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单片机实训报告 -智能风扇的设计 姓名：周高才 学号：090101432 班级：电气四班1. 设计方案1.1总体方案本设计中以MCS51单片机为核心,智能电风扇控制系统，是指通过按键输入操作信号，将电风扇的直流电机作为被控制对象，由单片机分析所接收到的数字操作信号并发出相应控制指令，以使控制模块对风扇电机进行启动、调速、以及制动的控制操作。从而达到通过简单的按键操作就能实现自动调整风力大小之效果;同时通过数码显示器显示数字反应只能风扇所处工作状态。1.2调速设计规则风类有“常风”、“自然风”、“睡眠风”，风类的调节以按键1每按一次当前风类调换一次，以“初始状态”“自然风” “常风” “睡眠风”“初始状态”形式循环调节，并采用PWM实现调速；而时间的调节以按键2每按一次，时间增加 10秒“-”“010”“050”“100”“110” “450”“000”的形式循环调节。1.3显示设计规则用4位数码管实时显示风扇的工作状态，最高位显示风类：“初始状态”显示“0”、“自然风”显示“1”、“常风”显示“2”、“睡眠风”显示“3”；第2位显示分钟，第3和第4位显示定时时间，以动态倒计时的形式显示剩余时间，无定时显示“000”。其中，“-”表示非定是状态，此状态可以没有时间限制的让风扇工作；而其它状态时是定时状态，定时器会被启动。分别用两个电机来分别模拟电风扇电机和模拟风扇摇头机构。2.硬件设计2.1总体硬件设计2.1.1系统示意图2.1.2总体硬件图2.2各功能模块介绍2.2.1单片机芯片及时钟电路 时钟电路用于产生单片机工作所需要的时钟信号,其结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，一般情况下单片机时钟晶振电路提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快,在本次实训中选用的是12MHZ经侦时钟电路；MCS-51芯片内部有一个高增益反相放大器，其输入端微芯片引脚的XTAL1,其输出端为引脚XTAL2。并且这两脚用于外接时钟晶体振荡器以及辅助元件构成的外围电路，组成单片机的时钟振荡电路。时钟电路 MCS-51系芯片 2.2.2风扇摇头模块2.2.3数码显示模块 下图所示是四个独立的数码管，但此次实训中采用的是集成的四位七段LED数码管；故在此简单介绍下所用数码管的先关资料；其内部的四个数码管共用adp这8根数据线，为人们的使用提供了方便，因为里面有四个数码管，所以它有四个公共端，加上adp，共有12个引脚，共阴的四位数码管的内部结构图（共阳的与之相反）。引脚排列依然是从左下角的那个脚（1脚）开始，以逆时针方向依次为112脚，其个管脚功能在此就不多做介绍了，详细资料请自行查阅。数码显示模块2.2.4风扇调速模块风扇调速模块2.2.5复位电路通过复位电路将单片机的CPU和系统中的其他功能部件同时处于一个确定的初始状态，并从这个状态下开始工作；无论是在单片机刚开始接上电源是，还是断电后或者发生故障后都要复位。单片机的复位条件是：必须是RST/VPD或RST引脚加上持续两个机器周期的高电平；下图为上电复位电路，同时利用电容充电来实现的；在接电瞬间，RST端的电位与VCC相同，随着充电电流的减少，RST的点位逐渐下降。只要保证RST为高电平的时间大于两个机器周期，便能正常复位。 复位电路2.2.6蜂鸣器模块、按键连接 3软件设计3.1程序执行流程图开始中断入口显示子程序定时子程序定时显示按键控制蜂鸣器电机调速 档位选择RET复位结束3.2源程序JNB K1,S2JNB K2,S3JNB K3,S4LJMP A1S1: LCALL DELAY1JB K0,A1MOV A,#10ADD A,SEC MOV SEC,A MOV A,SEC CJNE A,#60,J0 MOV SEC,#00 INC MIN MOV A,MIN CJNE A,#6,J0 CLR MIN CLR SEC AJMP A1J0: JNB K0,$S2: LCALL DELAY1K0 BIT P1.0 K1 BIT P1.1 K2 BIT P1.2 K3 BIT P1.3 SEC EQU 30H MIN EQU 31H TCNT EQU 32H ORG 0000HSJMP STARTORG 000BHLJMP INTSTART:MOV SEC,#00MOV MIN,#00MOV TCNT,#00HMOV TMOD,#01HMOV TH0,#3CHMOV TL0,#0B0HMOV IE,#82HA1 LCALL DISPLAYJNB K0,S1MOVC A,A+DPTR MOV P0,A DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.1 MOV A,B CLR P2.0 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.0 MOV A,MIN MOV B,#10 DIV AB CLR P2.3 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ JB K1,A1 LCALL DISP0 JNB K1,$ AJMP A1S3: LCALL DELAY1 JB K2,A1 LCALL DISP1 JNB K2,$ AJMP A1S4: LCALL DELAY1 JB K3,A1 LCALL DISP2 JNB K3,$ AJMP A1DISPLAY:MOV A,SEC MOV R7,#00H MOV DPTR,#TAB MOV B,#10 DIV AB CLR P2.1 SETB P2.3 MOV A,B CLR P2.2 MOVC A,A+DPTR MOV P0,A DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.2 RETINT: MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H INC TCNT MOV A,TCNT CJNE A,#20,RN DEC SEC MOV TCNT,#00H MOV A,SEC CJNE A,#00,RN MOV A,MIN CJNE A,#00,SE1 SJMP SE0SE1: MOV A,#59 MOV SEC,A DEC MIN MOV A,MIN CJNE A,#00,RN SETB P2.6SE0: SETB P2.7 LCALL DELAY2 CLR P2.7 LCALL DELAY2 CJNE R0,#10,SE0 CLR TR0 CLR P2.7 SJMP $RN: RETIDISP0:MOV A,SEC CJNE A,#00H,WO1 MOV A,MIN CJNE A,#00H,WO1LP2: LCALL LOOP MOV R7,#00H CLR P2.3 MOV P0,#06H DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.3 SJMP WE1WO1: SETB TR0WE1: SETB P2.6 SETB P2.5 CLR P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CLR P2.6 SETB P2.5 CLR P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP2LP0: CLR P2.6 CLR P2.5 SETB P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 SETB P2.6 CLR P2.5 SETB P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP0 RETDISP1:MOV A,SEC CJNE A,#00H,WO2 MOV A,MIN CJNE A,#00H,WO2LP3: LCALL LOOP MOV R7,#00H CLR P2.3 MOV P0,#5BH DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.3 SJMP WE2WO2: SETB TR0WE2: SETB P2.6 SETB P2.5 CLR P2.4 LCALL DELAY1 CLR P2.6 SETB P2.5 CLR P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP3LP4: SETB P2.6 CLR P2.5 SETB P2.4 LCALL DELAY1 CLR P2.6CLR P2.5 SETB P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP4 RETDISP2:MOV A,SEC CJNE A,#00H,WO3 MOV A,MIN CJNE A,#00H,WO3LP5: LCALL LOOP MOV R7,#00H CLR P2.3 MOV P0,#4FH DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.3 SJMP WE3WO3: SETB TR0WE3: SETB P2.6CLR P2.5 SETB P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP6 RETLOOP: CLR P2.0 MOV R7,#00H MOV P0,#40H DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.0 CLR P2.1 MOV P0,#40H DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.1 CLR P2.2 SETB P2.5 CLR P2.4 LCALL DELAY1 CLR P2.6 SETB P2.5 CLR P2.4 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP5 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 LCALL DELAY1 CJNE R0,#100,LP6 RETLP6: SETB P2.6 CLR P2.5 SETB P2.4 LCALL DELAY1 CLR P2.6MOV P0,#40H DJNZ R7,$ DJNZ R7,$ SETB P2.2 RETTAB: DB3FH,06H,5BH,4FH,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fhDELAY1:MOV R4,#20D1: MOV R5,#250 DJNZ R5,$ DJNZ R4,D1 RETDELAY2:MOV R4,#0FFHD3: MOV R5,#0FFHD2: NOP DJNZ R5,D2 DJNZ R4,D3 RET END4功能测试在确认智能风扇硬件系统焊接无误后，将烧录好程序的单片机芯片插接到硬件系统的单片机插座上,并给予系统+5V直流电源，观察各功能模块所带负载发现：1蜂鸣器自动发声报警；2.LED数码管出现短暂闪烁，消失后再经调试无效未能正常显示；3.主被空对象风扇电机无反应，测试结果电动机性能良好，经调试无效电动机未能按理想设定情况运转；4.对系统按键进行手动操作，系统相