毕业论文-基于单片机的智能风扇设计与实现

1、大连东软信息学院本科毕业设计（论文）论文题目论文题目：基于单片机的智能风扇设计与实现系 所： 电子工程系 专 业： 电子信息工程（嵌入式系统工程方向） 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 导师职称： 完成日期： 大连东软信息学院Dalian 大连东软信息学院毕业设计（论文） 摘要 V基于单片机的智能风扇设计与实现摘 要本文介绍了一种基于STC89C52单片机的电风扇智能调速器的设计，该设计以STC89C52控制器为核心，巧妙利用温度传感器电路，及时而准确的采集环境温度，利用双向晶闸管对电机进行无级调速，把智能控制技术用于家用电器的控制中，用人体周围的环境温度对风扇进行温控。随着嵌入式系统的发展

2、，单片机已逐渐得到了非常广泛应用。单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展，趋势将是进一步向着CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化方面发展。这次设计主要做了如下几方面的工作：一是确定系统的总体设计方案，包括其功能设计、设计原则、组成与工作原理；二是进行智能传感器的硬件电路设计，包括硬件电路构成、测量原理、温度传感器的选择、单片机的选择、输入输出通道设计；三是进行了调试和仿真，包括硬件仿真和软件仿真。内容上主要论述了1602LCD组成的单片机显示系统的开发过程。单片机对通

3、信的数据进行采集和时序的控制，将数据传输给LCD显示屏。LCD显示屏的控制芯片对数据进行处理，将接收的数据全部显示在LCD上。设计完成后的系统能够实时的实现对传输数据采集及显示的功能。关键词：STC89C52单片机，DS18B20温度传感器，温度检测大连东软信息学院毕业设计（论文） AbstractDesign and Implementation of Smart Fan Based on MicrocontrollerAbstractThis paper presents an intelligent speed regulator based on STC89C52single-chip

4、 micro-computer. It uses surrounding temperature to regulate the speed of an electric fan. A bi-directional thyristor is used for the step-less speed.In recent years，with the development of embedded systems, microcontroller has gradually been very widely used.Single chip micro-computer as an importa

5、nt branch of applied very broad and fast development.MCU has since birth, has developed into hundreds of series.Currently, MCU is moving in the direction of high performance and multi-species, the trend will be further towards the CMOS, low power, small size, large capacity, high performance, low pr

6、ice and contents of the aspects of the development of peripheral circuits.The design made the following main aspects: First, the overall design of the system, including its functional design; design principles; the composition and working principle; Second, an intelligent sensor hardware circuit des

7、ign; including hardware and measurement circuit principle; the choice of temperature sensor; SCM choice; input and output channel design; Third, we carried out the testing and simulation, including hardware simulation and software simulation.Mainly discusses the content of the composition of the MCU

8、1602LCD display system development process. Single chip data acquisition of communication and timing control, data transfer to the LCD display. LCD display controller chip for data processing, will receive all the data displayed on the LCD. Design is complete, the system can achieve real-time transm

9、ission of data acquisition and display functions.Key words: STC89C52 SCM, DS18B20 Temperature sensor, Temperature detection大连东软信息学院毕业设计（论文） 目录目 录 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc386385612 h IAbstract PAGEREF _Toc386385613 h II第1章绪 论 PAGEREF _Toc386385614 h 11.1 课题研究背景与意义 PAGEREF _Toc386385615 h 11.2 课题研

10、究内容与方法 PAGEREF _Toc386385616 h 11.3 课题研究现状 PAGEREF _Toc386385617 h 1第2章关键技术介绍 PAGEREF _Toc386385618 h 32.1单片机介绍 PAGEREF _Toc386385619 h 32.2 数码管显示电路介绍 PAGEREF _Toc386385620 h 42.3 电源模块电路 PAGEREF _Toc386385621 h 42.4 系统功能介绍 PAGEREF _Toc386385622 h 4第3章系统需求分析 PAGEREF _Toc386385623 h 53.1 系统设计目标 PAGERE

11、F _Toc386385624 h 53.2 模块需求描述 PAGEREF _Toc386385625 h 53.2.1 单片机最小功能需求分析 PAGEREF _Toc386385626 h 53.2.2 PWM脉宽调制原理 PAGEREF _Toc386385627 h 53.2.3 电机驱动模块功能 PAGEREF _Toc386385628 h 63.3 系统开发环境 PAGEREF _Toc386385629 h 63.4 系统任务的可行性分析 PAGEREF _Toc386385630 h 63.4.1 技术可行性 PAGEREF _Toc386385631 h 63.4.2 硬件

12、电路功能分析 PAGEREF _Toc386385632 h 6第4章系统设计 PAGEREF _Toc386385633 h 74.1 设计指导思想和原则 PAGEREF _Toc386385634 h 74.1.1先进性 PAGEREF _Toc386385635 h 74.1.2可靠性及安全性 PAGEREF _Toc386385636 h 74.2 体系结构设计 PAGEREF _Toc386385637 h 74.3 硬件设计 PAGEREF _Toc386385638 h 74.3.1单片机接口及功能介绍 PAGEREF _Toc386385639 h 74.3.2晶振电路设计 P

13、AGEREF _Toc386385640 h 84.3.3复位电路设计 PAGEREF _Toc386385641 h 94.3.4JTAG电路设计 PAGEREF _Toc386385642 h 104.3.5 温度检测电路设计 PAGEREF _Toc386385643 h 104.3.6 步进电机电路设计 PAGEREF _Toc386385644 h 114.4 软件设计 PAGEREF _Toc386385645 h 124.4.1 主程序设计 PAGEREF _Toc386385646 h 124.4.2 风扇控制程序设计 PAGEREF _Toc386385647 h 134.4

14、.3 DS18B20程序流程图 PAGEREF _Toc386385648 h 144.4.4 显示程序设计 PAGEREF _Toc386385649 h 16第5章系统实现 PAGEREF _Toc386385650 h 175.1 环境配置 PAGEREF _Toc386385651 h 175.2功能模块实现 PAGEREF _Toc386385652 h 175.2.1 电机函数实现 PAGEREF _Toc386385653 h 175.2.2 主函数实现 PAGEREF _Toc386385654 h 185.3电路板绘制 PAGEREF _Toc386385655 h 195.

15、3.1建立工程文件 PAGEREF _Toc386385656 h 195.3.2PCB板的设计流程 PAGEREF _Toc386385657 h 195.4 系统集成与调试 PAGEREF _Toc386385658 h 20第6章系统测试 PAGEREF _Toc386385659 h 216.1 测试方案及测试用例 PAGEREF _Toc386385660 h 216.1.1 测试方案 PAGEREF _Toc386385661 h 216.1.2 读取数据并对比 PAGEREF _Toc386385662 h 236.2结果验证说明 PAGEREF _Toc386385663 h

16、23第7章结论 PAGEREF _Toc386385664 h 24参考文献 PAGEREF _Toc386385665 h 25致 谢 PAGEREF _Toc386385666 h 26大连东软信息学院毕业设计（论文）- 第1章绪 论1.1 课题研究背景与意义众所周知，传统的电风扇的开启和关闭要人为的去开，关，好一点的会有个遥控器，可还是要人去操作，这对现代忙碌的人群来说是很麻烦的。而我过的电网电压为220伏，50赫兹，在由于供电频率不能改变，传统的电风扇的电机转速基本上变化不大，依靠它的“开，高速，中速，低速，停”电机来调整室内温度，其电机的一开一停，一高一低之间容易造成室内温度忽冷忽热

17、，并消耗较多电能，还容易烧毁电机。在如今，人们烦琐的事情越来越多，回到家更想一动不动好好休息一下，消除自己一天的工作疲劳，传统风扇还要去开启，调速，固定它的转动方向，同样的风速吹的人会痛，这让人们觉得很麻烦也很无奈。而温控电风扇就解决了这些问题。只要人一进入它的探测范围，它就会自己启动，吹出变换方向适合室内温度的风来，免除人为的手工操作。中国有13亿人，使用空调的只占总人口的三四成，还有多数人使用电风扇，由此可见它的市场是巨大的，人们已经普遍把它使用在了生活中。1.2 课题研究内容与方法它是采用多挡全自动变频器，使得对电风扇各挡风量的调节更加细化，使得电风扇的控制更具人性化，同时它也具有全自动

18、、控制简单、智能化、制作容易。使用温度传感器、热释电红外传感器、专用控制集成电路和单片机，实现当室温达到设定开启风扇的温度并且人出现在热释电传感器可测范围时，电风扇自动开启，并且可以根据室温变换频率，人离开后自动关闭；当室温低于这一温度时，即使人在热释电传感器可测范围内，电风扇也处于关闭状态。1.3 课题研究现状随着计算机技术的发展和广泛的控制系统中的应用，以及设备逐渐步入微型化、智能化发展为一体的高新技术之一的单片机以其体积小、性能强大、价格便宜、方便实用等优势，显示出很强的购买性。与平常的集成电路相比有较好的抵抗外界干扰能力，对环境温度和湿度的适应程度比较好，同时也可以在工业条件下正常工作

19、。单片机被广泛地应用于各种智能仪器和智能仪表，从而提高它们的测量速度和测量准确度，稳定并逐步提高控制功能。随着科学技术的飞跃发展，生活水平的不断提高，人们对安全、舒适、健康的生活需求变得日益迫切。而近年来，智能控制概念已经逐渐深入到国民的生活之中，且不断地影响着人们的思维。因此，众多有能力的小区、别墅用户已经开始安装使用智能控制系统，并尝试智能化为生活和生产带来的安全、舒适和便利。时光飞逝，日夜如梭。智能控制系统在经历了早期混乱的概念纷争之后，目前已经逐渐进入理性时代。如今的智能控制市场已经不再是海尔、微软等专业家电控制和IT厂家的天下，越来越多的厂商开始涉及并深入到智能控制行业，猛烈地冲击着

20、智能市场格局，从而使得市场竞争更加激烈。大连东软信息学院毕业设计（论文）第2章关键技术介绍2.1单片机介绍单片机最小系统单片机系统中最基本的一个模块，它被叫做单片机最小系统，最可以体现出它的每一部分对单片机系统的重要性。单片机是单片机最小系统的核心，也是整个系统的核心。单片机的ROM中烧写核心的控制程序，整个系统功能的实现都是靠着单片机的核心程序控制才能实现。硬件固然重要，没有软件控制也是无法实现功能。单片机系统主要应用在下几个方面：（1）机电一体化设备的控制重要部分机电一体化是机械设备今后发展的主要方向。单片机的发现加速了机电一体化技术的稳步发展，单片机作为机械电子的控制器，大大发挥单片机所

21、有的优点，更加强化了机械的功能，提升了机械的自动化程度。（2）数据采集系统的现场采集单元较为大型的数据结构，要求数据采集的实时同步性要好。单片机系统可用作前端采集单元，由主控制主机采集命令，然后收集数据，主计算机进行处理。比如一些气象部门，油田生产部门，发电厂等。所有这些系统可以使用。（3）分布控制系统的前端控制器在直接控水平的计算机分布控制系统(DCS)中，单片机作为每个部门操作过程中发现控制和控制的控制器，进行数据手机、计算、输出和反馈控制，并在命令的指挥下进行相应协调工作。（4）智能化仪表的机芯自动化仪表智能水平不断提高。采用单片机智能仪器可以自调整、自校正、自补偿和自适应功能，但也进行

22、数字PID控制，软件消除电流热噪声等，传统的仪器不能解决这个问题。单片机的应用使性能更好,比如自动计费这方面的电表、气表的应用程序。许多工业仪表在智能流量计，气体分析仪，如成分分析仪也采用了这项技术。甚至一些卫生保健治疗装置还采用单片微机控制。（5）商业类数码电子产品该应用主要体现在家电领域，如洗衣机、空调器、保安系统、VCD、电子秤、IC卡、移动电话、BP机等。这些设备中使用了单片机机芯后，大大提高了其控制功能和性能，并实现了智能化、最优化控制。2.2 数码管显示电路介绍显示模块在单片机系统中有这个非常重要的作用，根绝系统需求的不同会设计不同的显示电路。此电路对于显示的要求比较低，只是在录音

23、过程中会使用显示电路，盲人在正常行驶过程中不会使用，所以此电路现则了LED数码管显示电路，此电路的有点事成本低，控制简单，占用资源少。是本系统非常理想的现则。数码管在使用过程中必须设计驱动电路，如果单片机和数码管直接相连的话会导致数码管亮度不足或者出现烧损单片机的情况。2.3 电源模块电路电源是系统运行的一切的基础，所以必须电源供电电路必不可少，它必须给系统的各个器件进行供电，保证系统的运行。供电电路有电源芯片为主要组成，他能够提供稳定的合适的电源以使电路能够正常稳定的运行，电源供电电路是一切运行的基础。2.4 系统功能介绍传统电风扇多采用机械方式进行控制，功能少，噪音大，各档的风速变化大。随

24、着人们生活水平及科技水平的不断提高，现在家用电器产品在款式、功能等方面日益求精，并朝着自动化、智能化、环保化和人性化等方向发展，从而使得由微机控制的智能电风扇得以出现。大连东软信息学院毕业设计（论文）第3章系统需求分析3.1 系统设计目标本设计是一种智能的温度控制的调速风扇，使用时可以设置风扇的最低启动温度和相应的室温下的参考转速。当室内温度低于系统所设定的温度时，温度自动关闭。当室内温度高于所设定的温度时，风扇就自动开始运行，蹦根据参考的转速进行变化。该智能温控风扇的使用，方便了人们的生活，更起到了健康，环保，节能的作用。本课题要解决的问题是通过采用专用的DS18B20温度集成传感器实时采集

25、温度，当温度达到一个设定的数值时，启动风扇降温，温度降低到一定程度后，风扇停止转动，即实现“温度高，风力大；温度低，风力弱”。由检测到的温度是否达到一定数值来控制风扇工作，不需要人来干预，达到了智能的效果。3.2 模块需求描述3.2.1 单片机最小功能需求分析单片机最小系统单片机系统中最基本的一个模块，它被叫做单片机最小系统，最可以体现出它的每一部分对单片机系统的重要性。单片机是单片机最小系统的核心，也是整个系统的核心。单片机的ROM中烧写核心的控制程序，整个系统功能的实现都是靠着单片机的核心程序控制才能实现。硬件固然重要，没有软件控制也是无法实现功能。单片机最小系统中还包含这晶振电路，如果说

26、单片机是整个系统的大脑，那么晶振就是系统的心脏，它源源不断的向系统输送着“血液”脉冲。它是系统运行、通信的介质和载体。有了它有了他以后，系统才能够正常的运行。复位电路也是必不可少的，它是系统能够安全运行的基本保障，不至于系统在运行中出现问题后无法运行后而导致的无法再次启动。由于系统在设计过程中，环境较好，而在实际运行过程中，并不是我们在设计时的那么理想。必然后有一些预想不到的问题。复位电路是保证系统安全所必须的。3.2.2 PWM脉宽调制原理PWM称之为脉宽调节，其主要是利用单片机即微处理机的数字输出来对模拟电路进行控制的一种行之有效的方法。其广泛的被应用于测量系统、通信系统的功率控制转换的各

27、个领域。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的控制方法。PWM输出编码分别是强度为满足度的10%、50%和90%的三种不同模拟信号值。对抗噪声抵抗力的强是PWM的对模拟控制的优点，这也是我们在有时候选用PWM进行通信的原因之一。将模拟信号转化成PWM信号可以极大地延长通信距离。3.2.3 电机驱动模块功能时间采集模块是客户权益保证的基础，因为时间的准确才能够产生准确的收费金额。时间采集模块能够有效的记录时间，并将停车时间准确的记录，时间采集模块是系统功能实现的主要部分。时间是主要计费的重要凭证，时间准确才能计算出准确的费用。这样对于消费者和客户都是非常重要的，也是两者利益都得到保护

28、的重要设备。时间采集模块将数据将计算得到的时间通过串口将信息发送给管理收费模块，管理收费模块将时间进行计算出费用后，显示在LCD显示屏上。3.3 系统开发环境 硬件环境：450*2MHZ/40G/1024MB/40G软件环境：Keil uVision4 /Altium Designer Winter 09/Windows 73.4 系统任务的可行性分析3.4.1 技术可行性 温控电风扇是把自动开与关和通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节，从而达到改变风速的目的。此设计用到单片机，它是把微处理器，存储器(RAN和RON)，输入/输出接口以及定时器/计数器等集成在一起的集成电路芯片。它与

29、集成电路相结合，组成一个设定，感温，控制和输出与一身的模块。利用单片机STC89C51和一些电路对室温进行探测，从而对电风扇进行开和关的3.4.2 硬件电路功能分析内部结构有集成电路板和风扇电机组成，外部结构就是机壳。整个部分电路板是重中之重，它上面连接了有单片机，温度传感器，PWM脉宽调治电路，LED显示器，L298电机驱动电路，振荡、电源电路组成。第4章系统设计4.1 设计指导思想和原则4.1.1先进性随着科学技术和人文水平的日益发展，嵌入式产品已被广大的人们所使用。无论是各个层次年龄的人群都会看到嵌入式的影子，所以在今天这种科技水平发展迅猛的年代，新鲜的事物应被更多的人都了解并使用在生活

30、当中。本系统的设计就是用到了嵌入式的产品，最小的应用系统单片机，利用单片机的核心处理器来控制并实现所需的功能。4.1.2可靠性及安全性许多的应用系统就是利用这种成本低，体积小的单片机机构来完成高性能的控制，在很多尖端的领域更是用到了专用单片机来完成其他电路系统完成不了的工作任务。由于单片机本身的特点抗干扰能力强，适用温度范围宽，在各种恶劣的环境下都能够可靠高效的工作，所以在本系统的实现过程中用到的单片机安全性极高。4.2 体系结构设计根据需求调研结果确定本系统主要包括以下功能模块，如图4.1所示。图4.1 系统体系结构4.3 硬件设计4.3.1单片机接口及功能介绍单片微控制器简称单片机，是在一

31、块集成了CPU中央处理器的芯片、ROM程序存储器、定时器/计数器、RAM数据存储器和多种功能的I/O输入/输出接口等一台微型计算机。其包含计算机所需要的基本功能部件。可以完成各类的功能和函数中的运算和通信等功能。单片机的最小系统的是单片机运行的根本。STC89C52单片机是完全集成的混合信号片上系统型MCU，片内具有64KB、可在系统编程的Flash，4352字节的片内RAM。其他外设主要有：12/10位或8位ADC；2个12位DAC；3个模拟捕捉/比较器；硬件实现SPI/SM Bus和UART串口三种接口同时支持，对于系统的可扩展性非常有利；单片机STC89C52共包含通用的16位定时器5个

32、；其具有6个可编辑计数器/定时器阵列的捕捉/比较模块；单片机内还包含看门狗定时器、温度传感器和VDD监视器。STC89C52是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC89C52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指

33、针，三个16 位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。STC89C52采用40引脚的双列直插封装（DIP方式）。主电源引脚Vcc和VssVcc（40脚）：接5V电压；Vss（20脚）：接地。外接晶体引脚XTAL1和XTAL2XTAL1接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是构成片内振荡器的反相放大器的输入端。当采

34、用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，既把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。XTAL2接外部晶体的另一个引脚。在单片机内部，它是上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，此引脚应悬浮不连接。选用12MHz频率的晶体，允许输入的脉冲频率为500kHz。电容的大小范围为20pF40pF。具体的电路连接如图5.1所示。4.3.2晶振电路设计时钟电路是为系统提供时钟脉冲的，是系统电路中必不可少的一部分，如图4.2所示。时序是电路控制的一部分，数据的传输是以时钟脉冲为基础的。本系统中使用了12MHz 的晶振为系统提供时钟信号。时钟电路是单片机系统中最重要的电路之一，它是给系统源源不断的提供

35、动力的电路，时钟信号就是它所提供的动力。在单片机系统中时钟信号的频率是运行的关键，频率高了或者低了都无法运行。本电路选用的晶振是12M，因为本电路是给时间电路使用，12M晶振比较好计算时间。STC89C52片内片内有高增益反相放大器，当外接晶振后，就构成了自激振荡器，并产生振荡时钟脉冲。其输入管脚XTAL1和输出管脚XTAL2用于接外部晶振。电容C7和C8、外部晶振和单片机内部的放大器一起构成了自激震荡电路。其中的电容C7和C8对频率起到一定的微调作用，电容容量都选择30pF。震荡频率的选择的是12MHz 的晶振。在使用外部时钟时单片机的XTAL2引脚输入外部时钟信号，而XTAL1接地。图4.

36、2 时钟电路图4.3.3复位电路设计外部复位电路是保证单片机电路的程序在不能正常运行时，可以从指定的程序开始运行。复位电路采用按键复位，这种方法简单且用以实现。当系统运行不正常或者出现死机的现象，只要按下复位键系统便可以在指定的程序的位置开始执行。由于系统电路和外部环境有不可预知性的问题，而导致系统不能正常运行。复位电路成为电路的必要作用就显现出来。在电路设计中，无论是在复杂电路设计还简单的电路设计复位电路都其重要组成部分。在单片机系统中，复位电路是非常关键的程序，运行不正常运行或异常停止运行时，就需要复位电路发挥作用。单片机微控制器的复位引脚RST引脚9高电平在两个以上的机器周期就执行复位操

37、作。如果RST引脚持续的高电平，单片机就处于寻坏复位状态的周期。有两种基本形式的复位方法通常是，上电复位和开关复位。上电瞬态电容两端的电压不能突然改变，这时的电容器为低电平，并且被连接在电阻上的电压到RESET复位输入为高时，芯片被复位。随着+5 V电源电压对电容的充电电阻逐渐减小，最后约等于0V芯片的工作，无论是在工作条件。在两端并联的电容复位按钮，电源上电复位电路，当复位按钮没有按下时，RST引脚为高电平后按下按钮，手动复位芯片工作要达到的效果。在一般情况下，只要RESET引脚保持10ms以上的高电平，就可以使单片机复位。重置为经典的值的实际生产的电阻器和电容器可以被替换为读者可以计算出的

38、电阻和电容的大小具有相同顺序，根据的RC充电时间或工作环境中的实际测量值，以确保可靠的单片机复位电路4.3.4JTAG电路设计CON4J6STC89C52片内的JATG调试电路允许对MCU进行非侵入式（不占用片内资源）、全速、在系统调试，如图4.3所示CON4J6图4.3JATG下载口电路图4.3.5 温度检测电路设计DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强，如图4.4所示。电路设计非常监测，DS18B20共三个引脚，2引脚连接到单片机以后，采用单总线的方式进行数据传输。系统功能的实现主要是靠软件代码对时序的控制。硬件电路的肩带必须在软件程序进行补偿才能够完

39、成任务。DS18B20U2DS18B20U2图4.4 DS18B20硬件连接图4.3.6 步进电机电路设计步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，本系统最重要的环节是对步进电机的控制。步进电机是一种感应电机，是一种将电脉冲转化为角位移或线位移的执行机构。它的工作原理是利用电子电路，将直流电变成分时供电的，多相时序控制电流，用这种电流为步进电机供电，步进电机才能正常工作，在正常情况下，电机的转速、停止的位置是根据单片机控制发送的脉冲信号的频率和脉冲的数量。不受负

40、载变化的影响。每个脉冲是电机转过一个步距角。有这样的线性关系存在，步进电机的精度可以达到不进角的35%，并且无累积误差的优点。使得在速度、位置控制都变得非常简单。由于步进电机的驱动电流较大，单片机不能直接驱动，一般都是使用L298（如图4.5所示）达林顿大电流阵列驱动，当然，使用下拉电阻或三极管也是可以驱动的，只不过效果不是那么好，产生的扭力比较小。L298N芯片是高耐压、大电流复合晶体管阵列，由七个硅NPN 复合晶体管组成。它的每一对达林顿管都串联一个2.7K 的基极电阻,在5V 的工作电压下它能与TTL和CMOS电路直接相连，另外由于输入5V TTL电平，它的工作电压高，工作电流大，灌电流

41、可达500mA，并且能够在关态时承受50V 的电压输出,还可以在高负载电流并行运行。正是它具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强等特点,适应于各类要求高速大功率驱动的系统。 像单片机、智能仪表、PLC、数字量输出卡等控制电路中。也可直接驱动继电器等负载。L298N芯片接线如图所示。图4.5电机驱动电路图4.4 软件设计4.4.1 主程序设计 本设计主要的实现温度控制风扇转速的温控系统。本系统的风速控制主要是通过软件对PWM的占空比进行控制，实现对风速的控制。单片机复位后，开始初始化工作，然后进入按键功能模块，最后完成工作。初始化中，将DS18B20，内部RAM，包括按键，默认为控

42、制状态，温度设定为24，如图4.6所示。 图4.6 主程序流程图4.4.2 风扇控制程序设计温控电风扇是把自动开与关和通过对电流的转换来实现电动机运转频率的自动调节，从而达到改变风速的目的。如图4.1所示，此设计用到单片机，它是把微处理器，存储器(RAN和RON)，输入/输出接口以及定时器/计数器等集成在一起的集成电路芯片。它与集成电路相结合，组成一个设定，感温，控制和输出与一身的模块。利用单片机89C51和一些电路对室温进行探测，从而对电风扇进行开和关的一系列控制。 图4.7 风扇控制流程图4.4.3 DS18B20程序流程图图4. 8 DS18B20 程序图4.4.4 显示程序设计显示程序

43、，主要是单片机监测到了传感器的数据并进行显示。如图4.9所示。 接受信号并查表接受信号并查表 开始返回信号是否完整？延时YN图4.9 显示程序流程图大连东软信息学院毕业设计（论文）第5章系统实现5.1 环境配置 本设计在xp系统上进行软件开发和测试，用到了Keil uVision2软件进行程序的编译，在配置里勾选生成Hex可执行文件后，再通过STC_ISP软件，连接串口下载至单片机上，进行烧写测试。Keil uVison2是一家德国公司KeiSoftware公司出品的软件，用于51系列兼容单片机进行C语言的软件开发，使用的语言跟C语言的传统语法很类似，C语言与汇编相比，更加容易学习和使用，而且

44、大大的提高了软件开发的效率和研发的周期，同时在编程程序的时候也能够加入汇编语言，使程序能够达到接近于汇编水平的工作效率。Keil C51标准C编译器为51系列的研发供应了C语言的语言环境。同时也有着汇编的高效、快速的特点。如今C51已经被完全的集成到了uVision2的开发环境中，包括编辑器，汇编器，调试器，实时操作系统，项目管理器。uVision2 IDE为他们提供了灵活的开发环境。Keil uVison2进行51系列单片机的软件开发过程有以下几个步骤：1.建立一个工程项目，选择对应开发的芯片。2.建立一个新的编译窗口，将汇编或C语言文件写好并保存添加至对应的工程项目中。3.用项目管理器生成

45、各种应用程序，此处是Hex文件。4.检查并修改编译生成时的错误，直到编程通过为止。5.生成对应的应用程序，此时可以用STC_ISP进行下载烧写。5.2功能模块实现5.2.1 电机函数实现电机控制程序主要是控制电机转动的程序。void motor(uchar index, char speed) if(speed=-100 & speed=100) if(index=1) /* 电机1的处理 */ m1=abs(speed); /* 取速度的绝对值 */ if(speed=0)zhankongbi=wendu+20;if(zhankongbi100)zhankongbi=100;motor(1,

46、zhankongbi); /控制电机正转elsezhankongbi=0;motor(1,zhankongbi); /控制电机停止DisplayOneChar(12,0,temp1+0 x30);DisplayOneChar(13,0,temp2+0 x30);DisplayOneChar(14,0,.);DisplayOneChar(15,0,temp3+0 x30);DisplayOneChar(6,1,zhankongbi/100+0 x30);DisplayOneChar(7,1,zhankongbi/10%10+0 x30);DisplayOneChar(8,1,zhankongbi

47、%10+0 x30);DisplayOneChar(9,1,%); 5.3电路板绘制 5.3.1建立工程文件（1）首先新建工程，执行菜单命令中File-New。在工程中指定工程存储目录。（2）创建文档，执行菜单命令中File-New Document，建立文档，创建一个Schematic Document。（3）添加库文件，单击元件库管理器中的按钮ADD/Remove，弹出Change Library File List ，添加需要的库文件。（4）绘制原理图，布置元件，将自建创建的符号库摆放于原理图上，将电子元器件用有电器特性的线按设计连接。（5）电器规则检查，执行菜单命令中Tools-ERC

48、，检查电路图中是否有不符合电器规则。（6）创建网络表，执行菜单命令中Design-Create Netlist，生成.NET文件。5.3.2PCB板的设计流程（1）创建文档，执行菜单命令中File-New Document，建立文档，创建一个PCB Document，并设置相对零点。（2）下载网络表，执行菜单命令中Design-Netlist，弹出对话框。单击Browse选择其中的.NET文件。（3）检查错误，Netlist生成后，会在Error中提示引起错误原因，根据提示找到错误。改正后重新下载列表。没有错误提示后按Execute。即可将电子器件布置在PCB板图上。（4）规划好PCB电路图框

49、图，定义板框，定义电路板层数（本系统使用双层板），定义栅格距离。（5）连线是PCB电路板设计的核心部分，电子器件布置以就近为原则，接口放在电路板边缘。5.4 系统集成与调试系统调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关。本系统采用模块程序设计技术，逐个模块调好以后，再进行系统程序总调试。由于采用了实时多任务操作系统，采用是逐个任务进行调试，下面进一步予以说明。在调试第一个任务时，同时也调试相关的子程序、中断服务程序和操作系统的程序。等逐个任务调试好以后，再使各个任务同时运行，在本次调试中操作系统中没有错误，在单步和断点调试后，进行了连续调试，因为单步运行只能验证程序的正确与否，而不能确定定时精度

50、、CPU的实时响应等问题。等全部完成后，反复运行多次，除了观察稳定性之外，还观察了用户系统的操作是否符合设计要求的操等，部分程序作了适当修正后系统能够正常运行。大连东软信息学院毕业设计（论文）第6章系统测试系统测试是检测系统功能的重要组成部分，基本的检测后对系统有基本的要求后，要对系统的功能进行全面的验证。保证系统功能全面的完成。系统测试一般分为两种情况，一种是系统设计完成后进行实物制作，制作完成后进行测试。根据系统的设计要求编制设计方案，对功能意义测试。另一种是使用软件仿真，因为各种原因可能系统并不制作成实物。则使用软件仿真的方式进行系统测试。本系统进行了实物焊接，故采用第一种方法进行系统测

51、试。6.1 测试方案及测试用例 软件测试：使用Keil软件分别单步运行程序和全速运行，都无错误报告。程序软件仿真通过。硬件测试：电路板焊接完成以后，根据原理图使用电压表在电路板上进行点测试，检查导线连接的焊盘是否有短路和短路现象。测试结果为电路中焊点部分有虚焊现象存在，有点烙铁进行简单修补后电路板导线全部通过测试。没有短路和断路现象存在。硬件仿真测试：使用伟福仿真器对单片机进行仿真，首先进行单步运行，可以观察查看相应寄存器中的数据变化，根据观察寄存器中的数据变化与预想的相同。系统运行正常，可以实现预期设计的各项功能。EDA仿真软件：仿真软件使用Proteus，它是英国Labcenter ele

52、ctronics公司研发的EDA仿真软件。它以强大的功能和良好的仿真效果而闻名。Proteus仿真基本步骤：第一步是将电路图的硬件及连线布置在Proteus中，Proteus的数据库非常丰富。基本的电子器件都包含在内，所以电路布置简单。而且电路布置没有特殊的参数要求。第二步将代码和电路连接起来。即将代码和硬件电路进行连接，以实现控制。点击开始，即可仿真。仿真结果基本完成了显示系统的基本功能，可以对通信的数据及时准确的显示。6.1.1 测试方案单片机系统的调试应包括硬件及软件两部分，主要是通过调试发现硬件及软件中存在的问题，查看其运行结果是否符合设计要求。在对系统进行实际调试时，首先应对硬件进行

53、静态调试，同时对系统软件进行初步调试，此后再对软件和硬件进行动态调试，最后才能使系统进入正常工作.程序调试完毕后，利用编程器将程序固化到单片机中，使整个系统运行起来。系统主要构成有电路板控制电路、液晶屏和电源线。将各个部分组合以后系统平台就搭建完成。图6.1既是搭建完成后的图片。图6.1 实物图系统上电以后需要进行一段时间预热，显示屏初始化，系统上电后，当系统完成初始化，显示屏亮起，系统初始化完成，如图6.2所示。图6.2 上电预热结束后照片系统初始化以后对系统进行测试，当温度传感器感应到有人进入后，风扇转动起，如图6.3所示。图6.3 传感器有感应照片6.1.2 读取数据并对比不同温度下风扇

54、的状态一下如下：表6.1LED数码管显示温度时间1015202515LED显示温度（）1015202515实际温度（）1015202515风扇状态不转动不转动转动转动不转动6.2结果验证说明由于实际温度采用酒精温度计读取，有一定误差，会导致一定的差别。此次测试中忽略不计。根据显示温度与实际温度相比较结果显示，本系统通过无线模块传输的温度准确无误的显示在LED数码管上，这证明本系统温度测试电路能够正常工作。同时，表明了此系统最终的无线收发模块功能完全实现。本系统基于单片机的只能风扇控制系统设计成功完成。大连东软信息学院毕业设计（论文）第7章结论本文介绍了基于单片机的红外遥控系统，系统以STC89

55、C52单片机为核心控制器，通过红外遥控发射器和接收实现了遥控电风扇的功能，本设计利用按键设置风扇启动和关闭时间，定时功能；并且通过红外遥控器来设置温度传感器的上下限温度，从而达到了设计的要求。目前，嵌入式技术的科技应用被越来越多的人所研究。相对的，对嵌入式产品以及操作方面的要求对人们来说也就越来越高。但是嵌入式产品拥有众多的功能，它可以应用到人们学习、工作、生活中的任何一个领域里。这就导致了每个嵌入式产品都有所不同。因此，我们不可能要求每个人都以专家的角度去了解嵌入式，而应用各种不同的自动化功能来达到方便使用嵌入式产品的目的这就成了快捷的解决的办法。例如驾驶人员就可以通过各种按键来控制汽车的高

56、端功能。医生可以利用各种先进仪器进行对病人的诊断。而各种行业的管理人员可以运用市面上众多的打卡工具对员工进行管理。而我本次制作的直流电机调速系统就是为了现实直流电机的调速而设计的。在设计之初，我对于驱动芯片的选择一直存在犹豫。如何选择一个可以更好的发挥单片机的性能的芯片是这次设计的关键所在。根据老师的建议，最后我选择了产的L298芯片，这个芯片的选择不仅可以很好的驱动电机，也和单片机与电机有良好的结合。经过一些时间的努力。我终于完成了该系统的主体设计。基本上实现了我预期的功能。而且在本次系统设计过程中在指导教师的建议下还添加了几项我预期没有想到的功能。同时，在本次的整个设计与编程的过程中我充分

57、意识到了自己学习上的差距与漏洞。对某些相关知识掌握的缺乏，和对操作的不熟练等等都让我意识到自己与别人的不同。该系统具体实现了对以温度为依据的直流电机进行调速功能，电机的加速的减速。该项目已经基本实现对直流电机的初速速度的设定。在遇到部分问题时，只能实现个别的几个简单的功能让我意识到自己专业技术水平还是相当的有限。同时在焊接电路板的时候也出现了不少问题，这都让我感到自己还有很多的不足之处需要改进。总体上，本次的系统基本上达到了预期的自我要求。同时也使我自己得到了充分的锻炼，也使我自己认识到了自己的不足之处、明确了我以后努力的目标，也是对我四年的学习生活一个很好的总结。同时感谢老师对我的辅导和帮助，相信通过日后的学习和努力可以使该系统进一步的实用，功能进一步的完善。参考文献1 李秀忠单片机应用技术M，人民邮电出版社，2007，82 李华MCS-51系列单片机实用接口技术M，北京航空航天大学出版社，1996，63 钟富昭8051单片机典型模块设计与应用M，人民邮电出版社，2007，94 阎石数字电子技术基础M，高等教育出版社，1997，95 Brian WKernighanThe C Programming LanguageM，China Machine Press，