單片機課程設計報告-智能電風煽

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文檔簡介

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 <p&g

2、t;　　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，P

3、WM脈寬調(diào)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(shù)據(jù)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(diào)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

4、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、軟件流程及描述……………………………………….

5、　　五、源代碼…………………………………………………　　六、測試與分析…………………………………………….　　七、設計體會與總結……………………………………….　　題目意義及功能要求　　作為一種老式家電，電風扇具

6、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(nèi)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

7、功能：　　1> 溫度智控功能：風扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)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(diào)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(diào)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

8、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(shù)，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。　　系統(tǒng)框架設計　　1、方案比較

9、a、風速轉速測量　　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(nèi)接收到信號的次數(shù)，也即電風扇的轉速。但此方法接收到的脈沖會產(chǎn)生抖動，容易引起誤判，從而導致處理接受信號次數(shù)出現(xiàn)較大誤差，是電風扇轉速計算不準確，故不采用

10、此方案。　　方案二：采用霍爾集成傳感器。霍爾集成傳感器是將霍爾元件、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(chǎn)生一個脈沖，對該輸出脈沖計數(shù)，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

11、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(diào)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(diào)相：另一個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。

12、　　方案一：采用調(diào)相方式。此方法的優(yōu)點是輸出相對的連續(xù)、均勻而且調(diào)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(chǎn)生干擾。　　方案二：采用脈沖調(diào)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。

13、　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(nèi)容較多。　　方案一：采用LED顯示。LED只能顯示非常有限的符號和數(shù)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。可以用中文顯示較為清晰的內(nèi)容，界面良好、直

14、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(shù)據(jù)信號是相對于信號地的電平而言，其共模抑制能力差，傳

15、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(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)總體框圖設計　　圖1、系統(tǒng)總體框圖&l

16、t;p>　　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(qū)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

17、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(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HS00

18、38，一體化紅外接收頭HS0038價格便宜，外圍電路簡單，只有三個引腳，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。電路圖如下：　　3.3電機驅(qū)動電路　　L298是SGS公司的產(chǎn)品，可驅(qū)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(qū)動

19、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(qū)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(qū)動電路　　3.4溫度檢測電路　　單

20、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、溫度檢測電路　　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

21、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(diào)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(diào)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<

22、p>　　圖6、系統(tǒng)軟件框圖　　4.2、DS18B20測溫程序　　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，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。&

23、lt;b>　　源代碼　　#include<reg52.h>　　#include <intrins.h>　　#define uchar unsigned char　　#define uint unsigned int<

24、/p>　　#define LCD_data P0 // 液晶引腳定義　　sbit LCD_RS = P2^7; 　　sbit LCD_RW = P2^6; 　　sbit LCD_EN = P2^5;

25、;　　sbit LCD_PSB = P2^4; 　　sbit DQ=P1^6; // ds18b20引腳定義　　bitTflag;　　sbit en=P1^0; // 電機引腳定義　　sbit c=P1^1;<p&

26、gt;　　sbit d=P1^2;　　sbit jia_key=P3^0;//加速鍵　　sbit jian_key=P3^1;//減速鍵　　sbit zongza=P3^4; //總控制開關　　sbit xuan=P3^6; //模式選擇按鈕&

27、lt;p>　　uint aa=0;　　uchar ms=0,temp,num=0,show_num=0,gao_num=1,di_num=3;　　ucharcodetable[]={0x30,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x39} ;　　uchar cod

28、e hang1[]={"歡迎您使用"};　　uchar code hang2[]={"智能電風扇"};　　uchar code hang3[]={"當前溫度:"};　　uchar code hang4[]={"度"};<

29、/p>　　uchar code hang5[]={"當前檔位:"};　　uchar code hang6[]={"檔"};　　uchar code hang7[]={"開關狀態(tài):"};　　uchar code hang8

30、[]={"開"};　　uchar code hang9[]={"關"};　　uchar code hang10[]={"工作模式:"};　　uchar code hang11[]={"自動"};<p&

31、gt;　　uchar code hang12[]={"手動"};　　void delay_ms(unsigned int ms)//延時函數(shù) 1ms　　{　　unsigned int i,j;　　f

32、or(j=0;j<=ms;j++)　　for(i=0;i<=120;i++);　　}　　void delayus(uint t) 　　{　　w

33、hile(t--);　　}　　/**********************************************************　　歡迎界面　　****************

34、*******************************************　　void welcom(void)　　{　　uchar i;　　lcd_wcmd(0x91);</p

35、>　　for(i=0;i<10;i++)　　{ 　　lcd_wdat(hang1[i]);　　delay_ms(100);}　　delay_ms(100);

36、　　lcd_wcmd(0x89);　　for(i=0;i<10;i++)　　{ 　　lcd_wdat(hang2[i]);　　delay_ms(100);　　}<

37、/b>　　delay_ms(100);　　delay_ms(1000);　　for(i=0;i<2;i++)　　{　　lcd_wcmd(0x08); //關顯

38、示　　delay_ms(700);　　lcd_wcmd(0x0c); //開顯示　　delay_ms(700);　　} 　　}</p&

39、gt;　　/**********************************************************　　ds18b20函數(shù)　　***********************************************************

40、　　void init_ds18b20(void) // 初始化ds18b20　　{　　uchar n;　　DQ=1;　　delayu

41、s(8);　　DQ=0;　　delayus(80);　　DQ=1;　　delayus(8);　　n=DQ;</

42、p>　　delayus(4);　　}　　void write_byte(uchar dat) /*寫入一個字節(jié) */　　{　　uchar i;&l

43、t;/b>　　for(i=0;i<8;i++)　　{　　DQ=0;　　//delayus(4);　　DQ=dat&0x01;<

44、;/p>　　delayus(4);　　DQ=1;　　dat>>=1;　　}　　delayus(4);

45、;　　} 　　uchar read_byte(void) //讀一個字節(jié)　　{　　uchar i,value;　　for(i=0;i<8;i++)</p&g

46、t;　　{　　DQ=0;　　value>>=1;　　DQ=1;　　if(DQ) value|=0x80;

47、　　delayus(4);}　　return value;　　} 　　uchar readtemperature(void)　　{

48、;　　uchar a,b;　　uchar y1,y2,y3;　　init_ds18b20(); 　　write_byte(0xcc);//跳過ROM　　write_byte(0x44);//啟動溫度測量　　delayus(300)

49、;　　init_ds18b20();　　write_byte(0xcc);//跳過ROM　　write_byte(0xbe); //讀溫度命令　　delayus(300);　　a=read_byte();//讀低8位</p

50、>　　b=read_byte();//讀高8位　　if((b&0x80)==0x80) //判斷溫度正負　　{　　b=~b; //負溫度處理（DS18B20的負溫度是正的<

51、;b>　　a=~a+1;　　y1=a>>4;//降低精度（去掉小數(shù)點）　　y2=b<<4; //減小測量范圍（-55°C---99°C）　　y3=y2|y1;<

52、;p>　　Tflag=0;　　}　　else　　{　　y1=a>>4;//降低精度（去掉小數(shù)點

53、）　　y2=b<<4; //減小測量范圍（-55°C---99°C）　　y3=y2|y1;　　Tflag=1;　　} </b&

54、gt;　　return y3;　　}　　/**********************************************************　　電機控制模塊

55、　　***********************************************************　　void su_du_zhuan_huan() //根據(jù)速度標志進行數(shù)據(jù)處理　　{　　switch(num)</p&g

56、t;　　{　　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，<

57、b>　　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;

58、　　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;<

59、;/p>　　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;<

60、p>　　}　　}　　void qudong() //控制電機程序　　{　　uchar i;</p&g

61、t;　　if(di_num!=0)　　{　　for(i=0;i<di_num;i++)　　{　　c=0; //實現(xiàn)PWM信號低電平輸出<

62、p>　　display(); //利用顯示函數(shù)起延時作用，這樣也不影響數(shù)　　}　　}　　for(i=0;i<gao_num;i++)　　{<

63、/p>　　c=1;//實現(xiàn)PWM信號高電平輸出　　display();　　}　　}　　void key() //按鍵檢測處理函數(shù)<p&g

64、t;　　{　　if(jia_key==0)　　{　　delay_ms(5); //消抖　　if(jia_key==0)　　{</

65、b>　　num++; //加速鍵按下，速度標志加1　　if(num==4)　　num=3; //已經(jīng)達到3，就保持　　while(jia_key==0) ; //等待按鍵松開　　}

66、;　　}　　if(jian_key==0)　　{　　delay_ms(5);　　if(jian_key==0)&

67、lt;b>　　{　　if(num!=0) //減速鍵按下，速度標志減1　　num--;　　else　　num=0; //已經(jīng)達到最小則保持

68、　　while(jian_key==0);　　}　　}　　}　　/**********************************

69、************************　　溫度控制　　***********************************************************　　void wendu(void)

70、;　　{　　if(temp>38) num=3;　　else if(temp>32) num=2;　　else if(temp>26) num=1;　　else if(temp>20) num=0;<

71、;p>　　else en=0;　　}　　/**********************************************************　　總開關控制　　*******

72、****************************************************　　void SW(void)　　{　　uchar i;　　if(zongza==0)<

73、;/p>　　{　　delay_ms(5); //消抖　　if(zongza==0)　　{　　aa++;

74、　　while(zongza==0) ; //等待按鍵松開　　}　　}　　if(aa%2!=0) 　　{&

75、lt;p>　　en=1;　　lcd_wcmd(0x8f);　　for(i=0;i<2;i++)　　{ 　　lcd_wdat(hang8[i]);

76、;　　delay4us();　　}　　}　　if(aa%2==0)　　{　　en=0;</b

77、>　　lcd_wcmd(0x8f);　　for(i=0;i<2;i++)　　{ 　　lcd_wdat(hang9[i]);　　delay4us();<

78、p>　　}　　}　　}　　/**********************************************************<

79、;b>　　模式選擇　　***********************************************************　　void chose(void)　　{　　if(xuan==0)

80、　　{　　delay_ms(5); //消抖　　if(xuan==0)　　{　　ms++;

81、　　if(ms==2)　　ms=0; 　　while(zongza==0) ; //等待按鍵松開　　}　　}&

82、lt;/b>　　}　　void main()// 主函數(shù)　　{　　uchar i;

83、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DDRAM　　welcom();//歡迎界面&l

84、t;p>　　lcd_wcmd(0x01);//清屏　　while(1)　　{　　lcd_wcmd(0x01);//清屏　　temp=readtemperature(); //讀取溫度&l

85、t;/p>　　delay_ms(5);　　SW();　　chose();　　if(ms==0)　　{</b

86、>　　wendu();　　lcd_wcmd(0x9e);　　for(i=0;i<4;i++)　　{ 　　lcd_wdat(hang11[i])

87、;　　delay4us();　　}　　}　　if(ms==1)　　{<

88、;/p>　　key();　　lcd_wcmd(0x9e);　　for(i=0;i<4;i++)　　{ 　　lcd_wdat(hang12[i]);</p&g

89、t;　　delay4us();　　}　　}　　su_du_zhuan_huan();　　qudong();&l

90、t;p>　　display(); //送12864顯示　　delay_ms(5);　　Clear_GDRAM();　　}　　}

91、　測試與分析　　測試儀器　　示波器：Tektronix TDS1002　　萬用表：Fluke 17B　　指標測試

92、轉速測量　　以900轉/分鐘為起始轉速，以800轉/分鐘為變化步長，經(jīng)反復測量取平均值并記錄9組數(shù)據(jù)，從表中數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)，誤差隨著轉速的增大而變大。經(jīng)本組成員的反復分析計算，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(nèi)，不會引響本系統(tǒng)的正常工作，沒必要再加以改進。<b

93、>　　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。　　回顧起此次單片機課程設計，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

94、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

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