智能溫控調速電風扇畢業(yè)論文

1、<p>　　存檔編號_________</p><p><b>　　學士學位論文</b></p><p><b>　　智能溫控調速電風扇</b></p><p>　　系 別 </p><p>　　屆 別

2、 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　學 號 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導老師 </p><p

3、>　　完成日期 </p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　內容摘要1</b></p><p><b>　　關鍵詞1</b></p><p>　　Abstract1</p><

4、;p>　　Key words1</p><p><b>　　1 引言2</b></p><p>　　1.1 電風扇的工作原理2</p><p>　　1.2 電風扇的發(fā)展歷史2</p><p>　　1.3 本課題的目的3</p><p>　　2 系統(tǒng)總體設計4</p>

5、<p>　　2.1 本設計的任務4</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的整體設計結構框圖4</p><p>　　3系統(tǒng)硬件模塊的設計5</p><p>　　3.1 電源模塊的設計5</p><p>　　3.2 單片機系統(tǒng)模塊的設計5</p><p>　　3.3液晶模塊的設計8</p>

6、<p>　　3.4 溫度采集模塊的設計9</p><p>　　3.5電風扇調速電路的設計11</p><p>　　3.6獨立鍵盤模塊的設計13</p><p>　　3.7 系統(tǒng)硬件總體電路13</p><p>　　4 系統(tǒng)軟件的設計14</p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設計總體流程14<

7、;/p><p>　　5 系統(tǒng)制作調試15</p><p>　　5.1 硬件調試15</p><p>　　5.2 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真17</p><p>　　5.3 程序下載19</p><p><b>　　6 結束語19</b></p><p><b>

8、;　　參考文獻20</b></p><p><b>　　致謝21</b></p><p>　　附件1 系統(tǒng)硬件總體電路原理圖24</p><p>　　附件2 智能溫控調速電風扇的總程序清單24</p><p>　　內容摘要：電風扇是給人們帶來涼爽夏天的家用電器，智能溫控調速風扇即可自動根據(jù)室內環(huán)境溫度

9、改變風扇轉速。一般電風扇只有幾檔的人為調速，夏夜溫度下降后人們容易因熟睡而受涼，當溫度升高時，它又不能根據(jù)溫度的變化改變轉速。該電風扇控制系統(tǒng)采用單片機STC12C5A60S2作為控制系統(tǒng)的核心；使用溫度傳感器DS18B20進行室內溫度采集；利用雙向可控硅的特性；通過控制雙向可控硅的導通角實現(xiàn)三檔的調速，并可實現(xiàn)模擬自然風，使風速更符合人的感受，更具人性化；通過軟件和少量硬件實現(xiàn)控制輸出及溫度顯示。</p><p&g

10、t;　　關鍵詞：單片機；溫度控制；雙向可控硅；風扇</p><p>　　Abstract: The electric fan is to bring cool summer home appliances, intelligent temperature control fan can automatically according to the indoor environment temperature ch

11、anging fan speed. General electric fan only a few files for speed, the summer temperature decrease people vulnerable to sleeping and cold, when the temperature rises, it cannot change according to temperature change spee

12、d. The electric fan control system using stc12c5a60s2 as the central processing unit as the core of the cont</p><p>　　Key words:single-chip microcomputer; temperature sensor; temperature- control; fan;</p

13、><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　1.1 電風扇的工作原理</p><p>　　通電線圈在磁場中受力而轉動。能量的轉化形式是：電能主要轉化為機械能，同時由于線圈有電阻，所以不可避免的有一部分電能要轉化為內能。電風扇工作時（假設房間與外界沒有熱傳遞）室內的溫度不僅沒有降低，反而會升高。讓我們一塊來分析一下溫度升高的原因：電

14、風扇工作時，由于有電流通過電風扇的線圈，導線是有電阻的，所以會不可避免的產生熱量向外放熱，故溫度會升高。但人們?yōu)槭裁磿杏X到?jīng)鏊?？因為人體的體表有大量的汗液，當電風扇工作起來以后，室內的空氣會流動起來，所以就能夠促進汗液的急速蒸發(fā)，結合“蒸發(fā)需要吸收大量的熱量”，故人們會感覺到?jīng)鏊?</p><p>　　當電風扇轉動起來以后，扇葉把空氣推向下方。即扇葉對其下方的空氣有向下的力，根據(jù)“物體間力的作用是相互的”可

15、知：空氣對扇葉同時也有向上的力，明確這一點以后，再對電風扇進行受力分析，電風扇在豎直方向上受到3個力的作用，即：豎直向下的重力；豎直向上的豎桿對電風扇的拉力和空氣對電風扇的向上的力。由此可知：此時豎桿對電風扇的拉力一定要比靜止的時候減小。因此，我們完全沒有必要擔心電風扇轉動起來以后會因為承受的力增大而掉下來[1]。</p><p>　　1.2電風扇的發(fā)展歷史</p><p>　　電風扇機械

16、風扇起源于1830年，一個叫詹姆斯·拜倫的美國人從鐘表的結構中受到啟發(fā)，發(fā)明了一種可以固定在天花板上，用發(fā)條驅動的機械風扇。這種風扇轉動扇葉帶來的徐徐涼風使人感到?jīng)鏊?，但得爬上梯子去上發(fā)條，很麻煩。 　　1872年，一個叫約瑟夫的法國人又研制出一種靠發(fā)條渦輪啟動，用齒輪鏈條裝置傳動的機械風扇，這個風扇比拜倫發(fā)明的機械風扇精致多了，使用也方便一些。</p><p>　　1880年，美國人舒樂首次將葉片直

17、接裝在電動機上，再接上電源，葉片飛速轉動，陣陣涼風撲面而來，這</p><p>　　1882年，美國紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動機廠的主任技師休伊?斯卡茨?霍伊拉，最早發(fā)明了商品化的電風扇。第二年，該廠開始批量生產，當時的電扇，是只有兩片扇葉的臺式電風扇。1908年，美國的?？税l(fā)動機及電氣公司，研制成功世界上最早的齒輪驅動左右搖頭的電風扇。這種電風扇防止了不必要的三百六十度轉頭送風，而成為以后銷售的主流。</p

18、><p>　　中國的第一臺電風扇生產自1916年，發(fā)明者楊濟川在上海四川路橫浜橋開辦生產變壓器的工廠，以“中華民族更生”之意，取名為華生電器制造廠，至1925年華生電扇正式投產，很快成為著名品牌。</p><p>　　再此之后電風扇的品種開始日益豐富。臺扇、地扇、吊扇、壁扇，根本不同場合的需求，電風扇不僅從外型到控制方式都有了不少改變。從最開始的旋鈕、按鈕控制方式到之后的觸摸式操作。扇頁材質也

19、從最開始的金屬材質換成塑料材質。</p><p>　　最初的電風扇在控制方面相當呆板，因此不久之后，一種只需要設置好工作時間，就會根據(jù)設置、按時開、按時關的定時風扇并且風靡一時。定時風扇的操作方式也從旋鈕、按鍵到之后的觸摸式操作[2]。</p><p>　　1.3 本課題的目的</p><p>　　隨著科技的進步，經(jīng)濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的提高，家用電器在款式、

20、功能等方面日益求精，并朝著健康、安全、自動化、智能化、人性化節(jié)能等方向發(fā)展。過去的電器不斷的顯露出其不足之處。電風扇作為家用電器的一種，同樣存在類似的問題。</p><p>　　現(xiàn)在電風扇的現(xiàn)狀：大部分只有手動調速，功能單一，存在隱患或不足。比如說人們常常離開后忘記關閉電風扇，浪費電且不說還容易引發(fā)火災，長時間工作還容易損壞電器。再比如說前半夜溫度高電風扇調的風速較高，但到了后半夜氣溫下降，風速不會隨著氣溫變化，

21、容易著涼。之所以會產生這些隱患，其根本原因是缺乏對環(huán)境的檢測。</p><p>　　本課題的目的就是設計一種智能溫控調速電風扇，使電風扇系統(tǒng)朝著自動化、智能化，尤其是節(jié)能的方向發(fā)展。它可以檢測室內溫度，并根據(jù)溫度自動改變電風扇的電機轉數(shù)，實現(xiàn)不同風速的自動轉換，按預設溫度自啟動，低溫停止的功能。該設計實現(xiàn)了家電產品的更新?lián)Q代，提高了產品的附加值。從而迎合人們對健康、安全、節(jié)能減排和綠色環(huán)保的新需求。</p&

22、gt;<p><b>　　2系統(tǒng)總體設計</b></p><p>　　2.1 本設計的任務要求：</p><p>　　1、智能風扇有自動和手動兩種模式功能，可設置選擇； </p><p>　　2、當風扇設置于手動模式，有“高”、“中”、“低”三檔，且具有模擬自然風功能；</p><p>　　3、當風扇設置于

23、自動模式時，當環(huán)境溫度高于風扇設定的自動開機溫度時，風扇自動開啟運轉；當環(huán)境溫度低于風扇設定的自動開機溫度時，風扇不啟動或者停止運轉；</p><p>　　4、自動開機溫度可設置；</p><p>　　2.2 系統(tǒng)的整體設計結構框圖</p><p>　　圖1 系統(tǒng)的整體設計結構框圖</p><p>　　電風扇控制電路系統(tǒng)主要包括：輸入、控制、

24、輸出三大部分7個功能模塊。STC12C5A60S2主控電路模塊，+5V穩(wěn)壓電源模塊，溫度檢測模塊，功能按鍵，溫度顯示模塊，可控硅模塊，風扇。各模塊間的關系如圖所示。</p><p>　　控制電路的設計采用STC12C5A60S2單片機作為主要控制芯片，使用溫度傳感器DS18B20 進行溫度采集，把采集到的室內溫度送到單片機，通過單片機進行判斷，根據(jù)判斷的結果控制相應引腳輸出高電平或低電平，從而控制可控硅電路，達到

25、控制電風扇轉動或停止的目的；雙向可控硅用來實現(xiàn)對電風扇的自動控制；lcd1602用于顯示當前的溫度，電風扇運行的檔位和工作模式。</p><p>　　3 系統(tǒng)硬件模塊的設計</p><p>　　3.1電源模塊的設計</p><p>　　直流穩(wěn)壓電源作為直流能源的提供者，在電路中起關鍵作用，因此對電源的要求比較高，尤其體現(xiàn)在電源紋波系數(shù)和輸出電流能力的要求。如果電源沒

26、有達到設計的要求，將直接影響系統(tǒng)的正常工作和使用壽命。</p><p>　　一般的三端穩(wěn)壓集成塊穩(wěn)壓效果較好，紋波系數(shù)小，單個穩(wěn)壓集成塊可以達到1.5A的大電流輸出。+5v直流穩(wěn)壓電源工作流程:220V交流電經(jīng)變壓器降壓、通過橋式整流器KBP307整流，470μF電解電容和0.1μF瓷片電容輸入濾波、經(jīng)三端穩(wěn)壓器L7805穩(wěn)壓，通過10μF電解電容和0.1μF的瓷片電容輸出濾波。其原理圖如圖2所示。</p&

27、gt;<p>　　圖2 直流+5穩(wěn)壓電源原理圖</p><p>　　3.2 單片機系統(tǒng)模塊的設計</p><p>　　3.2.1 STC12C5A60S2單片機的簡介 </p><p>　　STC12C5A60S2系列單片機是STC生產的單時鐘機器周期的單片機，是高速、低功耗、超抗干擾的新一代8051單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，但速度快8-

28、12 倍。內部集成MAX80專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換(250K/S，25萬次/秒)，針對電機控制，強干擾場合。</p><p>　　STC12C5A60S2的主要特性：</p><p>　　(1)增強型8051CPU，1T，單時鐘/機器周期，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051； </p><p>　　(2) 工作電壓：STC12C5A60S2系列

29、工作電壓:5.5V - 3.5V；</p><p>　　(3)工作頻率范圍:0～35MHz，相當于普通8051的0～420MHz</p><p>　　(4)用戶應用程序空間60K字節(jié)；片上集成1280字節(jié)RAM；</p><p>　　(5) I/O口36/40/44，復位后為:準雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口) ，可設置成四種模式:準雙向口/弱上拉，強推挽

30、/強上拉，僅為輸入/高阻，開漏。每個I/O口驅動能均可達到20mA，但整個芯片最大不要超過120mA； </p><p>　　(6) ISP(在系統(tǒng)可編程)/ IAP(在應用可編程)，無需專用編程器，無需專用仿真器 可通過串口(P3.0/P3.)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片； </p><p>　　(7)有EEPROM功能；</p><p><b>

31、　　(8)看門狗；</b></p><p>　　(9)內部集成MAX810專用復位電路(外部晶體12M以下時，復位腳可直接1K電阻到地)；</p><p>　　(10) 時鐘源:外部高精度晶體/時鐘，內部R/C振蕩器(溫漂為±5%到±10%以內) 用戶在下載用戶程序時，可選擇是使用內部R/C振蕩器還是外部晶體/時鐘，常溫下內部R/C振蕩器頻率為:50V單片機

32、為:11MHz ～ 7MHz，精度要求不高時，可選擇使用內部時鐘，但因為有制造誤差和溫漂，以實際測試為準； </p><p>　　(11)共4個16位定時器， 兩個與傳統(tǒng)8051兼容的定時器/計數(shù)器，16位定時器T0和T1，沒有定時器2，但有獨立 波特率發(fā)生器做串行通訊的波特率發(fā)生器，再上2路PCA模塊可再實現(xiàn)2個16位定時器； </p><p>　　(12) 外部中斷I/O口7路，傳統(tǒng)的

33、下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，新增支持上升沿中斷的PCA模塊，Power Down模式可由外部中斷喚醒，INT0/P3.2，INT1/P3.3，T0/P3.4，T1/P3.5，RXD/P3.0， CCP0/P1.3， CCP/P1.4；</p><p>　　(13) PWM(2路)/ PCA(可編程計數(shù)器陣列，2路) </p><p>　　---也可用來當2路D/A使用 </p>

34、<p>　　---也可用來再實現(xiàn)2個定時器 </p><p>　　---也可用來再實現(xiàn)2個外部中斷(上升沿中斷/下降沿中斷均可分別或同時支持)； </p><p>　　(14) 8路10位A/D轉換，轉換速度可達每秒鐘25萬次； </p><p>　　(15) STC12C5A60S2有雙串口， RxD2/P1.2，TxD2/P1.3； </p

35、><p>　　(16)工作溫度范圍:-40～+85 ℃；</p><p>　　(17)封裝: PDIP-40，I/O口不夠時，可用2到3根普通I/O口線外接74HC64/65/595(均可級聯(lián))來擴展I/O口， 還可用A/D做按鍵掃描來節(jié)省I/O口，或用雙CPU，三線通信，還多了串口[3]；</p><p>　　3.2.2 單片機時鐘電路的設計</p>&

36、lt;p>　　時鐘是時序的基礎，STC12C5A60S2單片機內部有一個構成振蕩器的高增益反向放大器，它的輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為引腳XTAL2。這兩個引腳跨接石英晶體振蕩器和微調電容，構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。本設在XTAL1和XTAL2跨接晶振Y1和微調電容C1，C2。電容選22pf，晶振頻率選擇12MHz。 </p><p>　　由石英晶體構成的振蕩器產生的脈沖頻率很穩(wěn)定且速率很高，且電路

37、簡單。單片機時鐘電路的設計原理圖如圖3示。</p><p>　　圖3單片機時鐘電路的設計原理圖 圖4單片機復位電路原理圖</p><p>　　3.2.3單片機復位電路的設計</p><p>　　復位是單片機的初始化操作，除了進入系統(tǒng)的正常初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵以重新啟動。

38、單片機復位電路設計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工作的可靠性。</p><p>　　STC12C5A60S2芯片的第9腳RESET是復位信號的輸入端，復位信號時高電平有效，有效時間應持續(xù)2個機器周期以上，若使用頻率為12MHz的晶振，則復位信號持續(xù)時間超過2µs才能完成復位操作。</p><p>　　圖4示為上電自動復位電路，只要VCC上升時間不超過1ms，通過在VCC和RESET引

39、腳之間加一個10µf的電容，上電瞬間，電容充電電流最大，電容相當于短路，RESET端為高電平，自動復位；電容兩端的電壓達到電源電壓時，電容充電電流為零，電容相當于開路，RESET端為低電平，程序正常運行。</p><p>　　3.3 液晶顯示模塊</p><p>　　3.3.1 LCD1602的簡介</p><p>　　1602液晶也叫1602字符型液晶

40、它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號等的點陣型液晶模塊它有若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符。每位之間有一個點距的間隔每行之間也有間隔起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以他不能顯示圖形。</p><p>　　LCD1602的特性：</p><p>　　(1) +5V電壓，對比度可調； </p><p>　　(2) 內含

41、復位電路； </p><p>　　(3)提供各種控制命令，如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能； </p><p>　　(4)有80字節(jié)顯示數(shù)據(jù)存儲器DDRAM；</p><p>　　(5)內建有192個5X7點陣的字型的字符發(fā)生器CGROM；</p><p>　　(6)8個可由用戶自定義的5X7的字符發(fā)生器CGRAM[4]；&l

42、t;/p><p>　　3.3.2液晶顯示模塊的設計</p><p>　　本設計通過單片機控制lcd1602顯示室內溫度及電風扇的檔位。LCD1602第3腳VO為液晶顯示器對比度調整端，接正電源時對比度最弱，接地時對比度最高，對比度過高時會產生“鬼影”，使用時可以通過一個10K的電位器調整對比度。第4腳RS為寄存器選擇，高電平時選擇數(shù)據(jù)寄存器、低電平時選擇指令寄存器。第5腳R/W為讀寫信號線，高

43、電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。當RS和R/W共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平R/W為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平R/W為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。第6腳E端為使能端，當E端由高電平跳變成低電平時，液晶模塊執(zhí)行命令。如圖所示P0口接lcd1602的八位數(shù)據(jù)接口，P2.5、P2.6、P2.7分別接LCD1602的RS、RW、EN端，液晶顯示電路的設計原理圖如圖5所示。</p><p>

44、;　　圖5 液晶顯示電路原理圖</p><p>　　3.4溫度采集模塊的設計</p><p>　　3.4.1 DS18B20的簡介</p><p>　　DS18B20溫度傳感器是美國DALLAS半導體公司最新推出的一種改進型智能溫度傳感器，與傳統(tǒng)的熱敏電阻等測溫元件相比，它能直接讀出被測溫度，并且可根據(jù)實際要求通過簡單的編程實現(xiàn)9～12位的數(shù)字值讀數(shù)方式。<

45、/p><p>　　DS18B20測溫原理如圖6所示。圖中低溫度系數(shù)晶振的振蕩頻率受溫度影響很小，用于產生固定頻率的脈沖信號送給計數(shù)器1。高溫度系數(shù)晶振 隨溫度變化其振蕩率明顯改變，所產生的信號作為計數(shù)器2的脈沖輸入。計數(shù)器1和溫度寄存器被預置在－55℃所對應的一個基數(shù)值。計數(shù)器1對 低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行減法計數(shù)，當計數(shù)器1的預置值減到0時，溫度寄存器的值將加1，計數(shù)器1的預置將重新被裝入，計數(shù)器1重 新開

46、始對低溫度系數(shù)晶振產生的脈沖信號進行計數(shù)，如此循環(huán)直到計數(shù)器2計數(shù)到0時，停止溫度寄存器值的累加，此時溫度寄存器中的數(shù)值即 為所測溫度。圖3中的斜率累加器用于補償和修正測溫過程中的非線性，其輸出用于修正計數(shù)器1的預置值[5]。</p><p>　　圖6 DS18B20測溫原理圖</p><p>　　DS18B20的性能特點如下：</p><p>　　(1)獨特的單

47、線接口僅需要一個端口引腳進行通信；</p><p>　　(2)多個DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，實現(xiàn)多點組網(wǎng)功能；</p><p>　　(3)無須外部器件；</p><p>　　(4)可通過數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍為3.0~5.5Ｖ；</p><p><b>　　(5)零待機功耗；</b></p>&l

48、t;p>　　(6)溫度以9或12位數(shù)字；</p><p>　　(7)用戶可定義報警設置；</p><p>　　(8)報警搜索命令識別并標志超過程序限定溫度（溫度報警條件）的器件；</p><p>　　(9)負電壓特性，電源極性接反時，溫度計不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作； </p><p>　　DS18B20 用于采集溫度，并將采集到

49、的溫度傳送給單片機。DS18B20可以采用兩種方式供電，一種是寄生電源供電方式，單片機端口接單線總線，為保證在有效的DS18B20時鐘周期內提供足夠的電流，可用一個MOSFET管來完成對總線的上拉；另一種是采用電源供電方式。DS18B20的2腳為數(shù)字信號輸入/輸出端，此管腳必須接上拉電阻，使其在無數(shù)據(jù)傳輸時一直處于高電平狀態(tài)，以此保持信號的穩(wěn)定傳輸；1腳為電源地；3腳為外接供電電源輸入端。單片機根據(jù)溫度作相應處理，并輸出處理結果。溫度采

50、集電路如圖7所示。</p><p>　　圖7 溫度采集電路原理圖</p><p>　　3.5 電風扇調速電路的設計</p><p>　　3.5.1 MOC3063的簡介</p><p>　　MOC3063光點雙向可控硅驅動器是美國摩托羅拉公司最近推出的光電新器件。該系列器件的特點是大大加強了靜態(tài)dv/dt的能力，保證了電感負載穩(wěn)定的開

51、關性能。由于輸入和輸出采用光電隔離，絕緣電壓可達7500V。</p><p>　　MOC3063最大觸發(fā)電流為5mA。MOC3063可以用來驅動工作電壓為220V的交流雙向可控硅。當交流負載電流較小時，如200mA以下，也可以直接用它帶負載[6]。MOC3061采用雙列直插6引腳封裝形式，引腳</p><p>　　及內部結構如圖8所示。器件由輸入、輸出兩部分組成。1、2腳為輸入端，輸出級是

52、一個砷化鎵紅外發(fā)光二級管，該二極管在5 mA正向電流作用下，發(fā)出足夠的紅外光，觸發(fā)輸出部分。3、5腳為空腳，4、6腳為輸出端，輸出具有過零檢測的光控雙向可控硅。當紅外發(fā)光二級管發(fā)射紅外光時，雙向可控硅觸發(fā)導通。</p><p>　　圖8 MOC3063引腳及內部結構</p><p>　　3.5.2 可控硅觸發(fā)電路</p><p>　　可控硅觸發(fā)電路如圖9所示，圖中光

53、電耦合器MOC3063的作用是為了使強電和弱電隔離, 以保障使用安全。R6 為限流電阻，使輸入的LED電流為5mA。R4是雙向可控硅的門極電阻，當可控硅靈敏度較高時，門極阻抗也很高，并上R2 可提高抗干擾能力。R2 是觸發(fā)功率雙向可控硅的限流電阻，其值由交流電網(wǎng)電壓峰值及觸發(fā)器輸出端允許重復沖擊電流峰值決定。由于電風扇為感性負載, 所以需要用R3和C7組成組成浪涌吸收電路電路來吸收可控硅關斷瞬間產生的高電壓, 以使可控硅不被擊穿。<

54、;/p><p>　　圖9 可控硅驅動電路</p><p>　　3.5.3 可控硅調速原理</p><p>　　當兩個陽極存在一定電壓差時, 在門極施加一個觸發(fā)信號, 雙向可控硅將導通。導通后, 如果陽極兩端電壓低于導通電壓或者電壓反向, 雙向可控硅將截止。使用單片機輸出可調脈沖電壓信號，通過改變矩形脈沖的占空比，使輸出端有效電壓值發(fā)生改變，從而改變電風扇的轉速。<

55、;/p><p>　　3.6 獨立式按鍵模塊的設計</p><p>　　獨立式按鍵是直接用I/O口線構成的單個按鍵電路，其特點是每個按鍵單獨占用一根I/O口線，每個按鍵的工作不會影響其它I/O口線的狀態(tài)。獨立式按鍵的設計如圖10示。機械式按鍵再按下或釋放時，由于機械彈性作用的影響，通常伴隨有一定時間的觸點機械抖動，然后其觸點才穩(wěn)定下來。其抖動過程如圖11示，抖動時間的長短與開關的機械特性有關，

56、一般為5～10 ms。鍵抖動會引起一次按鍵被誤讀多次。為確保CPU對鍵的一次閉合僅作一次處理，必須去除鍵抖動。在鍵閉合穩(wěn)定時讀取鍵的狀態(tài)，并且必須判別到鍵釋放穩(wěn)定后再作處理[7]。</p><p>　　圖10 按鍵模塊的設計 圖11機械式按鍵抖動過程</p><p>　　3.7系統(tǒng)硬件總體電路</p><p>　　系統(tǒng)硬件總

57、體電路如附件1所示，包括：STC12C5A60S2主控電路模塊，+5V穩(wěn)壓電源模塊，溫度檢測模塊、獨立鍵盤模塊，液晶顯示模塊，雙向可控硅光耦模塊， 雙向可控硅模塊等。</p><p>　　溫度檢測系統(tǒng)由DS18B20溫度傳感器對實時環(huán)境溫度的檢測來實現(xiàn)，電風扇啟動的溫度下限由獨立式鍵盤模塊設置，單片機主控電路通過判斷輸入變量的值來控制電風扇啟動停止，檔位變換，溫度的實時顯示等。</p><p&

58、gt;<b>　　4 系統(tǒng)軟件的設計</b></p><p>　　4.1 系統(tǒng)軟件設計總體流程</p><p>　　圖12系統(tǒng)軟件設計總體流程圖</p><p>　　系統(tǒng)軟件設計總體流程圖如圖12所示，風扇啟動的最低溫度為t0，單片機向DS18B20 發(fā)送溫度轉換命令，讀取已轉換的溫度值及風扇運行模式并作出相應處理：自動模式，當溫度高于t0時，

59、風扇電路導通，風扇轉動并隨溫度改變轉速;當溫度低于t0時，風扇電路不通電，風扇不轉； 自然風模式，通過單片機控制改變輸出的PWM波占空比，經(jīng)可控硅控制電路，從而控制電風扇轉速，實現(xiàn)風速風速由低到高循環(huán)；模擬自然風；手動模式，在手動模式下，可通過按鍵實現(xiàn)風扇的三檔變速。風扇系統(tǒng)采用額定電壓為220 V、額定功率45 W、直徑為25 cm 的風扇作為負載，實現(xiàn)風扇的自動啟停并隨溫度變化自動調速，同時在液晶顯示屏上顯示當前溫度。</p&

60、gt;<p><b>　　5 系統(tǒng)制作調試</b></p><p><b>　　5.1 硬件調試</b></p><p>　　5.1.1硬件調試 方法</p><p>　　當硬件設計從布線到焊接安裝完成之后，就開始進入硬件調試階段，調試大體分為以下幾步：</p><p>&

61、lt;b>　　(1)檢查電路</b></p><p>　　焊接好電路后，必須先認真檢查電路連線是否有錯誤。對照電路圖，按一定的順序逐級對應檢查。特別要注意檢查電源是否接錯，電源與地是否有短路，二極管方向和電解電容的極性是否接反，集成電路和晶體管的引腳是否接錯，觀察焊點是否牢固，應特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯誤，必要時利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。</p&g

62、t;<p><b>　　(2)排除電源故障</b></p><p>　　在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，檢查VCC與GND之間電位，輸出啊電壓在 5V～4.8V之間屬正常。</p><p><b>　　(3)通電觀察：</b></p><p>

63、　　一定要確定電路板電源端無短路現(xiàn)象后，才能給電路接通電源。電源一經(jīng)接通，不要急于用儀器觀測波形和數(shù)據(jù)，而是要觀察是否有異?，F(xiàn)象，如冒煙、異常氣味、放電的聲光、元器件發(fā)燙等。如果有，不要驚慌失措，而應立即關斷電源，待排除故障后方可重新接通電源。然后，再測量每個集成塊的電源引腳電壓是否正常，以確信集成電路是否已通電工作。</p><p><b>　　(4) 指標測試</b></p>

64、<p>　　在電路調試正常之后，開始根據(jù)設計要求電路的進行測試。測試并記錄測試數(shù)據(jù)，對測試數(shù)據(jù)進行分析，最后作出測試結論，以確定電路是否符合設計要求。如有不符，則應仔細檢查問題所在。因此，要求在設計的全過程中，要認真、細致，考慮問題要更周全。</p><p>　　5.1.2硬件電路中常用的抗干擾設計方法</p><p>　　在電路設計階段，采取的抗干擾措施主要有以下幾個方面：

65、</p><p>　　(1)抑制干擾源:抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的du/dt，di/dt。這是抗干擾設計中最優(yōu)先考慮和最重要的原則，常常會起到事半功倍的效果。減小干擾源的du/dt主要是通過在干擾源兩端并聯(lián)電容來實現(xiàn)；減小干擾源的di/dt則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實現(xiàn)。常見的抑制干擾源的方法主要有以下幾個方面：</p><p>　　a.布線時避免90度折線

66、，減少高頻噪聲發(fā)射</p><p>　　b. 繼電器線圈增加續(xù)流二極管，消除斷開線圈時產生的反電動勢干擾。僅加續(xù)流二極管會使繼電器的斷開時間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時間內可動作更多的次數(shù)。</p><p>　　c. 在繼電器接點兩端并接火花抑制電路(一般是RC串聯(lián)電路，電阻一般選幾K到幾十K，電容選O.O1uF)，減小電火花影響。</p><p>　　d.

67、 給電機加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。</p><p>　　e. 電路板上每個IC要并接一個O.OluF——O.1uF高頻電容，以減小IC對電源的影響。</p><p>　　f. 可控硅兩端并接RC抑制電路，減小可控硅產生的噪聲。</p><p>　　(2)切斷干擾傳播路徑：按干擾的傳播路徑可分為傳導干擾和輻射干擾兩類。所謂傳導干擾是指通過導線傳播到敏感器

68、件的干擾。高頻干擾噪聲和有用信號的頻帶不同，可以通過在導線上增加濾波器的方法切斷高頻干擾噪聲的傳播，有時也可加隔離光耦來解決。電源噪聲的危害最大，要特別注意處理。</p><p>　　所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器件的干擾。一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距，用地線把它們隔離和在敏感器件上加蔽罩[8] 。</p><p>　　切斷干擾傳播路徑的常用措施如下：</p&g

69、t;<p>　　a.充分考慮電源對單片機的影響。電源做得好，整個電路的抗干擾就 解決了一大半。許多單片機對電源噪聲很敏感，要給單片機電源加濾波電路或穩(wěn)壓器，以減小電源噪聲對單片機的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成π形濾波電路，當然條件要求不高時也可用100Ω電阻代替磁珠。</p><p>　　b.如果單片機的I/O口用來控制電機等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間應加隔離（增加π形濾波電路）。<

70、;/p><p>　　c. 注意晶振布線。晶振與單片機引腳盡量靠近，用地線把時鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼接地并固定。</p><p>　　d. 電路板合理分區(qū)，如強、弱信號，數(shù)字、模擬信號。盡可能把干擾源（如電機、繼電器）與敏感元件（如單片機）遠離。</p><p>　　e. 用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離。數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點接于電源地。A/D、D/A芯片布線也以此

71、為原則。</p><p>　　f. 單片機和大功率器件的地線要單獨接地，以減小相互干擾。 大功率器件盡可能放在電路板邊緣。</p><p>　　g. 在單片機I/O口、電源線、電路板連接線等關鍵地方使用抗干擾元件如磁珠、磁環(huán)、電源濾波器、屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能[9]。</p><p>　　5.2 系統(tǒng)軟件程序的編譯與仿真</p><p

72、>　　本設計的電風扇控制電路使用Keil uvision集成開發(fā)環(huán)境對程序代碼進行編程、調試和仿真。  Keil uVision是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，使用接近于傳統(tǒng)c語言的語法來開發(fā)，與匯編相比，C語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用，而且大大的提高了工作效率和項目開發(fā)周期，它還能嵌入?yún)R編，可以在關鍵的位置嵌入，使程序達到接

73、近于匯編的工作效率。KEILC51標準C編譯器為8051微控制器的軟件開發(fā)提供了C語言環(huán)境，同時保留了匯編代碼高效，快速的特點。C51已被完全集成到uVision2的集成開發(fā)環(huán)境中，這個集成開發(fā)環(huán)境包含：編譯器，匯編器，實時操作系統(tǒng)，項目管理器，調試器。uvision IDE可為它們提供單一而靈活的開發(fā)環(huán)境。</p><p><b>　　5.2.1程序編譯</b></p>&l

74、t;p>　　利用Keil uvision軟件進行編譯，打開Keil uvision軟件后把所要編譯的工程，并設置目標工程選項，然后單擊Build target命令對源程序文件進行編譯。如果出現(xiàn)警告或者錯誤，就必須去修改使程序正確，直至程序編譯成功。編譯結果如圖13所示。</p><p>　　圖13 單片機程序編譯結果圖</p><p><b>　　5.2.2程序調試<

75、/b></p><p>　　源程序編譯通過，只表明了程序的語法正確，并不能保證程序能正常運行，還需要該改程序的邏輯功能進行調試。</p><p>　　使用用Keil軟件對其調試。首先，打開已經(jīng)編譯的單片機項目，選擇Debug下的start/stop Debug Session,進入調試程序工作模式，重復點擊該選項可實現(xiàn)在編輯模式和調試模式之間進行切換。</p><

76、p>　　程序調試時，可單步執(zhí)行或連續(xù)執(zhí)行。連續(xù)執(zhí)行時，程序執(zhí)行速度很快，可以看到程序執(zhí)行的總體效果，但如果程序出錯，就難以確認出錯的具體地方。單步執(zhí)行則可以每條指令的執(zhí)行結果，找出程序錯誤所在，但耗時長。因此，用戶可以先采用連續(xù)執(zhí)行，對懷疑或容易出錯的地方執(zhí)行單步調試。某一些程序只有在特定條件下才會被執(zhí)行，此時可采用斷點設置，可在某一程序行設置斷點，設置好斷點后連續(xù)運行程序，一但執(zhí)行該程序立即停止，這樣就可以觀察有關的變量值，以確

77、定問題所在[10]。</p><p><b>　　5.3程序下載</b></p><p>　　下載是指把用戶的應用程序經(jīng)過編譯后生產的HEX文件下載到單片機程序存儲器中的過程。下載后用戶的應用程序將長期保存在程序存儲器中，系統(tǒng)掉電后程序也不會丟失。STC12C5A60S2支持在線ISP下載，通過PC機上的ISP程序下載軟件將HEX文件經(jīng)下載電纜寫入單片機的程序存儲器中

78、。電風扇控制電路的總程序清單見附件。</p><p><b>　　6結束語</b></p><p>　　論文對電風扇作了簡要的介紹，利用STC12C5A60S2 單片機為主要的控制件，結合DS18B20 溫度傳感器和BT138雙向可控硅，成功地控制了額定電壓為220V、額定功率為45W、直徑為25cm 的風扇的自動啟停及自動調速等;特別在軟件設計中，采用了外部中斷和定

79、時中斷的方式。當溫度改變時，根據(jù)當前溫度自動改變轉速，起到一定的節(jié)能效果，方便了人們的生活。實驗表明，本系統(tǒng)原理簡單，工作穩(wěn)定，成本低，在自動化控制系統(tǒng)中有較高的應用價值。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]王振德，石溪，吳昊.等現(xiàn)代科技百科全說.桂林.廣西師范大學出版社2006,9.123-125</p><

80、p>　　[2] 王倫.電風扇原理與維修技術[M] . 北京:新時代出社,1999.8-12</p><p>　　[3] 陳桂友,增強性8051實用開發(fā)技術.北京:北京航天航空大學出版社2009,8:6-7.</p><p>　　[4]毛學軍,沙祥.液晶模塊應用.北京：電子工業(yè)出版社,2010,5:22-25</p><p>　　[5]廖琪梅,韓彬,楊文昭等.

81、基于單總線器件DS18B20的溫度測量儀[J]. 國外電子元器件, 2008 (2) :24-26.</p><p>　　[6]劉同法,陳忠平,彭繼衛(wèi),眭仁.單片機外圍接口電路與工程實踐. 北京:北京航空航天大學出版社,2009,3:598-564</p><p>　　[7] 謝自美.電子線路設計·實驗·測試[M].武漢:華中科技大學出版社,2000,7:31-32.&

82、lt;/p><p>　　[8] 王港元.電工電子實踐指導[M].南昌:江西科學技術出版社（第三版）[M],2003,1:292-293.</p><p>　　[9]馬忠梅,籍順心等.單片機的C語言應用程序設計[M].北京:北京航空航天大學出版社,2003,11:224-225.</p><p>　　[10]陳小忠,黃寧等.單片機接口技術實用子程序[M].北京:人民郵電出

83、版社,2005,9:206-207.</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本畢業(yè)設計是在 老師的親切關懷和悉心指導下完成的。老師在論文的選題和內容的指導及論文的撰寫全過程中，都給予我以精心指導和孜孜不倦的教誨。謹此向表示誠摯的感謝，并送去學生的真誠祝福。</p><p>　　在這里還要衷心地感謝 的所

84、有老師，在四年的學習過程中給予我許多幫助和指導。同時向所有關心我同學和朋友表示衷心的感謝，當我遇到困難時，是他們的幫助給了我戰(zhàn)勝困難的力量和勇氣。</p><p>　　最后，我再次向我百忙之中評閱本論文的答辯委員會的各位老師致以最誠摯的謝意！</p><p>　　附錄1 系統(tǒng)硬件總體電路原理圖</p><p>　　附件2 智能溫控調速風扇的設計總程序清單</p

85、><p><b>　　/*頭文件*/</b></p><p>　　#include <reg52.h></p><p>　　#include <Button.h></p><p>　　#include <intrins.h></p><p>　　#include &

86、lt;DS18B20.h></p><p>　　#include <LCD1602.h> </p><p>　　sfr CCON = 0xD8; //PCA控制寄存器</p><p>　　sfr CMOD = 0xD9; //PCA模式寄存器</p><p>　　sfr CCAPM0 = 0xDA;

87、 //PCA模塊0模式寄存器,模塊0對應P1.3/CEX0/PCA0/PWM0 </p><p>　　sfr CCAPM1 = 0xDB; //PCA模塊1模式寄存器,模塊1對應P1.4/CEX1/PCA1/PWM1</p><p>　　sfr CL = 0xE9; //PCA 定時寄存器 低位</p><p>　　sfr CH

88、= 0xF9; //PCA 定時寄存器 高位</p><p>　　sfr CCAP0L = 0xEA; //PCA模塊0的 捕獲寄存器 低位</p><p>　　sfr CCAP0H = 0xFA; //PCA模塊0的 捕獲寄存器 高位</p><p>　　sfr CCAP1L = 0xEB; //PCA模塊1的 捕獲寄存器 低位</p>

89、;<p>　　sfr CCAP1H = 0xFB; //PCA模塊1的 捕獲寄存器 高位</p><p>　　sfr PCA_PWM0 = 0xF2; //PCA PWM 模式輔助寄存器0</p><p>　　sfr PCA_PWM1 = 0xF3; //PCA PWM 模式輔助寄存器1</p><p>　　sbit CF = 0

90、xDF; //PCA計數(shù)溢出標志位</p><p>　　sbit CR = 0xDE; //PCA計數(shù)器 運行控制位</p><p>　　sbit CCF1 = 0xD9; //PCA模塊1中斷標志</p><p>　　sbit CCF0 = 0xD8; //PCA模塊0中斷標志</p><p>　　/*defin

91、es-------------------------------------------------------------------*/</p><p>　　#define Time0_TH 0xb1 //定義計數(shù)器0計數(shù)寄存器裝載的高8位值，可自行修改</p><p>　　#define Time0_TL 0xe0 //定義計數(shù)器0計數(shù)寄存器裝載的低8位值，可自

92、行修改</p><p>　　#define Time1_TH 0xb1 //定義計數(shù)器0計數(shù)寄存器裝載的高8位值，可自行修改</p><p>　　#define Time1_TL 0xe0 //定義計數(shù)器0計數(shù)寄存器裝載的低8位值，可自行修改</p><p>　　#define State_Auto 0 //定義空閑狀態(tài)</

93、p><p>　　#define State_Menu 1 //定義手動狀態(tài)</p><p>　　#define State_Natural 2 //定義關機狀態(tài)</p><p>　　#define State_Off 3 //定義關機狀態(tài)</p><p>　　#define State_NaturalOne

94、 0 //定義關機狀態(tài)//</p><p>　　#define State_NaturalTwo 1 //定義關機狀態(tài)//</p><p>　　#define State_NaturalThree 2 //定義關機狀態(tài)//</p><p>　　#define State_NaturalFour 3 //定義關機狀態(tài)//</p>

95、<p>　　/*variable-------------------------------------------------------------------*/</p><p>　　unsigned char Button_Value; //定義按鍵狀態(tài)值變量</p><p>　　unsigned char Temperature_Valu

96、e; //定義溫度變值量</p><p>　　unsigned char State_Switch; //定義功能狀態(tài)變量</p><p>　　unsigned char State_NaturalModel; //定義自然風狀態(tài)變量</p><p>　　unsigned int SweepInterval_Tempe

97、rature; //定義溫度掃描時間變量</p><p>　　unsigned char SweepInterval_Button; //定義按鍵掃描時間變量</p><p>　　unsigned int SweepInterval_RefreshTime; //定義自然風間隔時間變量</p><p>　　bit Flag_Temperature

98、 = 0; //定義溫度掃描更新標志變量</p><p>　　bit Flag_Button = 0; //定義按鍵掃描更新標志變量</p><p>　　bit Flag_Model = 0; //定義模式掃描更新標志變量</p><p>　　bit Flag_Natural = 0; //定義自然風標志變量</p><

99、;p>　　/***************************************************************************** </p><p>　　函數(shù)名稱：time0_initialization(void)</p><p>　　函數(shù)功能：定時器0初始化函數(shù)</p><p><b>　　入口參數(shù)：無 <

100、;/b></p><p><b>　　出口參數(shù)：無 </b></p><p>　　******************************************************************************/ </p><p>　　void time0_initialization(void)</p&

101、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x21; //T0,工作方式1</p><p>　　TH0=Time0_TH; //裝載脈沖寬度高8位值</p><p>　　TL0=Time0_TL; //裝載脈沖寬度高8位值</p&g

102、t;<p>　　TR0=1; //開啟T0定時器</p><p>　　ET0=1; //允許T0定時器中斷 </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/**********************************

103、********************************************* </p><p>　　函數(shù)名稱：Time1_Initialization(void)</p><p>　　函數(shù)功能：定時器1初始化函數(shù)</p><p>　　備 注：定時器工作于方式1，定時器計數(shù)寄存器16位全部用于計數(shù) </p><p>　　**

104、******************************************************************************/ </p><p>　　void Time1_Initialization(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TMOD=0x11; /

105、/T1,工作方式1</p><p>　　TH1=Time1_TH; //裝載定時器0寄存器高8位值</p><p>　　TL1=Time1_TL; //裝載定時器0寄存器低8位值</p><p>　　TR1=1; //開啟T1定時器</p><p>　　ET1=1; //允許

106、T1定時器中斷</p><p>　　EA=1; //開啟總中斷允許</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************************************************************************** </p><p

107、>　　函數(shù)名稱：PWM_initialization(void)</p><p>　　函數(shù)功能：定時器0初始化函數(shù)</p><p><b>　　入口參數(shù)：無 </b></p><p><b>　　出口參數(shù)：無 </b></p><p><b>　　備 注： </b>

108、</p><p>　　******************************************************************************/ </p><p>　　void PWM_initialization(void)</p><p><b>　　{</b></p><p>　

109、　CCON = 0x00; //</p><p>　　CL = 0x00; //</p><p>　　CH = 0x00; //</p><p>　　CMOD = 0x0e; //</p><p>　　CCAP1L = 0x00; //</p><p>　　CCAP1H

110、= 0x00; //</p><p>　　PCA_PWM1 = 0x00; //</p><p>　　CCAPM1 = 0x42; //</p><p>　　CR = 0x01; // </p><p><b>　　}</b></p><p>　　/***************

111、************************************************************** </p><p>　　函數(shù)名稱：LCD1602_DisplayTemperature(void)</p><p><b>　　輸入?yún)?shù)：void</b></p><p><b>　　輸出參數(shù)：void</

112、b></p><p>　　函數(shù)功能：在LCD1602制定位置上顯示當前溫度</p><p>　　*****************************************************************************/</p><p>　　void LCD1602_DisplayTemperature(void)</p&

113、gt;<p><b>　　{</b></p><p>　　EA = 0; //關閉總中斷</p><p>　　Temperature_Value = DS18B20_ReadTemperature();</p><p>　　LCD1602_DisplayTwoNumber(12,0,Temperature_Value);</