电风扇模拟控制系统设计

摘要本次课程设计通过keilC软件和Proteus软件设计一个电风扇模拟控制系统设计。基于AT89C51芯片实现了用四位数码管实时显示电风扇的工作状态，最高位显示风类：“自然风”显示“1”、“常风”显示“2”、“睡眠风”显示“3”。后3位显示定时时间：动态倒计时显示剩余的定时时间，无定时显示“000”。设计一个“定时”键，用于定时时间长短设置；设置一个“摇头”键用于控制电机摇头。设计过热检测与保护电路，若风扇电机过热，则电机停止转动，电机冷却后电机又恢复转动。最终完成了设计任务。关键词：AT89C51keilC软件Proteus软件目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"PROTEUS和KEIL的使用 1\o"CurrentDocument"1.1Proteus的使用 1软件打开 1工作界面 2\o"CurrentDocument"KeilC51的使用 2软件的打开 2工作界面 3\o"CurrentDocument"电风扇实例程序设计 4\o"CurrentDocument"电风扇硬件控制系统 8\o"CurrentDocument"设计方案特点 8\o"CurrentDocument"关于AT89C51单片机的介绍 9主要特性： 9管脚说明： 102.2.3．振荡器特性： 11\o"CurrentDocument"仿真与调试 11\o"CurrentDocument"软件设计部分 12\o"CurrentDocument"复位电路 12\o"CurrentDocument"时钟电路 13\o"CurrentDocument"3.3显示电路设计 13\o"CurrentDocument"3.4框图流程 14\o"CurrentDocument"总结 17\o"CurrentDocument"致谢 18\o"CurrentDocument"参考文献 19\o"CurrentDocument"附录 201Proteus和Keil的使用Proteus7.0是目前最好的模拟单片机外围器件的工具，非常不错，可以仿真51系列，AVR,PIC等常用的MCU及其外围电路（如RAM,ROM,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件，键盘，部分IIC器件），虽然有那么多优点和长处，但还是与实际情况有不少的差别。如果条件允许，还可以实实在在地学习和体会，仿真毕竟还是仿真，不能代替实际操作实际许多问题是在仿真中碰不到的，当然我们可以仿真达到学习目的。如果学习和使用单片机，除了灵活应用Protel等绘制原理图和PCB图以外，那么keilC51软件应该掌握，我们要通过它来编写和调试单片机程序。keilC51软件是众多单片机应用开发的优势软件之一，它集编辑，编译，仿真于一体，支持汇编，PLM语言和C语言的程序设计，界面友好，易学易用。下面进行分别介绍。Proteus的使用软件打开双击桌面上的ISIS7professional图标，出现如图1.1所示界面，随后就进入了proteusISIS集成环境。ElectronicsDasigriISISSCHEMATICCAPTUREPRQTEL5DE5IGIMSUITE

ElectronicsDasigriISISSCHEMATICCAPTUREPRQTEL5DE5IGIMSUITE工作界面Proeus的工作界面是一种标准的windows界面，如图1.2所示。图1.2ProteusISIS的工作界面KeilC51的使用软件的打开双击桌面上的KeiluVision3图标或者单击屏幕左下方的“开始”一“程序”f“KeiluVision3”，出现如图1.3所示界面，随后就进入了KeiluVision3集成环境。

图1.3启动KeiluVision3时的界面1.2.2工作界面KeiluVision2的工作界面是一种标准的Windows界面，包括：标题栏、主菜单标准工具栏、代码窗口等，如图1.4所示。图1.4工作界面

关于该软件的使用，与学习其他软件的方法没有多大区别，当然我们也不是每个功能都使用，没必要逐一介绍，下面举一个例子说明使用就行了，如果想详细了解，请搜索其详细使用资料。1.2.3电风扇实例程序设计建立一个新工程，单击Project菜单，在弹出的下拉菜单中选中NewProject选项，如图1.5所示。FileEditViewPr＞：■j己匚tDebugFer1pheraleToolsSVCSjVit血wHelpNewFroject...ImportRVieionlFroject….Of«enFrojectClo-sfrFrojectFile ensicrns,BooksandEnvirorifnerLt图1.5选择建立工程菜单确定之后选择你要保存的路径,输入工程文件的名字,比如保存到“电风扇”目录里,工程文件的名字为“电风扇”如下图1.6所示，然后点击保存。图1.6创建工程

随后会弹出一个对话框，要求你选择单片机的型号，你可以根据你使用的单片机来选择，KeilC51几乎支持所有的单片机，由于Proteus选用AT89C52原理图，那么选择AT89C52之后，右边栏是对这个单片机的基本的说明,然后点击确定即可，如图1.7所示。完成上一步骤后，工程到此就已经创建起来了，其屏幕如图1.8所示图1.8已创建好的工程工程虽然已经创建好，即已经建立好了一个工程来管理跑电风扇这样一个项目，但我们还没写一行程序，因此还需要建立相应的C文件或汇编文件。下面我们就来新建一

个C文件，新建之后并保存，如图1.9所示。-Add冒自rf-31eftI电凤扇.匚②冈叹件E编辑墮看E工程m周试-Add冒自rf-31eftI电凤扇.匚②冈叹件E编辑墮看E工程m周试m矽卜圉设备TTB話置版本址视窗H帮助|冋|,麒Target1ProjectWorkspace查找范围（I）:|—r电斑扇CSourcefilet*.c)CloseAddFilestoGroupvSourceGroup1*文件名（S）:文件类型II）:[电凤扇.CEU图1.9新建C文件并保存把刚才新建的电风扇.c添加到工程来添加后的界面如图1.10所示。图1.10添加完成后的界面单击“Project”菜单，再在下拉菜单中单击“”在下图中，单击“Output”中单击“CreateHEXFile”选项，使程序编译后产生HEX代码，以便在Proteus里加载

可执行代码，并单击“Target”选项，更改晶振频率（本例使用12M晶振）,其如图1.11所示。图1.11修改晶振频率到此，设置工作已完成，下面我们将编译、链接、转换成可执行文件（.HEX的文件）。编译、链接、生成可执行文件。如图3.18所示。图1.12编译、链接、生成可执行文件图标依次单击上述图2-12所示图标，如果没有语法错误，将会生成可执行文件，即本例可执行文件为“电风扇.hex”。2电风扇硬件控制系统设计方案特点初始加电时，电风扇不加电，四位数码显示器不显示，只有按下“自然风”，“常风”和“睡眠风”任意按键，电风扇开始工作。同时，定时器只要不进行新的时间设置，电路就将按系统默认控制负责定时工作的时间方式自动开始运行》电路允许用户随时通过按键开关自行输入设置新的定时时间参数，其范围可在1分钟至999秒之间任意设置。在进行时间参数设置和整个定时过程中，系统采用四位数码管显示，最高位显示风类，后三位显示定时时间，做“百位，十位，个位”的倒计时显示，同时用数码管上的小数点的同步闪亮作为秒显示，显示直观，准确。在整个定时状态下，电路具有允许用户随时自行选择使用“自然风”状态，也可选择使用“常风”和“睡眠风”状态。过热检测与保护电路不用传感器，用信号源产生的正弦信号代替传感器“感应”出的信号，若信号幅度大于10MV，则电机停止转动。按下“摇头”键，“摇头”电机先正转30MS，再反转30MS，如此反复。关于AT89C51单片机的介绍AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器(FPEROM—FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory)的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。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，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。如图2.1。图主要特性：•与MCS-51兼容・4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年•全静态工作：0Hz-24Hz•三级程序存储器锁定•128*8位内部RAM•32可编程I/O线•两个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2.2.2管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如下列所示：口管脚备选功能P3.0RXD（串行输入口）P3.1TXD（串行输出口）P3.2/INTO（外部中断0）P3.3/INT1（外部中断1）P3.4T0（记时器0外部输入）P3.5T1（记时器1外部输入）P3.6/WR（外部数据存储器写选通）P3.7/RD(外部数据存储器读选通)P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。RST：复位输入。当振荡器复位器件时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时，ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。2.2.3．振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。仿真与调试单击仿真运行开始按钮，原理图开始运行。如2.2图所示。

囂誥0一"囂誥0一"士ff:pf图2.2调试过程中，要注意原件的参数，接地标志，避免出现错误。3软件设计部分此电路有：时钟电路，复位电路，驱动电路，显示电路等部分。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的复位是有外部复位电路来实现的。复位分为上复位和手动复位，我们采用的是手动复位，正常时按下S1键，9脚变为高电平，单片机复位，按键松开，通过电容放电，9脚回到低电平。采用12MHZ的晶振，C=10uf，r1=8.2k，r2=200。时钟电路C1=30pfC2=30pf晶振位12MHZC1C15Qpf□TXTALC2 19图2.4显示电路设计此显示电路采用两位静态数码管显示，用八位串入并出移位寄存器74LS164作为驱动电路，采用共阴极八段数码管原理图示意图如图2.5：从图中可以看出控制线只有两条：1、数据线；2、移位脉冲线。它只占用很少的10口。此为电路图，编程参见附录本次设计的模拟电风扇控制系统设计有三种风种：自然风、常风、睡眠风它们都是按照电机运行的占空比区别的。具有倒计时和摇头功能及信号指示。3.4框图流程二时卄数曙-7?応时时河加IDS匸二时卄数曙-7?応时时河加IDS匸时珈计数觀II1:■LirJtr-JTH^o定时计数器晴。JT-忙时湍0屮断淆标志■&18刃fl"?.V定II：列问汨7■吗V桥止位为1标志1;,为N占心比旳曬求诂刘定时器18刃fl"?.V定II：列问汨7■吗V桥止位为1标志1;,为N占心比旳曬求诂刘定时器T1臼斯稈序■rUFTJEl1'I绘中断定则器TO中斷堆序开屮断?；<_ii-|器1加壯札芒刊吨取反电2'时也!：＜伍疋时器1t'Jli'i；Tib;、总常定时时河减1杪开屮斷吴中脐i讪:i讹观值总结本系统是以单片机AT89C51芯片为核心部件，实现了电风扇系统控制功能，在软件上是花费时间最多的，我们上网找资料，上图书馆，尽可能的了解有关于电风扇的知识。通过这次设计，使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题全面系统的锻炼。使我在单片机的基本原理、单片机应用系统开发过程，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步。本应用系统设计的目的是通过在“单片机原理及应用”课堂上学习的知识，以及查阅资料，培养一种自学的能力。并且引导一种创新的思维，把学到的知识应用到日常生活当中。在设计的过程中，不断的学习，思考和同学间的相互讨论，运用科学的分析问题的方法解决遇到的困难，掌握单片机系统一般的开发流程，学会对常见问题的处理方法，积累设计系统的经验，充分发挥教学与实践的结合。全能提高个人系统开发的综合能力，开拓了思维，为今后能在相应工作岗位上的工作打下了坚实的基础。通过本次课程的设计，不但加深我对在课程上所学到的单片机理论知识的认识和理解，重新让自己认识到了这门学科的在应用方面的广阔前景，并且通过知识与应用于实践的结合更加丰富了自己的知识。扩展了知识面，不但掌握了本专业的相关知识，而且对其他专业的知识也有所了解，而且较系统的掌握单片机应用系统的开发过程，因而自身的综合素质有了全面的提高。经过这次一个较完整的产品设计和制作过程，对于认识到自己在知识方面存在的不足，明确今后的学习方向是非常有益的，为将来的的就业提前打了下坚实的基础。在设计过程中，得到了我的指导老师的悉心指导与帮助，还有其他老师和同学的大力支持和协助，在此一并表示衷心的感谢。致谢课程设计是培养学生综合所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼自身能力的重要培养，是对我们学生能力的具体陪练和考察过程。短短一周的时间，我们做完了我们小组的单片机实验，感触很深，我们小组做的是“电风扇控制系统设计”对我们很有挑战，虽然在别人眼中我们的实验很简单，不过我们还是遇到了很多困难。在这次设计任务中，通过我们三人的共同努力，老师的精心指导，还有和在网上找到的资料，我们主要掌握了动态发光显示数码管的编程，掌握了数据运算的编程方法，这也是编程必须掌握的知识，当然仿真与调试也是一个很重要的环节，也让我们收获良多，这其中就是硬件和软件两部分，虽然我们没有做硬件，但软件的制作与编程我们也做得很认真。你必须对程序的每部分都很熟悉，掌握每句程序的作用，这样你出现问题时才能根据问题改编程序，我们出现问题最多的也是在这个地方，对编程的不全面理解，导致我们不能顺利的完成这个程序任务，当然也有很多细节问题，我们三人小组的第一次合作虽然配合不是很好，但是，在过程中，我们都很努力，尽了全力，这让我们相互之间产生了默契。我很感谢我们小组的另外两位成员，他们让我学到了很多很多，也帮助了我很多，在这里再次感谢他们。通过这次课题设计使我懂得了理论与实践相结合是非常重要的，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己思考的能力，同时在设计中发现自己的不足之处。这次设计的顺利完成，我们更要感谢我们的指导老师，他帮助了我们许多，就是在老师的讲解中，我们才迎刃而解，才对自己的专业知识有所真正的提高，也对自己的实验技术有所提高，对自己有所锻炼，在这里，我们真诚的感谢老师，忠心的谢谢您—老师！参考文献2011年3月第三次印刷周国运主编单片机原理及运用2011年3月第三次印刷.附录#include<reg51.h>#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineoutputP2ucharcodetable1[4]={0xf1,0xf2,0xf4,0xf8};ucharcodetable2[4]={0xf8,0xf4,0xf2,0xf1};ucharcodetable3[10]={0x40,0x79,0x24,0x30,0x19,0x12,0x02,0x78,0x00,0x10};intx,a,b,c,d,y,z;sbitstart=P0A0;sbitstop=P0A1；sbitfrount=P0A2;sbitbehind=P0A3;sbitup=P0A4;sbitdown=P0A5;sbithuang=P3A2;sbitlv=P3A3;sbithong=P3A4;bitstart_fu;bitfrount_fu;bitbehind_fu;sbitsuo0=P3A1;sbitsuo1=P3A0;voidshow();voiddelay(uintx);voidout1();voidout2();voidan_quan();voidmain(){x=20;a=0;b=0;show();an_quan();while(1){if(start==0){start_fu=1;while(start_fu==1){if(frount==0){frount_