USB迷你可调速风扇设计

1、广州大学依田考就毕业论文（设计）题目USB迷你可调速风扇设计二。一三年六月毕业论文原创性声明本人郑重言明：所呈交的毕业论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的 研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本毕业论文不包括任何其他个人或 集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：2()年 月 日毕业论文版权使用授权书本毕业论文作者完全了解学校有关保障、使用毕业论文的规定，同意学校保留并 向有关毕业论文管理部门或机构送交毕业论文的复印件和电子版，允许毕业论文被查 阅和借阅。本人授权优秀毕业论文评选机构将本毕业论文的全部或部分内容编入有关 数据进行检索，可

2、以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文。本毕业论文属于1、保密 口，在10年解密后适用本授权书2、不保密口。(请在以上相应方框内打“M”)签名：20 年 月 日导师签名:20 年 月 日USB迷你可调速风扇设计摘要：在这几年来，直流驱动控制作为电气传动的核心在现代化生产和生活需求中显得越来越重要。 一直以来，由于直流电机具有调速性能好、起动和制动转矩大、易于控制和可靠性较高等特点，因其 长期以来在电气传动领域中占有重要位置。它在直流电动工具、机械和家电设缶中广泛应用，尤其在 风扇方面，随着全球气温的升高，在现代化生产机械、家用电器及电脑对风扇的需求越来越强烈，这 对提高风扇性能的

3、要求越来越高。因此，设计USB迷你可调速风扇起着举足轻重的作用。本设计是以单片机为核心的PNN占空比输出的直流调速系统的风扇，其特点是用单片机代替速 度调节器、电流调节器及模拟触发器等硬件设备。由USB接口对整个模块提供电源，从而实现系统 的多级调速，其大部分是由键盘输入信号传给单片机，此时主要由数码管显示，单片机进行逻辑判断 和侵杂运算后，输出PW信号控制于直流电机转速，使用红外对管进行黑白信号检测来反馈电机的 运转速速。其中，通过USB接口统一给电机（电扇）提供电源。程序是使用C语言来编写的，实脸 结果显示，0至J 100r/min是理想的调速范围。关键词：直流电机，直流调速，单片机，PW

4、KUSBUSB Mini speed-adjustable fan designAbstract In recent years, DC-driving control as the core of electric drive in modern production and living needs more and more important .because DC motor has good speed pcrf(>rm;incc, starting and braking torque, easy control and reliability higher charact

5、eristic ,so it is long time in the field of electric drive occupies an important position .it is widely used in the DC electric tools, mechanical and electrical equipment specially in term of fan. As global temperatures rise, the modernization of production machinery ,household appliances and comput

6、er more and more demand for fan, the fen pcrf()rmancc is required more and more high .Thcrcf(>rc ,thu design of USB Mini adjustable speed fan play a decisive role.The design is based on single-chip microcomputer as the core of the PWM duty ratio fan speed control system of DC output ,features is

7、used instead of the speed regulator and analog trigger hardware .The whole module is powered by USB interface .multistage speed so as to achieve system ,most of them arc from the keyboard input signal to the single-chip ,then it is mainly composed of digital tube display »aftcr single-chip micr

8、o-computer for logic and complex operation ,thc output PWM signal controls the speed of DC motor, it is used of infrared black-and-whiter signal detection of pipe to feedback the motor running quickly, among them, through the USB interface to provider power m()tor(fiin).Thc program is use to C langu

9、age to write ,thu experimental results show 0 to lOOr/min is the ideal speed range.Keywords: DC motor , DC speed regulation , Single-chip , PWM , USB1 .绪论81-1.选题的背景81.2. i先题意义82 .整体方案设计102.2. 系统整体设计102.3. 系统框图103 .元器件介绍123.2. 单片机控制系统123.3. AT89s52 单片机123.4. 三极管9012介绍133.5. 独立键盘的介绍144.1. 单片机工作电跖164.1

10、.1. 单片机具小应用系统164.1.2. 电源电跖174.1.3. 晶振电跖184.1.4. 息位电跖184.2. 键盘输入电跖194.3. 逻辑延时电跖（消抖）194-4.续流电跆的设计204.5. 红外测速部分电跖的设计214-6.电机控制电跖设计221.7. PWM简单介绍221.7.1. PV7M 调速原理221.7.2. PV7M 调速方法231.8. H桥的原理分析241.9. 显示设计255. 软件蚓285.1. KE1L软件介绍285.2. 总体程序设计分析与流程图295.3. 按键于程序分析305.4. 电机驱动于程序分析316. 系统调试326.1. 电跖调试326.2.

11、 整机调试337. 总结34参考文献：36致谢37附录38附录1整体系统电跖原理囱38附录2程序391 .绪论1.1. 选题的背景USB迷你可调速风扇，指的是通过台式电脑或笔记本电脑的USB接口通电来实现风 扇转动的迷你风扇，其直接通过一根细长的波纹管连接USB 口，只要插入台式电脑或笔 记本电脑的USB接口立即产生习习;京风，无需外接电源，且可以调速。USB风扇的扇叶 是采用软质材料制作的，即使旋转速度很快，但绝对是安全的，噪音较小，携带方便。随着生活质量的提高，人们应用单片机越来越广泛，它具有体积小、重量轻、性价 比高、抗干扰能力强、集成度高等特点，特别是适用于微型的控制系统。且通过单片机

12、 控制的USB迷你可调速风扇，实现了风扇速度调节的智能化，与普通的风扇系统相比， 其具有重要的现实意义。1.2. 选题意义这几年来，随着全球气温升高，天气越来越热，市面上生产的机械零件和日常生活 中的家用电器与发热问题息息相关，如何解决散热问题成为热门的话题，尤其是家用电 器，其中空调和风扇是最普遍应用。空调具有快速冷却室内的温度，但价钱昂贵、体积大、耗电量大及导致空气不流通 等缺点。因此，在当今社会，风扇越来越受市场的热销，其中风扇有电风扇和空调扇两 种，电风扇价格便宜、风量较大及选择型号多等优点，但体积较大，降温不是很明显； 而空调扇耗电低、具有冷暖风的功能，但不适合于大面积制冷和温度高的

13、地方使用。本系统设计的风扇跟以上各种风扇有明显的不一样，重点是解决电脑散热问题，首 先是使用USB接口供电，即插即用，无需直接插电；其次是具有可调速的功能，根据电脑的发热程度去改变风扇，从而降低电脑CPU的工作温度，而市面上的电脑散热器都是 恒速的；最后是价格低、体积小及携带方便等优点。因此，设计一个USB接口可调速迷 你风扇具有重要的意义。2 .整体方案设计2.1. 系统整体设计本系统设计实现一个可调速控制的迷你风扇，利用直流电机带动扇叶运转，由于这 里没有装上扇叶，可直接用硬纸片来代替，开始用USB接口给单片机及整个系统提供电 源，设置各段运行的参数由键盘部分实现，通过数码管显示出来，输出

14、PWM由单片机 控制，占空比的改变是由定时器的中断来实现，因此，占空比的改变也导致PWM输出 控制电机运转速度的改变，此时使用红外对管来检测电机的运转速度，从而反馈到单片 机，进行进一步的修改。其中，单片机系统采用AT89s52型。主体电路：利用单片机的PWN对电机进行控制。该电路主要由单片机的外部中断、 定时器及I/。端口等控制电机的速度，既能调整电动机的正反转，也能对风扇进行智能 的控制。同时是由单片机输出的脉宽可调的脉冲信号再输入到L298驱动芯片，从而实现 对直流电动机运转的控制。该PWI控制系统是由下面的电路模块组成：系统的输入：使用独立键盘对风扇速度的控制，正反转，复位。输出控制：

15、主要由单片机的外部中断扩展电路组成。以及PWM模块是由L298直流 电机驱动模块和风扇组成。系统显示模块：主要由数码管显示，显示在该PWM脉宽调制占空比下对应电动机 的转速。2.2. 系统框图本系统设计的电路框图是由电机驱动模块，单片机系统（AT89s52型），电源模块， 显示模块，直流电动机组成，各部分之间的关系由图1所示。单片机系统是本设计的大脑，电源模块是由USB接口电路作为单片机提供电源，显示模块由数码管作为显示直流 电机速度，键盘控制是用来控制电机的加减速，检测电路是用来检测直流电机的转动速度，由于单片机驱动的能力有限，则必须采用驱动电路对直流电机和数码管进行驱动。电机驱/ 单片机动

16、模块系统方显示模块直流电动机 <电源模块图1系统框图3 .元器件介绍3.1. 单片机控制系统本设计中选用的是AT89S52单片机，使用精简指令集结构，配置内部12兆赫兹晶振, 运行速度较快，内部定时器计数器和中断资源丰富，利用单片机的定时器和计数器来进 行PWM的调制，可随意控制直流减速电机，32个I/O接口，能丰富拓展外设。3. 2. AT89S52 单片机AT89S52单片机具有低电压、低功耗、高性能CMOS8位的一款单片机，其片内有 8KB的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器，器件的制造是选择非易失性存储器、 CMOS工艺及ATMEL公司的高密度的技术，其指令系统都和输出引

17、脚和MCS-51兼容。 所以，AT89c52单片机是一项灵活性高、功能强及性价比高的单片机，在各个控制领域 广泛应用，AT89s52引脚说明如图2所示。AT89s52的主要性能：1 .外部双向输入,输出（1、。）口有32个;2 .全表态工作：024HZ;3 .8KB可改编程序FLASH存储器；4.256X8字节内部RAM;POIP曹舜北望窘O-I23-4&6Z-8 令© / 23q5e7891-l-l，-l-lWKP1.OC Pl A匚匚 1.3匚 尸1，A匚 P1.5L pi.ec: FM,7rlz RJST 匚CRXD) P3Q 匚 EXO) RA 匚QZTHDQ R3.

18、2 匚 HNT 1) P3 3 匚<T6 P3T 匚<T1) P3.S匚 <WR)03,台匚<RD：i P3了匚 X7TAJL2 匚 KTAd 匚OMOC vcc <AOO) RO.1 PON 029 FP3 5JD3)PO.4 4AD4) POjflk kOS) ROW 4AOB) RO.7 <AO7> EAZVPF" ALE/P 穴 OG PSWH P37 S18 SU) P2.5 SF3> F»2X S1 知 F>2 JA”) F>22 <Al1O> EC R2.O < *»>

19、;图2 AT89s52引脚说明3. 3.三极管9012介绍9012是一种非常常见的晶体三极管，在收音机及各种放大电路中经常看到它，应用范围很广，是PNP型 小功率三极管，其特性 如图3所示。图3三极管的特性三极管除了具有作为交流信号放大器的功能之外，也有具有开关的功能来使用。一 般对硅三极管而言，其基射极接通的电压值约0.6V左右，如果想要三极管截止的话，必 须使Ube少于0.6V,以便三极管的基极电流为0。在一般情况下，为了确定三极管处于 截止状态的情况下，一般Ube值少于0.3V。所以当输入电压越接近。时，就越能保证三 极管开关肯定处于截止状态。想要把电流输送到负载上，就会把三极管的集电极

20、与射极 短路，就类似于机械开关的闭合动作。所以当Ube比较大时，才能驱动三极管处于饱和 工作区工作状态。三极管处于饱和状态时，这时集电极电流比较大，几乎让整个电源电 压驮在负载电阻上，这样的话Ucc约为0,使得三极管的射板和集电极几乎处于短路状态。 在理想情况下，依据欧姆定律/ =系，三极管处于饱和状态时，其集电极电流为： "喇=梦，所以基板电流为3州广益=祟3.4. 独立键盘的介绍图4独立键盘键盘的种类多种多样，按照结构原理可分为触点式和无 触点式两类，现在在微机系统中常用触点式；在接口原理方 面，又分为全编码键盘和和非编码键盘两类，前者是通过硬 件来实现按键的识别，后者主要由软件

21、来实现键盘的识别和 定义，由于使用全编码键盘需要很多硬件及价格昂贵，则非编码键盘使用方便和经济实惠，所以在单片机系统中广泛应用。非编码键盘又可以分为独立键盘和矩阵式键盘，在本系统设计中采用独立键盘，由 于独立键盘的每一个按键的电路是独立的，占用一条数据线，其优点是只要通过检测输入线的电平状态，则可判断该键是否被按下。4.硬件电路模块本系统设计USB迷你可调速风扇系统面板有一个，分为单片机工作电路，数码管显 示电路，正方转的电路，续流电路，红外检测电路。4.1. 单片机工作电路4.1.1. 单片机最小应用系统单片机的最小应用系统是指用最少的元件组成的单片机能运行工作的系统。单片机 的最小应用系统

22、是由电源电路、时钟电路和复位电路组成。其中，电源电路主要是为单 片机正常工作时供电(5V);时钟电路即单片机系统中的各个部分在统一的时钟脉冲控制 下工作；复位电路确定单片机工作的起始状态，完成单片机的启动过程。其单片机的最 小系统的原理图如图5所示。图5单片机最小系统4.1.2. 电源电路图6电源电路囱6中的P6, P7作为排针，主要是为了调试电路时用。使用CSB提供电源，即插即用，通用性强。其中USB接口的电压为5V,符合设计要求。4.1.3,晶振电路时钟信号由两种方式产生：即内部时钟方式和外部时钟方式，前者是利用芯片内部 的震荡电路来产生时钟信号，后者通过单片机外部电路产生的时钟信号。本系

23、统设计采 用的是内部时钟方式，连接方式如图7所示。晶振的频率范围可选择在1.2MHz至12MHz,C4、C5为晶振的负载电容，分别接在晶振的XTAL1、XTAL2脚上和对地的电容，由于C4、C5对频率有微调作用，所以其取值为30pF左右。图7晶振电路4.1.4. 复位电路复位电路的功能是当系统上电时，负责提供复位信号的作用，直至系统电源稳定后 才撤销复位信号。所以复位电路是作为保证电路稳定可靠工作的前提。一般单片机系统 正常工作的电源为5伏。复位电路的工作原理如8所示（引出端接到单片机res端口），VCC上电时，电容 充电，这时10K电阻上出现电压，从而实现单片机复位；大概5ms后，电容充满，

24、这时 在10K电阻上电流降为0,则电压也为0,使得单片机进入工作状态。在工作期间，按下 开关S,电容放电。断开开关S,则电容又开始充电，这时10K电阻上出现电压，实现单 片机复位。大概5ms后，单片机进入工作状态。Hi-图9 RC复位的时间电压图图8复位电路4. 2.键盘输入电路本系统设计采用的是独立键盘，当按下键盘时是低电平，当不按的时候是高电平，在人为操作键盘时会发生抖动。为了克服这个缺点，在软件方面采用消抖延时电路。4. 3.逻辑延时电路（消抖）操作按键的通和断时，往往会出现触点抖动现象，如图1（）所示用手按下时，可能会 因为周围环境存在灰尘、氧化物质、人体颤抖等原因不能直接导通，所以产

25、生了震荡电 路。即当按下时，不仅仅是电平的变化，更是一系断开闭合的方波。因此，引入消除抖 动电路显得非常重要，其可通过硬件或者软件来解决。+ 5V无抖动理里波形TT实际波形按下抖动释放抖动有抖动+ 5V稳定闭合图10抖动原理图通常，键数较少时可采用硬件方法消除按键抖动，方法如图11所示：利用电容的放 电延时，采用并联电容法。LPC2000P0.20 SW10.1 uF图11硬件消抖电路本设计使用的按键有4个，采用软件消抖，软件消抖主要是添加一个延时程序，按下 按键后开始延时，延时20ms后（抖动期过后），仍然检测为按下，就说明真的按下，并 且只按一次。4. 4.续流电路的设计由于电机具有较大的

26、感性，而电流又不能突变，如杲突然将电流切断，将会在功率管两端产生巨大的电压，则会损坏器件。我们应用二极管来续流，利用二极管的单向导 通性的特点。依据电机的电流和PWM的频率来选用二极。二极管必须要具笛足够的电 流承受能力和恢复时间。为保护芯片而加上续流电路，其电路原理图如图12所示：4.4. 红外测速部分电路的设计如右图13所示，在红外测速模块，发射二极管的电流是由R6来限制。假如发射管的其经过处理后再通入单片机计数，在一定的计数时间T之内，则转速为擀，其中n为计 数的脉冲个数，通常T为6。秒，因此转速N=n （转/分）。4. 6.电机控制电路设计通过调节直流电机的电压可以改变电机的转速，但是

27、我们设计的电源大都是固定的电 压，且模拟可调电源不易于单片机控制，但数字可调电源设计麻烦。所以本系统设计用 脉宽调制（PWM）来实现调速。方波的有效电压跟电压幅值和占空比有关，我们可以通 过站空比实现改变有效电压。一般用软件模拟PWM有延时和定时两种方法，延时方法 占用大量的CPU,所以这里采用定时方法。4. 7. PWM简单介绍PWM的全名为脉冲宽度调制，其英文全称为“Pulse Width Modulation”，简称为脉 宽调制。其使用微处理器输出的数字从而控制模拟电路的一种方法，广泛应用于通信、 功率控制与变换及测量等领域。其具有主电路简单、抗干扰性好、工作稳定和调速范围 宽等优点。4

28、. 7. 1.PWM调速原理在调整系统的PWI驱动控制下，其中电源的接通和断开是按照固定的频率进行的, 且根据需要改变一个周期内“接通”与“断开”的时间长短。控制电动机的转速是通过 改变直流电机电枢上电压的“占空比”，从而改变平均电压的大小来达到目的。所以,PWM又被称为“开关驱动装置”。其中，占空比二吨鬻繇器蛔j_i_r 则如图14所示，在脉冲作用下，当电机通电时，则速度变快；相反，当电机断电时， 则速度逐渐变慢。在一定的规律情况下，改变通、断电机的平均速度是可以控制。设电机一直接通电源的情况，则电机转速最大为Vmax,设占空比为D=tl/T,则电 机的平均速度为匕=%” x。(5.1)式中

29、，Vd为电机的平均速度；Vmax为电机全通电时的速度(最大)。由5.1式得知，当改变占空比D=tl/T时，相应地可以得到不同的电机平均速度Vd, 从而达到调速的目的。信号图14电枢电压占空比与平均电压关系4. 7. 2.PWM调速方法产生PWM信号的方法即软件和硬件方法，因为后者模拟电路结构复杂。所以本系 统设计使用软件方法。其方式有定时器和软件延时两种方式。本系统设计使用定时器作 为脉宽控制的定时方式，其产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个use采用软件延时 方式，这一方式在精度上不及定时器，特别是在引入中断后，将有一定的误差。所以， 采用定时器中断更适合。4. 8. H桥的原理分析通常利用

30、H桥电路来实现调速。如下图15所示为一个典型的直流电机控制电路。由 4个三板管组成H的4条垂直腿，则电机为H中的横杠（注意：图15及随后的两个图都 只是示意图，而不是完整的电路图，其中三极管的驱动电路没有画出来）。如图15所示，由一个电机和4个三板管组成的H桥式电机驱动电路，想要电机运转，则 需要将对角线上的一对三极管导通，根据不同三极管对的导通情况，电流可能会从左到 右或从右到左流过电机，从而实现控制电机的转向。实现电机运转，则需要将对角线上的一对三极管导通。如图16所示，首先，当Q1管和 Q4管导通时，则电流从电源正极经Q1从左到右流过电机，其次再经Q4回到电源负极。 如图中电流箭头可知，

31、其流向的电流将驱动电机顺时针转动。当三极管Q1和Q4导通时, 电流从左到右穿过电机，从而实现驱动电机按特定方向转动（电机周围的箭头指示为顺 时针方向）。+4.9.显示设计LED数码管的基本单元为发光二极管，是一种半导体发光器件，对其各个不同的管 脚输入相对的电流，则可以使其发亮，从而以数字形式显示出来。根据段数，则数码管可以分成2部分，即七段数码管和八段数码管，则两者的区别 是八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元（多一个小数点显示）；然而根据能显 示多少个“8”又可以分为1位、2位、4位等数码管；根据发光二极管单元连接方式， 数码管可分为共阳板数码管和共阴极数码管。其中，所谓共阳极数码管

32、是指把全部发光 二极管中的阳极接到一起的一种数码管。在应用时，一般将共阳极数码管的公共极COM 接到+5伏，当某一字段发光二极管的阴极为低电平时，则其相应字段就发亮。当某一字 段的阴极为高电平时，则其相应字段就不亮。所谓动态驱动是把有数码管的8个显示笔划”a,b,c,d,cf,g,dp”的同名端接在一起，另外 为每个数码管的公共板COM增加位选通控制电路，由各个独立的I/。线来控制，当单 片机的P2 口输出字形码时，所有数码管都会接收到相同的字形码，由单片机对P0位选 通COM端电路的控制来决定哪个数码管显示字形，因此我们把需显示的数码管的选通控 制打开，该位就能显示出字形，相反，未选通的数码

33、管自然不会亮。在本系统设计中采用了四位七段数码管，用动态驱动来显示数值，如图18所示。i d g r - QDPVI DP2 DPI DMo o o oO eO o=!«一等w图18数码管5.软件设计5.1. Keil软件介绍本次设计应用了美国Keil Software公司出品的单片机C语言软件开发系统Keil。C语 言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语 言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另 外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil生成的目标

34、代码效 率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现 高级语言的优势。图19 KE1L软件简单介绍使用步骤：第一步：新建工程；第二步：在工程下保存一个C文件，并添加在工程下;第三步：在C文件下编写C程序； 第四步：将编写的程序进行编译，并生成HEX文件。5 . 2.总体程序设计分析与流程图否否否图20流程图系统上电复位后，先调用初始化亍程序对直流电机各端口相关参数进行初始化，设置T0工作方式控制时间常数。初始化完成后，直流电机处于停止状态，T0定时器处于 关闭状态。然后循环调用读键盘子程序和键盘处理于程序，等待中断，以便实现直流电 机转动控制。若键盘输入以“铲结

35、束时，在数码管显示电机速度，电机开始转动，若输入不以 结束，重新输入。电机转动时，红外对管检测速度反馈给单片机，若速度不符合要求， 则驱动电机加速或减速，达到要求则保持原速。此时重新按键输入，则重新检测输入合 法性如果输入合法，根据输入新数据进行调速若输入不合法，则检测是否电机电源已关。 是则程序结束，不是则保持电机转速。在代码编写时表1单片机I/。口分配I/O 口用途P0显示模块接口，数码管段选P1键盘模块接口5.3. 按键P2.0-P2.6显示模块接口，数码管位选子程P3PWM电机驱动接口序 分析首先初始化实际键值参数为OFH,然后扫描P2 口与初始值比较,相等则说明没有键按 下，不相等则

36、软件消抖，以便确认是否真的有键按下。延时10ms后再次扫描P2 口，第二次与 初始值比较，若相等则表明前一次比较不相等是由抖动产生，如杲相等则表明确实有键按 下。执行键盘之程序里的指令，将相应的变量值改变,为键盘处理子程序做准备。5.4. 电机驱动子程序分析定时器中断o服务程序的中断时间由当前的转速决定。进入中断程序后，首先要保 护现场 再根据当前值设置THO和TLO的值。然后判断转动方向控制位的值 如杲是0 则控制脉冲信号PLO、PL2输出 如果是1则控制脉冲信号Pl.l、PL3输出。最后恢复 现场，返回，等待下次中断。通过用当前转速控制中断时间 控制了脉冲的输出频率， 也就到达了控制直流电

37、机转动速度的目的，通过检测方向控制位的电平，选择脉冲信号 Pl.O、P1.2与Pl.l、P1.3间的切换，控制了直流电机各引出端的接通顺序，也就到实现了 直流电机转动方向的控制。开始设置TO时间参数判断转动方 向控制位的 值有控制位查询出脉冲改变方向控制量图21电机驱动流程图6 .系统调试6.3. 电路调试将做好电路板根据元器件清单，如表2所示，对焊接上电路板上的元器件进行核对, 然后检查焊接是否虚焊和少焊等情况出现。上电的时候有没有出现冒烟，芯片有没有发 热。如果出现上述情况，就立刻断电。表2元器件清单元器件名称封装数量AT89S52DIP40140P座DIP40133P电容0805211.

38、0592M 晶振50321小按键switch410K08054510欧姆08058220欧姆080561K0805510UF电容120621104电容120621三极管8050TO-922三极管8550TO-922三极管9013TO-9224位一体共阳数码管Digitroil1光电开关photoswitch15V直流电机1万用板1USB 接口USB16.4. 整机调试检测设计方案及原理，用电动机替代风扇，电动机实现转转控制。用红外对管来测 风扇运转速度，快速地将风扇速度信号传送到了单片机。经过单片机处理的风扇转速信 号，通过数码管上显示出来。具体运行过程：系统上电后，单片机开始启动，首先先运行

39、初始化程序，初始化各个寄存器的值。 其次运行主程序。未按下键时，单片机Pi 口输出高电平。当按下键时，1NT。口产生一个中断，CPU将跳转到中断程序入口地址，开始执行中 断程序，在中断程序中将对按键进行扫描获取键值，然后根据键值向P1 口输出不同的数 值，实现对风扇的控制，如表3所示。表3转速N与PWM的占空比的对应表PWM的占空比10%20%30%40%50%60%70%80%90%转速N18202632526474901047 .总结本系统设计是研究USB接口可调速风扇的问题，其设计了可调速的基本硬件电路， 通过51单片机产生PWM信号，从而达到风扇转速的控制，采用程序改变PWM信号占 空

40、比实现速度的控制，从而实现风扇转速的无极调速，不需要改变系统硬件电路。其优点：（1）在转速控制系统中，选择是转速闭环控制，与转速的开环控制相比， 系统会显得更加容易控制和稳定；（2）该系统具有一定的智能性和通用性；（3）经实验 结果显示，其转速能实现无极调速从而达到风扇的调速的效杲；（4）在硬件和软件设计 方面上较为优良，与传统的风扇相比，在运行过程中，达到速度稳、噪声低、调速范围 宽的效果；（5）在电机控制系统和单片机系统中通过光耦隔离，从而避免了电机干扰问 题；（6）该系统设计主要是根据传统电风扇的功能进行了一定的改造，实现了比传统电 风扇更具有优良的性能。该系统需要改进的地方：（1）在设

41、计过程中使用的硬件部件成本相对偏高，从而造 成了整个系统设计的成本也偏高，解决方案是降低硬件电路的成本，从而可以减少整个 系统的设计的成本；（2）该系统的检测电路是使用红外对管对转速进行检测，在检测时 检测的是风扇上的白色部分来实现转速的计数，但在实际应用过程中，其实通过增加红 外对管检测的白色部分的比例，来提高转速检测的精度。通过查阅大量的书籍和网上的相关资料，领略到风扇转速调节的技术，让我了解到 单片机技术对现代生活的重要性。在设计硬件电路过程中，重点是实现电路的电机驱动 模块、单片机最小系统模块、电源模块、显示模块等电路的性能。而在设计软件程序过 程中，重点是实现单片机的PWM信号的产生

42、和检测转速控制。在设计的过程中加强了 自身的动手能力、提高了自身的思维能力和运用专业知识的能力，学会了如何去思考和 解决问题，且在专业知识方面也得到了很大的提高。参考文献:1李广弟.单片机基础.北京:北京航空航天出版社,20012胡汉才.单片机原理及接口技术.北京:清华大学出版社，20033马忠梅.单片机的C语言应用程序设计.北京:北京航空航天大学出版社，20034李东升.Pro299SE电路设计教程.北京:电子工业出版社，20075刘川来，胡乃平.计算机控制技术.北京:机械工业出版社，2011李平.单片机入门与开发.北京:机械工业出版社，2008口周航慈.单片机应用程序设计技术.北京:北京航

43、空航天大学出版社，19918阎石.数字电子技术基础.北京:高等教育出版社，20099童诗白，华成英.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社，2006口0张立强.电路原理图与PCB板设计Pr（）icl99 DXP.北京:科技出版社，200811江缉光，刘秀成电路分析.北京：清华大学出版社，200712顾绳谷电机及拖动基础.北京：机械工业出版社，200713康华光,数字电路.北京：高等教育出版社，200514Bchzad Razavi.Design of Analog CMOS Integrated Circuits,200115Todd Charles WcigandtLow-phase-noi

44、se,low-timing-jittcr design techniques for delay cell based VCOS and frequency synthesizers,1998致谢首先，感谢广州大学松田学院电气与汽车工程系的老师对我四年以来的专业技能的培 养，通过这次毕业设计，使我深刻领略到单片机技术领域的广泛应用，这不仅巩固我单 片机的知识，更多的是让我学到很多知识，受益终身。其次，感谢我的指导老师廖干洲老师，从毕业设计选题、开题报告、电路设计到最 后论文定稿及重复修改等过程，正是有你的悉心指导和精心点拨，我才能顺利完成我的 毕业设计。最后，感谢我的同学们，给予我莫大的帮助和

45、关怀，有你们的支持和鼓励，我才有 勇气去克服一个个困难和疑惑，谢谢你们！附录附录1整体系统电路原理图附录2程序源程序代码:*直流电机控制+速度显示*I#includc<rcg52.h>头文件宏定义#dcfinc uchar unsigned char #dcfinc uint unsigned int#dcfinc CYCLE 10定义PWI的周期T为10mssbitPWH=PlA4;sbitPWM2二Pl 人 3;sbitKl=PlAO;sbitK2=PlAl;sbit K3=P1A2;/sbitWl=P2A3;uchar code tablcf = 0xc0,0xf9,（）xa4,OxbO,0x99,（）x92,0x82,0xf8,（）x80,0x90,0Xff,0xc6,0x88;/0-9R共阳数码管段选数据!*端口定义* jPNN输出口 1 （电机正转）/PWM输出口 2 （电机反转）加速减速正反转数码管位选/*Iuchar PWL()N=O;/PNN高电平时间/中断计时uchar count=0;uchar num=O;uchar num 1=0;/中断时间计数