电风扇模拟控制系统-姚楸

1、摘 要华南理工大学广州学院 传感器课程设计报告题目： 电风扇模拟控制系统设计 学 院： 电子信息工程 专业班次： 11级自动化1班 姓 名： 姚 楸 学 号： 201130087082 指导教师： 余成林 学 期： 2012-2013学年 第一学期 日 期： 2013.5.16-2013.6.16 I华南理工大学广州学院电子信息工程学院目录引言2第一章 设计任务31.1 课题内容31.2 课题的任务3第二章 设计方案42.1 设计方案特点42.2 关于系统AT89C5142.3 AT89C51单片机主要功能部件52.4 系统设计框图5第三章 系统硬件设计与软件设计63.1 系统硬件设计电路图6

2、3.1.1 系统复位电路83.1.2 L298N芯片模块93.1.3 直流电机原理113.2 系统软件设计113.2.1 占空比技术113.2.2 程序12第四章 总结17参考文献18引言 电风扇简称电扇，香港称为风扇，日本及韩国称为扇风机，是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。广泛用于家庭、办公室、商店、医院和宾馆等场所。 1882年，美国纽约的克罗卡日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊斯卡茨霍伊拉，最早发明了商品化的电风扇。 如今的电风扇已一改人们印象中的传统形象，在外观和功能上都更追求个性化，而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于

3、空调器的功能，也被众多的电风扇厂家采用，并增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。这些外观不拘一格并且功能多样的产品，预示了整个电风扇行业的发展趋势。 其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人 使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。 第一章 设计任务 1.1 课题内容 电风扇模拟控制1.2 课题的任务 A.完整的模拟出电风扇的整个系统; B.包括启动、停止按钮； C. 包括三档不同风力级别的按钮； D.包括自动转头按钮、停止转头按钮。 第二章 设计方案2.1 设计方案

4、特点1.初始加电时，电风扇不加电，按下“启动”按钮，电风扇开始工作。2.按下“一档”、“二档”、“三档”按钮，可改变电风扇的风速，实现三档风力3.按下“摇头”按钮，电风扇可实行摇头转向。4.按下“停止”按钮，电风扇的电机还有与转头的电机，同时停止工作。2.2 关于系统AT89C51 AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROMFlash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除

5、1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图1所示 图1 2.3 AT89C51单片机主要功能部件 与MCS-51 兼容 4K字节可编程FLASH存储器 寿命：1000写/擦循环 数据保留时间：10年 全静态工作：0Hz-24MHz 三级程序存储器锁定 128×8位内部RAM 32可编程I/O线 两

6、个16位定时器/计数器 5个中断源 可编程串行通道 低功耗的闲置和掉电模式 片内振荡器和时钟电路 2.4 系统设计框图 本设计采用AT89C51单片机为核心控制器件，系统图如图所示， 图2第三章 系统硬件设计与软件设计 3.1 系统硬件设计电路图 该系统已AT89C51单片机为核心，由电源电路，复位电路，显示电路，键盘，电机组成。 3.1.1 系统复位电路 复位电路：首先形成单片机最小系统，在89C51单片机芯片XTAL1、XTAL2加入时钟电路，RST加入复位电路，EA加入高电平。89C51的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路分为上电复位和手动复位，我们采用的是上电+手动复位，正常工作

7、时按下S1键，9脚变成高电平，单片机复位，按键松开，通过电容放电，9脚回到低电平。采用的是12MHZ晶振，所以C=10uf,R1=8.2K,R2=200。如图4 图4 3.1.2 L298N芯片模块模块原理图模块说明：1、EA、EB是用短路帽端接到DC5V正极，如果买家需要使用单片机IO口控制，请将短路帽拔掉，将EA和EB通过杜邦线连接到单片机的IO口上。2、不管你是DC5V供电还是大于5V供电，出厂时J1短路帽都是插在靠近电源开关那里的2芯排针上，只要不超过板子的最高供电电压，均不会对板子造成损害。供电和接线说明：1、VCC=5V时，驱动板上的电源开关不需要按下，将JI（3芯排针）靠近L29

8、8N的2芯短接。2、VCC为6-12V时，驱动板上电源开关按下，将JI（3芯排针）靠近电源开关的2芯短接。当电压高于12V时，5V和VCC独立输入。3、当使用双电源供电时，+5V 和GND之间接DC5V，VCC和GND之间接>5V直流电源，注意负极不要接错3.1.3 直流电机原理 直流电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，它能使绕组在气隙磁场中旋转感生出交流电动势，并依靠换向装置，将此交流电变为直流电。其产生交流电的物理根源在于，电机中存在磁场和与之有相对运动的电路，即气隙磁场和绕组。旋转绕组和静止气隙磁场相互作用的关系可通过电磁感应定律和电磁力定律来分析。 3.2 系统软件设计 3.

9、2.1 占空比技术 在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如：脉冲宽度1s，信号周期4s的脉冲序列占空比为0.25。在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。在CVSD调制（continuously variable slope delta modulation）中，比特“1”的平均比例。在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。负载周期在中文成语中有句话可以形容：三天打渔，两天晒网，则负载周期为0.6。占空比是高电平所占周期时间与整个周期时间的比值。 如下图 3.2.2 程序#include<reg52.h>#define uchar

10、 unsigned charunsigned char N=0;unsigned char X=10;/ 占空比 初始值为10%int num;int a,b,c;sbit PWM=P12;/PWM输出脚sbit key1=P20;/M1电风扇启动按钮sbit key2=P21;/ M1停止按钮sbit key3=P22;/M1 占空比30%（第一档按钮）sbit key4=P23;/M1 占空比60%（第二档按钮）sbit key5=P24;/M1 占空比90%（第三档按钮）sbit ENB=P26;/M2摇头电机使能端sbit key6=P25;/摇头按键sbit key7=P27;/摇头

11、停止按键sbit INa=P10;/M1控制端sbit INb=P11;/M1控制端sbit INd=P14;/M2控制端sbit INc=P13;/M2控制端 void delaym(int z) /*延时子程序,Z为延迟毫秒*/ int i,j; for(i=z;i>0;i-) for(j=1100;j>0;j-);void T0_time1()interrupt 3 TH1=0Xff; /重装初值 TL1=0x17; b+;void T0_time0() interrupt 1 TH0=(65536-5000)/256;/重装初值TL0=(65536-5000)%256;nu

12、m+;main()TMOD=0x01;/设置定时器0.定时器1为工作方式0(0000 0000)IE=0X88;TH0=(65536-5000)/256;/装初值TL0=(65536-5000)%256;TH1=0Xff;/装初值TL1=0X17;ET1=1; /开定时器1中断ET0=1; /开定时器0中断TR0=1;TR1=1;PX1=1;ENB=0;/*INc=0;INd=1;*/a=0;b=0; INc=0; INd=1;while(1) PWM=1; while(1) b=0; while(!b); if (N=X) PWM=0; c+; if (N=100)break; N+; if

13、(key1=0)/M1启动 INa=1; INb=0; if(key2=0)/M1停止 INa=1;/INa和INb同为1时电机停止 INb=1; if(key3=0)/一档按键 X=30; /占空比30% if(key4=0)/二档按键 X=60; /占空比60% if(key5=0) /三档按键 X=90; /占空比90% if(key6=0)/开摇头 ENB=1; if(key7=0)/停摇头 ENB=0; if(c=12)/摇头换向 INc=INc; INd=INd; c=0; N=0; 实物图 元器件清单表名称型号数量代码单片机AT89C511只 AT89C51电源插座任意1只SOC

14、KET极性电容10uf1只CAPACITOR POL电容30pf2只CAP电阻1k1只RES发光二极管红1只LED晶振12M1只CRYSTAL按钮任意7只SW-PB集成模块L298N1只电机直流加速，减速电机2只MOTOR AC万孔板任意2第四章 总结本设计报告主要介绍了用单片机实现的模拟电风扇的设计方法。系统介绍了该电路的硬件构成和软件工作过程，系统以AT89C51为核心，主要采用中断控制 系统，结合所学的单片机的知识，实现系统的功能要求。设计中很好的使软、硬件相结合，基本上达到了设计的要求。通过这次毕业设计，使我对单片机及其附属电路有了一定的了解，对课本上的知识有了近一步的掌握，也深刻明白

15、了自己的不足。完成本次课程设计的过程，是一个从无到有的过程，经历了兴奋、自信、失落、奋发、所悟、完成几个过程。课程设计时，仔细阅读设计的题目和要求，以为没什么困难的，所用的知识书上都有。可是当我动手开始做的时候，才发现其中的算法，设计是那么繁琐。经过一天的努力，毫无结果。失落的心情油然而生。于是，再到图书馆和网上查找资料，在经过借鉴很多类似的资料，文献后，总算是有点眉目了。埋头苦干的过程是痛苦的，尤其是在思考算法和程序框架时，迷茫，烦躁，特别是当苦思出来一个结果，又被自己推翻，心痛的无法言绘，在这不断循环中，终于最后完善了程序。其中的煎熬是很痛苦的，深刻明白攻克自己“未知领域”的困难。但当课程

16、设计完成时，那感觉是甜蜜的，没有耕耘，哪来得收获的喜悦，不懂付出怎么能知道回报的快乐，一分耕耘一分收获，有付出才会有回报，就在这样的痛与快乐的交换中，我学到了知识，学到了做人的道理。通过这短短几个月的制作，我感觉到自己从课本上学到的理论知识和实践仍有很大的差距。很多元器件根本不知道有什么功效，在仿真仪器中是什么代码。有的知识，自己感觉已经掌握得差不多了，但是实际操作起来就有问题出现了。我遇到了不少问题，花费了很多的时间。这让我重新反思我们的学习，深刻领悟到我们这个专业动手，实践的重要性。理论不经过实践考验，是没法实施的，就像我们编的程序，很多方面考虑的都不够，几乎没有涉及到实际应用时的防范方法措施。这次的课程设计，让我学到了很多书本上学不到的东西，学到了实际应用时，是取用成本的最小化，做设计不仅要考虑大的方面，小的方面也必须做到完美。最大的收获是：对按键，单片机汇编语