智能风扇设设计

1、智 能电风扇院 别： 电子信息学院 专 业： 应用电子 指导老师： 温锦辉 时 间：2014年8月27日 目录一、方案设计与论证31.1 整体方案比较和选择41.2 电源方案比较选择4二、MSP430F149单片机介绍61. 简单概述62、MSP430F149主要特点63 、MSP430F149 芯片引脚功能介绍7三、系统设计83.1 总体设计83.2 各单元模块功能介绍及电路设计；83.2.1接收电路模块83.2.2 电风扇驱动隔离电路93.2.3键盘模块103.2.4电源模块103.2.5 液晶模块11四、软件设计114.1 设计思路114.1.1 扫描键盘模块114.1.2 红外接收模块

2、124.2 软件流程图124.3 软件代码13五、 系统测试205.1 测试方法20六、谢 辞21七、附件227.1 MSP430开发板整体原理图227.3 实物图23八、参考文献24摘要本设计以MSP430F149单片机为核心控制模块，通过主从单片机之间的串行通信来完成电风扇转速数据处理、模式控制和转速控制等，采用PWM脉冲调制技术来控制风扇的转速，用键盘和LCD12864液晶显示来实现人机交互。该系统有电风扇的无级调速，并可以对电风扇的转速进行设置和转速的实时测试与显示、具有睡眠风、自然风等多种工作模式可以选择、能显示风扇转速、运行模式等等信息和实现定时自动开、关机等功能，系统结构简单，步

3、进小、精度高等优点。 关键词： 单片机 红外遥控 智能控制 风扇一、方案设计与论证 1.1 整体方案比较和选择 根据题目要求，智能电风扇需要u 温度智控功能：风扇可以调节风扇的转速，达到更好的工作效果。用户可以选择手动设定方式来控制转速。u 多级调速功能：提供更多的风力级别和风型，提高用户的舒适度。u 定时工作功能：该定时功能可以让用户自己定制风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。u 液晶显示功能：使用液晶屏显示风扇的转速，风扇的工作模式。u 红外遥控功能：提供远距离非接触式的风扇控制操作。1.2 电源方案比较选择 根据要求，需要制作能够产生+5V和+3.3V的电压源。由于稳压芯 片的选择

4、不同有以下四种方案： 方案1： 采用LM7812、LM7805、LM7912稳压芯片，分别产生+12V、+5V、-12V的 恒定电压。+3.3V电压由TL431芯片，根据电阻分压产生。（如图1所示）。 方案优点：该方案硬件电路原理简单，在调试电路和使用电路时操作简单。都是独立输入电压后稳压到一定的值，所以电路相互干扰较小，灵活性高。 方案缺点：输出电流不是很大，所以驱动能力较弱。TL431输出电流较小，需要扩流电路，增加设计的工程量和复杂度。此外，消耗在各独立电路上的焦耳热很多，转换效率低。 图1 电源方案1电路设计框图方案2: 采用LM7912产生-12V电压，LT1805-5和LT1805

5、-3.3分别稳压达到+5V、 +3.3V。以LM7812的输出作为LM7805的输入，以LM7805的输出作为LT1805-3.3的输入。（如图5所示） 方案优点：该电路原理和制作都较简单，消耗的焦耳热较小，电流输出较大。 方案缺点:电路的独立性不强。需要四个散热片，在电路板上占用空间较大。 图5 方案2电路设计框图方案3: 使用MSP430开发板中的电源电路供电稳定，提供3V或5V。 方案优点：该方案中不需要外接电路，使用方便直接通过一根USB线就可以实现单片机下载，供电，通讯！操作简单，容易上手,输出功率足够大则带负载的能力强。消耗的焦耳热很少，提高了转换效率，而且灵活性很强。方案选定：基

6、于以上论证选择方案3 二、MSP430F149单片机介绍 1. 简单概述 MSP430F149芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器，有60KB+256字节FLASH，2KBRAM，包括基本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获比较寄存器和PWM 输出的16位定时器、带7个捕获比较寄存器和PWM 输出的l6位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、模拟比较器、12位AD转换器、2个串行通信接口等模块。2、MSP430F149主要特点 1）低功耗:电压1.83.6V低电压，RAM数据保持方式下耗电仅 0.1pA，活动模式下耗电 250pA/MIPS(MIPS:每秒百万条指令数)，

7、I/O输入端口的漏电流最大仅50nA。 2）强大的处理能力:MSP430系列单片机采用了目前流行的精简指令集(RISC)结构，一个时钟周期可以执行一条指令，因此在8MHz晶振工作时，指令速度可达到8MIPS。 3）丰富的片上外围模块:MSP430系列单片机结合TI的高性能模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设，具体到MSP430F149单片机有以下功能模块:看门狗(WDT)，模拟比较器A，定时器A(Timer A)，定时器B(Timer B)，串口，1(USART0，1)，硬件乘法器，液晶驱动器，12位ADC，直接数据存取(DMA)，端口l-6(P1P6)，基本定时器。 4）系统工作稳定:M

8、SP430系列单片机均为工业级器件，运行环境温度为-40一+85，运行稳定、可靠性高，所设计的产品适用于各种民用和工业环境。 5）方便高效的开发环境:因为器件片内有JTAG调试接口，还有可电擦写的FLASH存储器，因此采用先通过JTAG接口下载程序到FLASH内，再由JTAG接口控制程序运行、读取片内CPU状态，以及存储器内容等信息供设计者调试，整个开发(编译、调试)都可以在同一个软件集成环境中进行。 3 、MSP430F149 芯片引脚功能介绍 MSP430F149芯片设计时的封装方式为贴片式封装，64个引脚，引脚间距为0.5mm，单片机面积很小很难手工焊接，所以够买的是带有转接板的单片机，

9、贴片式的单片机转接成4列2*8排针的引脚，排针脚间距约为2.54mm，能与万能 板匹配。三、系统设计 3.1 总体设计 根据设计要求，电路的总体模块可以如下图3所示： 图3 总体设计电路模块框图人机接口包括红外遥控，键盘模块和LCD显示模块，实现电风扇与用户的信息交互； 液晶显示模块：用LCD12864作为显示部分，供电为3.3V； l时钟电路模块：由单片机MSP430F149高频8M定时器构成；3.2 各单元模块功能介绍及电路设计； 3.2.1接收电路模块 构成红外接收电路采取红外接收器件TL1838，通过遥控器的输入捕捉接收红外遥控信号。具体电路如下图4所示： 图4 红外接收模块3.2.2

10、 电风扇驱动隔离电路 由ULM2003驱动芯片构成电风扇的驱动电路。ULN2003A由7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。驱动电路如下图2所示： 3.2.3键盘模块 独立键盘采用的是独立I/O口控制。3.2.4电源模块3.2.5 液晶模块LED显示接口电路LED显示模块接口与单片机通信采用模拟SPI方式，减少了单片机I/O口的消耗，同时使电路变的更简单。四、软件设计 4.1 设计思路 4.1.1 扫描键盘模块 键盘扫描程序就是扫描键盘看是否有键按下，如有键按下判断出是哪一个键，当确定按下某一个键后，即执行红外发

11、射程序。扫描的方法是判断P1口各位的电平，无按键按下时，各位均为高电平，当某一个按键按下以后，该位即为低电平。 4.1.2 红外接收模块 使用输入捕捉中断处理红外遥控信号，根据不同的红外编码，可以完 成调节风速，风型等功能。4.2 软件流程图 开始按键红外扫描是否有扫描信号执行功能结束4.3 软件代码#include #define uint unsigned int #define uchar unsigned char #define Ir_Pin (P1IN & 0X80) /定义红外接收头端口unsigned char Ir_Buf4; / 用于保存解码结果unsigned int I

12、r_Get_Low(); unsigned int Ir_Get_High();extern const unsigned char shuzi_table;#define LCD_DataIn P5DIR=0x00 /数据口方向设置为输入#define LCD_DataOut P5DIR=0xff /数据口方向设置为输出#define LCD2MCU_Data P5IN#define MCU2LCD_Data P5OUT#define LCD_CMDOut P4DIR|=0x0F /P3口的低三位设置为输出#define LCD_RS_H P4OUT|=BIT0 /P3.0#define L

13、CD_RS_L P4OUT&=BIT0 /P3.0#define LCD_RW_H P4OUT|=BIT1 /P3.1#define LCD_RW_L P4OUT&=BIT1 /P3.1#define LCD_EN_H P4OUT|=BIT2 /P3.2#define LCD_EN_L P4OUT&=BIT2 /P3.2#define LCD_PSB_P P4OUT|=BIT3#define LCD_PSB_S P4OUT&=BIT3 void hw(void);void ajxs(void);void Delay_1ms(void);void Delay_Nms(uint n);void D

14、elay(unsigned int n);void Write_Cmd(unsigned char cod);void Write_Data(unsigned char dat);void Ini_Lcd(void);void Disp_HZ(unsigned char addr,const unsigned char * pt,unsigned char num);void Disp_HZ1(uchar addr1,const uchar * pt1,uchar num1);void Disp_ND(unsigned char addr,unsigned int thickness);voi

15、d Draw_TX(unsigned char Yaddr,unsigned char Xaddr,const unsigned char * dp) ; void Draw_PM(const unsigned char *ptr);void Disp_HZs(void);unsigned int temp,delay;char i,j;uchar tme=0,s=0,s1=0,w,w1,sws,sw1s,gws,gw1s;int gw,sw,gw1,sw1,g=0,a=1;const uchar hang1 = 智能风扇 ; uchar hang2 = 模式： ; uchar hang3 =

16、 档位： ; uchar hang4 = 定时：00:00 ;const uchar hang5 = 0,1,2,3,4,5,6,7;/,8,9,a,b,c,d,e,f; /* 函数名称：main功 能：主函数 参 数：无 返回值 ：无 */void main(void) volatile unsigned int i; WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD; BCSCTL1 &= XT2OFF; / XT2on do IFG1 &= OFIFG; / Clear OSCFault flag for (i = 0xFF; i 0; i-); / Time for flag to s

17、et while (IFG1 & OFIFG); / OSCFault flag still set? BCSCTL2 |= SELM_2 + SELS; / MCLK= SMCLK= XT2 (safe) /*设置P1.01为中断引脚*/ P1DIR &=(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4+BIT5+BIT6); / 输入设置 P1IE |=(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4+BIT5+BIT6); / 允许P1的12可以中断 高到低设为1 P1IES |=(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4+BIT5+BIT6); / 设置下降沿中断 LCD_PSB_P; /初始化液晶 I

18、ni_Lcd(); /开启全局中断 TBCCR0=0XFFFF; P1DIR=0X00; / 输入设置 /*设置定时器初始化*/ CCTL0 = CCIE; /设置捕获/比较控制寄存器中CCIE位为1，CCR0捕获/比较功能中断为允许。 CCR0 = 50000; /捕获/比较控制寄存器CCR0初值为5000。 TACTL = TASSEL_2 + MC_2; /设置定时器A控制寄存器TACTL，使时钟源选择为SMCLK辅助时钟。 /*设置pwm初始化*/ TACTL = TASSEL0 + TACLR; / ACLK, 清除 TAR CCR0 = 512-1; / PWM周期 CCTL1 =

19、 OUTMOD_7; CCR1 = 0; / 占空比 384/512=0.75 CCTL2 = OUTMOD_7; CCR2 = 128; / 占空比128/512=0.25 P1DIR |= 0x04; / P1.2 输出 P1SEL |= 0x04; / P1.2 TA1 P2DIR |= 0x01; / P2.0 输出 P2SEL |= 0x01; / P2.0 TA2 TACTL |= MC0; / Timer_A 增计数模式 Disp_HZ1(0x80,hang1,16); Disp_HZ(0x90,hang2,8); Disp_HZ(0x88,hang3,8); Disp_HZ1(

20、0x98,hang4,16); /_BIS_SR(LPM0_bits + GIE); /进入低功耗模式LPM0和开中断 _BIS_SR(GIE); / 只开开中断 /LPM4; /进入低功耗模式 while (1) restart: while(Ir_Pin)ajxs(); /等待红外信号 temp=Ir_Get_Low(); if(temp9500) continue; /引导脉冲低电平9000 temp=Ir_Get_High(); if(temp5000) continue; /引导脉冲高电平4500 for(i=0;i4;i+) /4个字节 for(j=0;j8;j+) /每个字节8位

21、 temp=Ir_Get_Low(); if(temp800) goto restart; temp=Ir_Get_High(); if(temp2000) goto restart; Ir_Bufi=1; if(temp1120) Ir_Bufi|=0x80; if(Ir_Buf2=0X43)tme=1; /如果按的是0按键则点亮LED if(Ir_Buf2=0X15)tme=2; /如果按的是CH-按键则关闭LED ajxs(); /*函数名称：Delay_1ms功 能：延时约1ms的时间参 数：无返回值 ：无*/void Delay_1ms(void)uchar i; for(i = 1

22、50;i 0;i-) _NOP(); /*函数名称：Delay_Nms功 能：延时N个1ms的时间参 数：n-延时长度返回值 ：无*/void Delay_Nms(uint n) uint i; for(i = n;i 0;i-) Delay_1ms();/* 函数名称：Init_Clk功 能：初始化系统钟为XT2 外部8M参 数：无 返回值 ：无 */ void Init_Clk(void) uchar i; BCSCTL1&=XT2OFF; /打开XT振荡器 do IFG1 &= OFIFG; /清除振荡错误标志 for(i = 0; i 100; i+) _NOP(); /延时等待 wh

23、ile (IFG1 & OFIFG) != 0); /如果标志为1继续循环等待 IFG1&=OFIFG; BCSCTL2|=SELM1+SELS; /MCLK 8M and SMCLK 1M /*函数名称：Write_Cmd功 能：向液晶中写控制命令参 数：cmd-控制命令返回值 ：无*/void Write_Cmd(uchar cmd) uchar lcdtemp = 0; LCD_RS_L; LCD_RW_H; LCD_DataIn; do /判忙 LCD_EN_H; _NOP(); lcdtemp = LCD2MCU_Data; LCD_EN_L; while(lcdtemp & 0x8

24、0); LCD_DataOut; LCD_RW_L; MCU2LCD_Data = cmd; LCD_EN_H; _NOP(); LCD_EN_L;/*函数名称：Write_Data功 能：向液晶中写显示数据参 数：dat-显示数据返回值 ：无*/void Write_Data(uchar dat) uchar lcdtemp = 0; LCD_RS_L; LCD_RW_H; LCD_DataIn; do /判忙 LCD_EN_H; _NOP(); lcdtemp = LCD2MCU_Data; LCD_EN_L; while(lcdtemp & 0x80); LCD_DataOut; LCD

25、_RS_H; LCD_RW_L; MCU2LCD_Data = dat; LCD_EN_H; _NOP(); LCD_EN_L;/*函数名称：Ini_Lcd功 能：初始化液晶模块参 数：无返回值 ：无*/void Ini_Lcd(void) LCD_CMDOut; /液晶控制端口设置为输出 Delay_Nms(500); Write_Cmd(0x30); /基本指令集 Delay_1ms(); Write_Cmd(0x02); / 地址归位 Delay_1ms(); Write_Cmd(0x0c); /整体显示打开,游标关闭 Delay_1ms(); Write_Cmd(0x01); /清除显

26、示 Delay_1ms(); Write_Cmd(0x06); /游标右移 Delay_1ms(); Write_Cmd(0x80); /设定显示的起始地址/*函数名称：Disp_HZ功 能：控制液晶显示汉字参 数：addr-显示位置的首地址 pt-指向显示数据的指针 num-显示字符个数返回值 ：无*/void Disp_HZ(uchar addr,const uchar * pt,uchar num) uchar i; Write_Cmd(addr); for(i = 0;i (num*2);i+) Write_Data(*(pt+); /*函数名称：Disp_HZ1功 能：控制液晶显示汉

27、字参 数：addr-显示位置的首地址 pt-指向显示数据的指针 num-显示字符个数返回值 ：无*/void Disp_HZ1(uchar addr1,const uchar * pt1,uchar num1) uchar i; Write_Cmd(addr1); for(i = 0;i (num1*1);i+) Write_Data(*(pt1+); /* 函数名称：INT_interrupt功 能：外部中断控制LED闪烁加速或减速参 数：无 返回值 ：无 */中断程序#pragma vector = PORT1_VECTOR_interrupt void INT_interrupt(voi

28、d) if (P1IFG&0X7b)=BIT0) Delay_Nms(2000); tme=1; else if(P1IFG&0X7b)=BIT1) tme=2; else if(P1IFG&0X7b)=BIT3) tme=3; else if(P1IFG&0X7b)=BIT4) tme=4; else if(P1IFG&0X7b)=BIT5) tme=5; else if(P1IFG&0X7b)=BIT6) tme=6; P1IFG=0; /* 函数名称： Timer_A (void)功 能：定时器参 数：无 返回值 ：无 */#pragma vector=TIMERA0_VECTOR_in

29、terrupt void Timer_A (void) w+; if(w=2) w=0; if(w1=1) if(gw1s=0) hang410- ; Disp_HZ1(0x98,hang4,16); if(hang410= 0) if(sws=1&gws=1&sw1s=1&hang410=0) gw1s=1; w1=0; CCR0 = 100; CCR1 = 0; hang410=9; if(gw1s=1) hang410=0; if(sw1s=0) hang49 -; Disp_HZ1(0x98,hang4,16); if(sws=1&gws=1&hang49=0) sw1s=1; if(

30、hang49=0) hang49=5; if(sw1s=1) hang49=0; if(gws=0) hang47 - ; Disp_HZ1(0x98,hang4,16); if(sws=1&hang47 =0) gws=1; hang47 =0; if(hang47 =0) / hang47= 9 ; if(gws=1) hang47 =0; if(sws=0) hang46 -; Disp_HZ1(0x98,hang4,16); if(hang46=0) / hang46=0 ; sws=1; /* 函数名称：Ir_Get_Low功 能：计算低电平持续的时间参 数：无 返回值 ：TAR*/

31、unsigned int Ir_Get_Low() TBR=0X0000 ; TBCTL|=TBSSEL1 + TBCLR + ID0 +ID1 + MC0; while(!Ir_Pin & (TBR&0x8000)=0); /等待高电平到来 TBCTL=0X00; return TBR; /* 函数名称：Ir_Get_High功 能：计算高电平持续的时间参 数：无 返回值 ：TAR*/unsigned int Ir_Get_High() TBR=0X0000; TBCTL|=TBSSEL1 + TBCLR + ID0 +ID1 + MC0; while(Ir_Pin & (TBR&0x8000)=0); TBCTL=0X00; return TBR; void ajxs(void) /按键显示处理功能函数 if (tme=1) tme=0; s+; if(s=2)s=0; if(s=0) uchar hang2 = 模式：自然风 * ; Disp_HZ(0x90,hang2,8); if(s=1) uchar hang2 = 模式：睡眠风 ; Di