調(diào)試</b></p><p><b>　　4.1

68、 軟件調(diào)試</b></p><p>　　4.1.1 按鍵顯示部分的調(diào)試</p><p>　　起初根據(jù)設(shè)計(jì)編寫的系統(tǒng)程序：程序的鍵盤接口采用P1口，數(shù)碼管顯示采用P0口控制LED的斷碼，P2口控制LED的位碼，從而實(shí)現(xiàn)鍵盤功能及數(shù)碼管的顯示。經(jīng)過編譯沒有出錯(cuò)，但在仿真調(diào)試時(shí)，數(shù)碼管顯示的只是亂碼，沒有正確的顯示溫度，按鍵功能也不靈，當(dāng)按下鍵時(shí)，顯示并不變化。</p>

69、<p>　　經(jīng)過查找分析，發(fā)現(xiàn)鍵盤掃描程序沒有沒有按鍵消抖部分，按鍵在按下與松手時(shí)，都會(huì)有一定程度的抖動(dòng)，從而可能使單片機(jī)做出錯(cuò)誤的判斷，導(dǎo)致按鍵條件預(yù)設(shè)溫度時(shí)失靈，甚至根本不能工作。因此必須在按鍵掃描程序中加入消抖部分，即在按鍵按下與松手時(shí)加入延時(shí)判斷，以檢測(cè)鍵盤是否真的按下或已完全松手。</p><p>　　數(shù)碼管不能正確的顯示，主要是因?yàn)樗詳?shù)碼管的段碼都由P0口傳送，而數(shù)碼管顯示又采用了動(dòng)態(tài)掃

70、描的方式，但在程序中卻沒有設(shè)置顯示段碼的暫存器，導(dǎo)致當(dāng)P0口傳送段碼時(shí)發(fā)生混亂，不能正確識(shí)別段碼。應(yīng)在系統(tǒng)中加入鎖存器，或是在程序中設(shè)定存儲(chǔ)段碼的空間。</p><p>　　在鍵盤加入了消抖程序，數(shù)碼管顯示程序中加入了段碼的存儲(chǔ)空間后，數(shù)碼管能夠正常的顯示，按鍵也能夠工作，達(dá)到了較好的效果。</p><p>　　4.1.2 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試</p><

71、;p>　　由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，為軟件的設(shè)計(jì)和調(diào)試帶來了極大的簡(jiǎn)便，小體積、低功耗、高精度為控制電機(jī)的精度和穩(wěn)定提供了可能。軟件設(shè)計(jì)采用P3.1口為數(shù)字溫度輸入口，但是需要對(duì)輸入的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理后才能顯示，從而多了溫度轉(zhuǎn)換程序。通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度的連續(xù)檢測(cè)，由于硬件LED個(gè)數(shù)的限制，只顯示了預(yù)設(shè)溫度的整數(shù)部分。</p><p>　　在溫度轉(zhuǎn)換程序中，為了能夠正確的

72、檢測(cè)并顯示溫度的小數(shù)位，程序中把檢測(cè)的溫度與10相乘后，再按一個(gè)三位的整數(shù)來處理。如把24.5變?yōu)?45來處理，這樣為程序的編寫帶來了方便。</p><p>　　4.1.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，采用了達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，其可驅(qū)動(dòng)八個(gè)直流電機(jī)，本系統(tǒng)僅驅(qū)動(dòng)一個(gè)。軟件設(shè)置了P3.1口輸出不同的PWM波形，通過達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN28

73、03驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過軟件中程序設(shè)定，根據(jù)不同溫度輸出不同的PWM波，從而得到不同的占空比控制風(fēng)扇直流電機(jī)。程序?qū)崿F(xiàn)了P3.1口的PWM波形輸出，當(dāng)外界溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)動(dòng)或自動(dòng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)外界溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速升高或是自動(dòng)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，且外界溫度與設(shè)置溫度的差值越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速越高，即占空比增加。</p><p>　　在本系統(tǒng)中風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)四級(jí)調(diào)速。通過溫度傳感器檢測(cè)的溫度與系統(tǒng)預(yù)設(shè)

74、溫度值的比較，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速變換。當(dāng)檢測(cè)到的溫度比預(yù)設(shè)的溫度每增加5攝氏度時(shí)，風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速增加一級(jí)。</p><p><b>　　4.2 硬件調(diào)試</b></p><p>　　4.2.1 按鍵顯示部分的調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)按鍵部分實(shí)現(xiàn)了以下功能：按下P1.3口鍵，LED的后兩位顯示溫度值增一；按下P1.4口鍵，LED的后兩位顯示溫度值減一。

75、調(diào)試過程中出現(xiàn)了當(dāng)按鍵時(shí)間過長時(shí)，設(shè)置的溫度值不是增一或者減一，而是增加后減少幾個(gè)值，出現(xiàn)這種情況的主要元嬰可能是按鍵的去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間過長造成，改進(jìn)方法為將對(duì)應(yīng)的按鍵去抖動(dòng)延時(shí)時(shí)間適量增加，但也不應(yīng)過長，否則將出現(xiàn)按鍵無效的情形。</p><p>　　系統(tǒng)顯示部分實(shí)現(xiàn)了以下功能：LED顯示的前三位實(shí)現(xiàn)了環(huán)境溫度整數(shù)部分與小數(shù)部分的連續(xù)顯示，LED的后兩位能根據(jù)按鍵的調(diào)整顯示所需要的設(shè)計(jì)溫度。且LED的顯示效果很好

76、，很穩(wěn)定。</p><p>　　4.2.2 傳感器DS18B20溫度采集部分調(diào)試</p><p>　　將DS18B20芯片接在系統(tǒng)板對(duì)應(yīng)的P3.1口，通過插針在對(duì)應(yīng)系統(tǒng)板的右下側(cè)三口即為對(duì)應(yīng)的VCC、P3.1和GND，可將芯片直接插在該插針上，因此即為方便。系統(tǒng)調(diào)試中為驗(yàn)證DS18B20是否能在系統(tǒng)板上工作，將手心靠攏或者捏住芯片，即可發(fā)現(xiàn)LED顯示的前兩位溫度也迅速升高，驗(yàn)證了DS18B

77、20能在系統(tǒng)板上工作。由于DS18B20為3個(gè)引腳，因此在調(diào)試過程中因注意其各個(gè)引腳的對(duì)應(yīng)位置，以免將其接反而是芯片不能工作甚至燒毀芯片。</p><p>　　4.2.3 電動(dòng)機(jī)調(diào)速電路部分調(diào)試</p><p>　　系統(tǒng)本部分的設(shè)計(jì)中重在軟件設(shè)計(jì)，因?yàn)橥鈬尿?qū)動(dòng)電路只是將送來的PWM信號(hào)放大從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)軟件設(shè)置在P3.1口輸出使電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的PWM占空比，當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，電

78、機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，若此時(shí)用高于環(huán)境溫度的熱源靠近測(cè)溫芯片DS18B20時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速在升高，并越來越快，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速不再升高；將熱源離開測(cè)溫芯片DS18B20時(shí)，發(fā)現(xiàn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速開始下降，轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，若將設(shè)置溫度升高到環(huán)境溫度以上，發(fā)現(xiàn)電機(jī)又停止了轉(zhuǎn)動(dòng)。系統(tǒng)采用的直流電機(jī)為12V的額定電壓，而該驅(qū)動(dòng)電路在采用單片機(jī)電源時(shí)的輸出電壓最高不過5V，因此在調(diào)試過程中只采用了原有的5V直流電機(jī)來調(diào)試，且得到了可觀的控制效果。

79、</p><p><b>　　4.3 系統(tǒng)功能</b></p><p>　　4.3.1 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能</p><p>　　本系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單片機(jī)系統(tǒng)檢測(cè)環(huán)境溫度的變化，然后根據(jù)環(huán)境溫度變化來控制風(fēng)扇直流電機(jī)輸入占空比的變化，從而產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，亦可根據(jù)鍵盤調(diào)節(jié)不同的設(shè)置溫度，再由環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值來控制電機(jī)。當(dāng)環(huán)境溫度低于設(shè)置溫度時(shí)，

80、電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)環(huán)境溫度高于設(shè)置溫度時(shí)，單片機(jī)對(duì)應(yīng)輸出口輸出不同占空比的PWM信號(hào)，控制電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并隨著環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值的增加電機(jī)的轉(zhuǎn)速逐漸升高。 系統(tǒng)還能動(dòng)態(tài)的顯示當(dāng)前溫度和設(shè)置溫度，并能通過鍵盤調(diào)節(jié)當(dāng)前的設(shè)置溫度。</p><p>　　4.3.2 系統(tǒng)功能分析</p><p>　　系統(tǒng)總體上由五部分來組成，既按鍵與復(fù)位電路、數(shù)碼管顯示電路、溫度檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。首先考

81、濾的是溫度檢測(cè)電路，該部分是整個(gè)系統(tǒng)的首要部分，首先要檢測(cè)到環(huán)境溫度，才能用單片機(jī)來判斷溫度的高低，然后通過單片機(jī)控制直流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速；其次是電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，該部分需要使用外圍電路將單片機(jī)輸出的PWM信號(hào)轉(zhuǎn)化為平均電壓輸出，根據(jù)不同的PWM波形得到不同的平均電壓，從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，電路的設(shè)計(jì)中采用了達(dá)林頓反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803，實(shí)現(xiàn)較好的控制效果；再次是數(shù)碼管的動(dòng)態(tài)顯示電路，該部分的功能實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的顯示，其中DS18B

82、20采集環(huán)境溫度，按鍵實(shí)現(xiàn)不同設(shè)置溫度的調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境溫度和設(shè)置溫度的及時(shí)連續(xù)顯示。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)以單片機(jī)為控制核心，以溫度傳感器DS18B20檢測(cè)環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)環(huán)境溫度變化調(diào)節(jié)不同的風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速，在一定范圍能能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的連續(xù)調(diào)節(jié)，LED數(shù)碼管能連續(xù)穩(wěn)定的顯示環(huán)境溫度和設(shè)置溫度，并能通過兩

83、個(gè)獨(dú)立按鍵調(diào)節(jié)不同的設(shè)置溫度，從而改變環(huán)境溫度與設(shè)置溫度的差值，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。實(shí)現(xiàn)了基于單片機(jī)的溫控風(fēng)扇的設(shè)計(jì)。</p><p>　　本系統(tǒng)設(shè)計(jì)可推廣到各種電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。在生產(chǎn)生活中，本系統(tǒng)可用于簡(jiǎn)單的日常風(fēng)扇的智能控制，為生活帶來便利；在工業(yè)生產(chǎn)中，可以改變不同的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同信號(hào)輸入控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化，如在電力系統(tǒng)中可以根據(jù)不同的負(fù)荷達(dá)到不同的電壓信號(hào)，再

84、由電壓信號(hào)調(diào)節(jié)不同的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)電量，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)節(jié)。綜上所述，該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和研究在社會(huì)生產(chǎn)和生活中具有重要地位。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 李學(xué)龍.使用單片機(jī)控制的智能遙控電風(fēng)扇控制器[J].電子電路制作，2003,9:13—15.</p><p>　　[2] 藍(lán)厚榮.單片機(jī)

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87、;p>　　[8] 王會(huì)明，侯加林.智能電風(fēng)扇控制器的研制[J].電子與自動(dòng)化,1998,5(4):25—26.</p><p>　　[9] 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)[M]（第三版）.北京：清華大學(xué)出版社.2005.37—65.</p><p>　　[10] 孫號(hào). Proteus軟件在設(shè)計(jì)電子電路中的應(yīng)用[J].儀表技術(shù)，2009，8:74—75</p><p>　

88、　[11] 樓俊軍.基于Proteus和Keil的單片機(jī)演奏樂曲的實(shí)現(xiàn)[J] .科技信息，2010,23:第50頁</p><p>　　[12] 王文海，周歡喜.用Proteus實(shí)現(xiàn)51單片機(jī)的動(dòng)態(tài)仿真調(diào)試[J].IT技術(shù)，2006,20:10—11</p><p>　　[13] 丁建軍，陳定方，周國柱. 基于AT89C51的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)[J].湖北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2003,18(2):

89、60—63.</p><p>　　[14] 王會(huì)明，侯加林. 智能電風(fēng)扇控制器的研制[J]. 電子與自動(dòng)化，1998,5(4)：25—26.</p><p>　　[15] 劉進(jìn)山. 基于MCS-51電風(fēng)扇智能調(diào)速器的設(shè)計(jì)[J]. 廣州：電子質(zhì)量，2004,10(10)：71.</p><p>　　[16] YU Qihao,CHENG Guodong,NIU Fuj

90、un. The application of auto-temperature-controlled ventilation embankment in Qinghai--Tibet Railway [J]. Science in China Ser．D Earth Sciences，2004,1(47)：168—176.</p><p>　　[17] YLai，Y，Wang. Three—dimensional

91、 nonlinear analysis for temperature characteristic of ventilated embankment in permafrost regions [J]. Cold Regions Science and Technology，2004,38(2)：165—184.</p><p>　　[18] Cheng Guodong. Linearity engineeri

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93、. 1994．301—307.</p><p>　　[20] Intel: Benjamin Jun，Paul Kocher．The lntel Random Number Generator[J]．White Paper Prepared for lntel Corporation，April 22，l999：4—5．</p><p><b>　　致　　謝</b>&

94、lt;/p><p>　　在此衷心感謝我的導(dǎo)師宋宗倫教授。本文的設(shè)計(jì)工作是在宋教授的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、研究計(jì)劃的制定、技術(shù)路線的選擇到系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，各個(gè)方面都離不開宋教授熱情耐心的幫助和教導(dǎo)。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。同時(shí)也要感謝在本次論文的設(shè)計(jì)過程中不斷給予我?guī)椭?、支持與鼓勵(lì)的老師和同學(xué)，是他們讓我更加有信心堅(jiān)持下去，是他們讓我更加順利的把一個(gè)個(gè)問題解

95、決，最終順利的完成本文的設(shè)計(jì)。</p><p>　　四年的學(xué)習(xí)生涯馬上就要畫上句號(hào)了，畢業(yè)前所有的努力與付出都凝聚在這篇論文里面。相信它雖然算不上上乘之作，但的確是我用心血澆灌的答卷。在此我也要感謝我的同學(xué)們，正是和他們四年的朝夕相處，一起上課一起討論問題，讓我逐漸有了對(duì)問題的思考認(rèn)識(shí)，從而更好地規(guī)劃自己的學(xué)業(yè)。四年的求學(xué)時(shí)光給我留下了美好的回憶，它將成為我今后人生旅途中新的起點(diǎn)。</p><

96、p>　　最后，感謝我的爸爸媽媽。焉得諼草，言樹之背，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。</p><p><b>　　附錄1：電路總圖</b></p><p><b>　　附圖1 電路總圖</b></p><p><b>　　附錄2：程序代碼</b></p><

97、;p>　　#include <reg52.h> </p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit DQ=P1^7;</p><p>　　sbit key1=P1^3;</p><

98、;p>　　sbit key2=P1^4;</p><p>　　sbit dianji=P3^1;</p><p><b>　　float ff;</b></p><p><b>　　uint y3;</b></p><p>　　uchar shi,ge,xiaoshu,sheding=20,g

99、aonum,dinum;</p><p>　　uchar code dispcode[]={ //段碼</p><p>　　0x3f,0x06,0x5b,0x4f, </p><p>　　0x66,0x6d,0x7d,0x07, </p><p>　　0x7f,0x6f,0x77,0x7c, </p><p>　

100、　0x39,0x5e,0x79,0x71}; </p><p>　　uchar code tablel[]={ //帶小數(shù)點(diǎn)的段碼</p><p>　　0xbf,0x86,0xdb,0xcf,</p><p>　　0xe6,0xed,0xfd,</p><p>　　0x87,0xff,0xef};</p><p>　　

101、uchar dispbitcode[]={ //位選</p><p>　　0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, </p><p>　　0xef,0xdf,0xbf,0x7f}; </p><p>　　uchar dispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0}; </p><p>　　void Delay(uint nu

102、m)// 延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while( --num );</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void digitalshow(uchar a4,uchar a3,uchar a2,uchar a1,uchar a0)&l

103、t;/p><p><b>　　{</b></p><p>　　dispbuf[0]=a0; </p><p>　　dispbuf[1]=a1;</p><p>　　dispbuf[2]=a2;</p><p>　　dispbuf[3]=a3;</p><p>　　dispbuf

104、[4]=a4;</p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=dispcode[dispbuf[0]];</p><p>　　P2=dispbitcode[5];</p><p>　　Delay(1); </p><p><b>　　P2=0xff;&

105、lt;/b></p><p>　　P0=dispcode[dispbuf[1]];</p><p>　　P2=dispbitcode[4];</p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　

106、　P0=dispcode[dispbuf[2]];</p><p>　　P2=dispbitcode[2];</p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=tablel[dispbuf[3]];</p&g

107、t;<p>　　P2=dispbitcode[1];</p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　P2=0xff;</b></p><p>　　P0=dispcode[dispbuf[4]];</p><p>　　P2=dispbitcode[0

108、];</p><p><b>　　Delay(1);</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　void dmsec(uint count) </p><p><b>　　{ </b></p><p>　　uint i;

109、// 1ms延時(shí)</p><p>　　while(count--) </p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<125;i++){}</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b

110、></p><p>　　void tmreset(void) </p><p>　　{ </p><p><b>　　DQ=0;</b></p><p>　　Delay(90);// 精確延時(shí) 大于 480us</p><p><b>　　D

111、Q=1;</b></p><p>　　Delay(4);// 90，4 可以小范圍變化</p><p><b>　　}</b></p><p>　　void tmpre(void) </p><p>　　{ </p><p>　　while(

112、DQ);</p><p>　　while(~DQ);</p><p>　　Delay(4); </p><p><b>　　}</b></p><p>　　bit tmrbit(void) </p><p>　　{ </p><p>&