智能风扇设计毕业设计

1、目录一、方案设计与论证31.1整体方案比较和选择31.2电源方案比较选择3二、MSP430F14弼片机介绍51.简单概述52、MSP430F14驻要特点53、MSP430F149芯片引脚功能介绍6三、系统设计73.1总体设计73.2各单元模块功能介zS及电路设计；73.2.1接收电路模块73.2.2电风扇驱动隔离电路83.2.3键盘模块93.2.4电源模块93.2.5液晶模块10四、软件设计104.1设计思路104.1.1扫描键盘模块104.1.2红外接收模块114.2软件流程图114.3软件代码12五、系统测试195.1测试方法19六、谢辞20七、附件215.2 MSP430开发板整体原理图

2、217.3实物图22八、参考文献23摘要本设计以 MSP430F14MSP430F14 弹片机为核心控制模块，通过主从单片机之间的串行通信来完成电风扇转速数据处理、模式控制和转速控制等，采用 PWPW 批冲调制技术来控制风扇的转速，用键盘和 LCD12864LCD12864 液晶显示来实现人机交互。该系统有电风扇的无级调速，弁可以对电风扇的转速进行设置和转速的实时测试与显示、具有睡眠风、自然风等多种工作模式可以选择、能显示风扇转速、运行模式等等信息和实现定时自动开、关机等功能，系统结构简单，步进小、精度高等优点。关键词：单片机红外遥控智能控制风扇一、方案设计与论证1.1整体方案比较和选择根据题

3、目要求，智能电风扇需要温度智控功能：风扇可以调节风扇的转速，达到更好的工作效果。用户可以选择手动设定方式来控制转速。多级调速功能：提供更多的风力级别和风型，提高用户的舒适度。定时工作功能：该定时功能可以让用户自己定制风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。液晶显示功能：使用液晶屏显示风扇的转速，风扇的工作模式。红外遥控功能：提供远距离非接触式的风扇控制操作。1.2电源方案比较选择根据要求，需要制作能够产生+5V和+3.3V的电压源。由于稳压芯片的选择不同有以下四种方案：方案1:采用LM7812、LM7805、LM7912稳压芯片，分别产生+12V、+5V、-12V的恒定电压。+3.3V电压由

4、TL431芯片，根据电阻分压产生。（如图1所示）。方案优点： 该方案硬件电路原理简单， 在调试电路和使用电路时操作简单。都是独立输入电压后稳压到一定的值，所以电路相互干扰较小，灵活性高。方案缺点：输出电流不是很大，所以驱动能力较弱。TL431输出电流较小，需要扩流电路，增加设计的工程量和复杂度。止匕外，消耗在各独立电路上的焦耳热很多，转换效率低。图1电源方案1电路设计框图方案2:采用LM7912产生-12V电压，LT1805-5和LT1805-3.3分别稳压达到+5M+3.3V。以LM7812的输出作为LM7805的输入,以LM7805的输出作为LT1805-3.3的输入。（如图5所示）方案优

5、点：该电路原理和制作都较简单，消耗的焦耳热较小，电流输出较大。方案缺点：电路的独立性不强。需要四个散热片，在电路板上占用LIV1I12V方案3:使用MSP430F发板中的电源电路供电稳定，提供3V或5V。方案优点：该方案中不需要外接电路，使用方便直接通过一根USB线就可以实现单片机下载，供电，通讯！操作简单，容易上手，输出功率足够大则带负载的能力强。消耗的焦耳热很少，提高了转换效率，而且灵活性很强。方案选定：基于以上论证选择方案3二、MSP430F14第片机介绍1 1 . .简单概述MSP430F149芯片是美国TI公司推出的超低功耗微处理器， 有60KB+25汽节FLASH2KBRAM包括基

6、本时钟模块、看门狗定时器、带3个捕获/比较寄存器和PWM出的16位定时器、带7个捕获/比较寄存器和PWM出的l6位定时器、2个具有中断功能的8位并行端口、4个8位并行端口、 模拟比较器、12位A/D转换器、2个串行通信接口等模块。2、MSP430F14生要特点1）低功耗：电压1.83.6V低电压，RAM数据保持方式下耗电仅0.1pA,活动模式下耗电250pA/MIPS（MIPS:每秒百万条指令数），I/O输入端口的漏电流最大仅50nA2）强大的处理能力：MSP430系列单片机采用了目前流行的精简指令集（RISC）结构，一个时钟周期可以执行一条指令，因此在8MHz晶振工作时，空间较大图5方案2电

7、路设计框图指令速度可达到8MIPS3)丰富的片上外围模块：MSP430系列单片机结合TI的高性能模拟技术，各成员都集成了较丰富的片内外设，具体到MSP430F14算片机有以下功能模块：看门狗(WDT),模拟比较器A,定日t器A(TimerA),定时器B(TimerB),串口，1(USART01),硬件乘法器，液晶驱动器，12位ADC直接数据存取(DMA),端口l-6(P1P6),基本定时器。4)系统工作稳定：MSP430系列单片机均为工业级器件，运行环境温度为-40+85C,运行稳定、可靠性高，所设计的产品适用于各种民用和工业环境。5)方便高效的开发环境：因为器件片内有JTAG调试接口，还有可

8、电擦写的FLAS特储器，因此采用先通过JTAG接口下载程序到FLASH内，再由JTAG口控制程序运行、读取片内CPU犬态，以及存储器内容等信息供设计者调试，整个开发(编译、调试)都可以在同一个软件集成环境中进行。3、MSP430F14兆片引脚功能介绍MSP430F14兆片设计时的封装方式为贴片式封装，64个引脚，引脚间距为0.5mm单片机面积很小很难手工焊接，所以够买的是带有转接板的单片机，贴片式的单片机转接成4列2*8排针的引脚，排针脚间距约为2.54mm能与万能板匹配。三、系统设计3.13.1总体设计根据设计要求，电路的总体模块可以如下图3所示:图3总体设计电路模块框图人机接口包括红外遥控

9、，键盘模块和LCD显示模块，实现电风扇与用户的信息交互；液晶显示模块：用LCD12864乍为显示部分，供电为3.3V;时钟电路模块：由单片机MSP430F14离频8M定时器构成；3.23.2各单元模块功能介绍及电路设计；3.2.1接收电路模块构成红外接收电路采取红外接收器件TL1838,通过遥控器的输入捕捉接收红外遥控信号。具体电路如下图4所示：红外接收3.33.3 V VU4U4R3R3I ITL1838BTL1838BI IR4R420K20Kn nriiooriiooii CMenenP17P171 1一|Q_JQ_J图4红外接收模块3.2.2电风扇驱动隔离电路由ULM2003区动芯片构

10、成电风扇的驱动电路。ULN2003刖7组达林顿晶体管阵列和相应的电阻网络以及钳位二极管网络构成，具有同时驱动7组负载的能力，为单片双极型大功率高速集成电路。驱动电路如下图2所示:*123.2.3键盘模块独立键盘采用的是独立I/O口控制独立按3.2.4电源模块fTfj-iLn.U.u.u1 1:vcvTXDR23RXDMTVIRIVUD+UD+UTR-CDGND*XIDSfcCTSPBSLBSL编程跳线BRSI.液晶显示模块JIXLCD12X64LCD12X64VSSVDDVSSVDDVORS(CSRWVORS(CSRW/SIDE/CLKD/SIDE/CLKDBODBJDB2DBBODBJDB2

11、DB3DB4D135DB3DB4D135DB6DB7PSB6DB7PSBNCKFSTNCKFSTVOUTVOUTLEDALEDKLEDALEDKJ20J20t tL LCD1286CD12864 4串行,并行控制设置跳线】咏LED显示接口电路LED显示模块接口与单片机通信采用模拟SPI方式，减少了单片机I/O口的消耗，同时使电路变的更简单。四、软件设计4.1设计思路4.1.1扫描键盘模块键盘扫描程序就是扫描键盘看是否有键按下，如有键按下判断出是哪一个键，当确定按下某一个键后，即执行红外发射程序。扫描的方法是判断P1口各位的电平，无按键按下时，各位均为高电平，当某一个按键按下以后，该位即为低电平

12、。3.2.5液晶模块CNCN力*5V*5VVOVOP41P41P P耍网_P52P52】 与3 3P54P54P55P55PS6_PS6_P57P57PSPSB BRSRSVCMVCM .5.5V VGNGN4.1,2红外接收模块使用输入捕捉中断处理红外遥控信号，根据不同的红外编码，可以完成调节风速，风型等功能。4.2软件流程图4.3软件代码#include#defineuintunsignedint#defineucharunsignedchar#defineIrPin(P1IN&0X80)/定义红外接收头端口unsignedcharIr_Buf4;/用于保存解码结果一unsigne

13、dintIr_Get_Low();unsignedintIr_Get_High();externconstunsignedcharshuzi_table口；#defineLCD_DataInP5DIR=0 x00/数据口方向设置为输入#defineLCD_DataOutP5DIR=0 xff/数据口方舟设置为输出#defineLCD2MCU_DataP5IN#defineMCU2LCD_DataP5OUT#defineLCD_CMDOutP4DIR|=0 x0F/P3口的低三位设置为输出#defineLCD_RS_HP4OUT|=BIT0/P3.0#defineLCD_RS_LP4OUT&am

14、p;=BIT0/P3.0#defineLCD_RW_HP4OUT|=BIT1/P3.1#defineLCD_RW_LP4OUT&=BIT1/P3.1#defineLCD_EN_HP4OUT|=BIT2/P3.2#defineLCD_EN_LP4OUT&=BIT2/P3.2#defineLCD_PSB_PP4OUT=BIT3#defineLCD_PSB_SP4OUT&=BIT3voidhw(void);voidajxs(void);voidDelay_1ms(void);voidDelay_Nms(uintn);voidDelay(unsignedintn);voidWr

15、ite_Cmd(unsignedcharcod);voidWrite_Data(unsignedchardat);voidIni_Lcd(void);voidDisp_HZ(unsignedcharaddr,constunsignedchar*pt,unsignedcharnum);voidDisp_HZ1(ucharaddr1,constuchar*pt1,ucharnum1);voidDisp_ND(unsignedcharaddr,unsignedintthickness);voidDraw_TX(unsignedcharYaddr,unsignedcharXaddr,constunsi

16、gnedchar*dp);voidDraw_PM(constunsignedchar*ptr);voidDisp_HZs(void);unsignedinttemp,delay;chari,j;uchartme=0,s=0,s1=0,w,w1,sws,sw1s,gws,gw1s;intgw,sw,gw1,sw1,g=0,a=1;constucharhang1=智能风扇;ucharI-hang2=模式：;ucharhang3=档位：;ucharhang4=定时：00:00;constucharhang5=0,1,2,3,4,5,67;/,8,9,a,b,c,d,e,/*函数名称：main功能：主

17、函数参数：无返回值：无*/voidmain(void)volatileunsignedinti;WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;BCSCTL1&=XT2OFF;/XT2ondoIFG1&=OFIFG;/ClearOSCFaultflagfor(i=0 xFF;i0;i-);/Timeforflagtosetwhile(IFG1&OFIFG);/OSCFaultflagstillset?BCSCTL2|=SELM_2+SELS;/MCLK=SMCLK=XT2(sa)/*P1.01为中断*P1DIR&=(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4+BIT5+B

18、IT6);/输入设置P1IE|=(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4+BIT5+BIT6);/允许P1的12可以中断高到低设为1P1IES|=(BIT0+BIT1+BIT3+BIT4+BIT5+BIT6)；/设置下降沿中断LCD_PSB_P;/初始化液晶Ini_Lcd();7/开启全局中断TBCCR0=0XFFFF;P1DIR=0X00;/输入设置/*设置定时器初始化*/CCTL0=CCIE;/设置捕获/比较控制寄存器中CCIE位为1,CCR0甫获/比较功能中断为允许。CCR0=50000;捕获/比较控制寄存器CCR砌值为5000。TACTL=TASSEL_2+MC_2;/设置定时器A控制

19、寄存器TACTL侦时钟源选择为SMCLK甫助时钟。/*pwm初始*/TACTL=TASSEL0+TACLR;/ACLK,CCR0清除TAR512-1;/PWM周期CCTL1=OUTMOD7;CCR1=0;/占空比CCTL2=CCR2384/512=0.75OUTMOD_7;128;/占空比128/512=0.25Disp_HZ(0 x90,hang2,8);Disp_HZ(0 x88,hang3,8);Disp_HZ1(0 x98,hang4,16);/_BIS_SR(LPM0_bits+GIE);/进入低功耗模式PM阱口开中断_BIS_SR(GIE);/一只?中断/LPM4;/进入低功耗模式

20、while(1)restart:while(Ir_Pin)ajxs();/等待红外信号temp=Ir_Get_Low();if(temp9500)continue;/引耳脉冲低电平9000temp=Ir_Get_High();if(temp5000)continue;/引耳脉冲高电平4500for(i=0;i4;i+)/4个字节for(j=0;j8;j+)/每个字节8位temp=Ir_Get_Low();if(temp800)gotorestart;temp=Ir_Get_High();if(temp2000)gotorestart;Ir_Bufi=1;if(temp1120)Ir_Bufi|

21、=0 x80;if(Ir_Buf2=0X43)tme=1;如果按的是0按键则点亮LEDif(Ir_Buf2=0X15)tme=2;/如里按的是CH按键则关闭LEDajxs();P1DIR|=0 x04;/P1.2输出P1SEL|=0 x04;/P1.2TA1P2DIR|=0 x01;/P2.0输出P2SEL|=0 x01;/P2.0TA2TACTL/TimerA增计数卜吴式MC0;Disp_HZ1(0 x80,hang1,16);/*函数名称：Delay_1ms功能：延时约1ms的时间参数：无返回值：无*/*函数名称：Init_Clk功能：初始化系统钟为XT2外部8M参数：无返回值：无*/vo

22、idInit_Clk(void)(uchari;BCSCTL1&=XT2OFF;/打开XT振荡器do(IFG1&=OFIFG;/消除振荡错误标志for(i=0;i0;i-)_NOP();)一/*函数名称：Delay_Nms功能：延时N个1ms的时间参数：n-延时长度返回值：无*函数名称：Write_Cmd功能：向液后中写控制命令参数：cmd-控制命令返回值：无*/voidWrite_Cmd(ucharcmd)(ucharlcdtemp=0;*/voidDelay_Nms(uintn)(uinti;for(i=n;i0;i-)Delay_1ms();)一LCD_RS_L;LCD_

23、RW_H;LCD_DataIn;do/判忙(LCD_EN_H;_NOP();lcdtemp=LCD2MCU_Data;LCD_EN_L;while(lcdtemp&0 x80);LCD_DataOut;LCD_RS_H;LCD_RW_L;for(i=0;i(num*2);i+)Write_Data(*(pt+);/*MCU2LCD_Data=dat;LCD_EN_H;_NOP();_LCD_EN_L;一一尸*函数名称：Ini_Lcd功能：初始化液晶模块参数：无返回值：无*/voidIni_Lcd(void)LCD_CMDOut;/减晶控制端口设置为输出Delay_Nms(500);Wr

24、ite_Cmd(0 x30);/基本指令集Delay_1ms();Write_Cmd(0 x02);/地址归位Delay_1ms();Write_Cmd(0 x0c);整体显示打开,U标关闭Delay_1ms();Write_Cmd(0 x01);/消除显示Delay_1ms();Write_Cmd(0 x06);/游标右移Delay_1ms();Write_Cmd(0 x80);设定显示的起必地址/*函数名称：Disp_HZ功能：控制液晶显示汉字参数：addr-显示位置的首地址pt-指向原示数据的，旨针num-显示字符个数返回值：无*/voidDisp_HZ(ucharaddr,constu

25、char*pt,ucharnum)uchari;Write_Cmd(addr);*函数名称：Disp_HZ1功能：控制液晶显示汉字参数：addr-显示位置的首地址pt-指向原示数据的若针num-显示字符个数返回值：无*/voidDisp_HZ1(ucharaddr1,constuchar*pt1,ucharnuml)uchari;Write_Cmd(addr1);for(i=0;i(num1*1);i+)Write_Data(*(pt1+);/*函数名称：INT_interrupt功能：外部中断控制LED闪烁加速或减速参数：无返回值：无*/中断程序#pragmavector=PORT1_VEC

26、TOR_interruptvoidINT_interrupt(void)if(P1IFG&0X7b)=BIT0)Delay_Nms(2000);tme=1;elseif(P1IFG&0X7b)=BIT1)tme=2;elseif(P1IFG&0X7b)=BIT3)tme=3;elseif(P1IFG&0X7b)=BIT4)tme=4;)elseif(P1IFG&0X7b)=BIT5)(tme=5;)elseif(P1IFG&0X7b)=BIT6)(tme=6;)P1IFG=0;)/*函数名称：Timer_A(void)功能：定时器参数：无返回值：

27、无*/#pragmavector=TIMERA0_VECTOR_interruptvoidTimer_A(void)uw+;if(w=2)(w=0;if(w1=1)(if(gw1s=0)(hang410-;Disp_HZ1(0 x98,hang4,16);if(hang410=0)(if(sws=1&gws=1&sw1s=1&hang410=0)(gw1s=1;w1=0;CCR0=100;CCR1=0;)hang410=9;if(gw1s=1)(hang410=0;)if(sw1s=0)(hang49-;Disp_HZ1(0 x98,hang4,16);if(sws=1

28、&gws=1&hang49=0)(sw1s=1;)if(hang49=0)(hang49=5;if(sw1s=1)(hang49=0;)if(gws=0)(hang47-;Disp_HZ1(0 x98,hang4,16);if(sws=1&hang47=0)(gws=1;hang47=0;)if(hang47=/(hang47=9;if(gws=1)(hang47=0;)if(sws=0)(hang46-;Disp_HZ1(0 x98,hang4,16);if(hang46=0)/(hang46=0;sws=1;)I*函数名称：Ir_Get_Low功能：讦算低电平持续的

29、时间参数：无返回值：TAR*/unsignedintIr_Get_Low()0)一一TBR=0X0000;TBCTL=TBSSEL1+TBCLF+ID0+ID1+MC0;while(!Ir_Pin&(TBR&0 x8000)=0);/等待高电平到来TBCTL=0X00;returnTBF;)/*函数名称：IrGet_High功能：讦算高屯平持续的时间参数：无返回值：TAR*/unsignedintIr_Get_High()TBR=0X0000;TBCTL=TBSSEL1+TBCLF+ID0+ID1+MC0;while(Ir_Pin&(TBR&0 x8000)=0

30、);TBCTL=0X00;returnTBF;)voidajxs(void)/按键显示处理功能函数if(tme=1)tme=0;s+;if(s=2)s=0;if(s=0)ucharhang2=模式：自然风*;Disp_HZ(0 x90,hang2,8);一if(s=1)ucharhang2=模式：睡眠风;Disp_HZ(0 x90,hang2,8);一elseif(tme=2)tme=0;ucharhang3=档位:一;Disp_HZ(0 x88,hang3,8);if(s=0)CCR0=99;CCR1=20;if(s=1)CCR0=60000;CCR1=10000;elseif(tme=3)

31、tme=0;ucharhang3=档位:二;Disp_HZ(0 x88,hang3,8);if(s=0)CCR0=99;CCR1=40;if(s=1)CCR0=50000;CCR1=10000;elseif(tme=4)(tme=0;ucharhang3=档位:三;Disp_HZ(0 x88,hang3,8);if(s=0)CCR0=99;CCR1=60;if(s=1)CCR0=40000;CCR1=10000;elseif(tme=5)tme=0;ucharhang3=档位:四;Disp_HZ(0 x88,hang3,8);if(s=0)CCR0=99;CCR1=80;if(s=1)CCR0

32、=30000;CCR1=10000;elseif(tme=6)tme=0;g+;sws=0;sw1s=0;gws=0;gw1s=0;w1=1;if(g=1)hang410=9;hang49=5;hang47=9;hang46=5;if(g=2)hang410=9;hang49=5;hang47=9;hang46=2;g=0;a=1;voidhw(void)/红外函数/while(a=0)/*restart:while(Ir_Pin);/等待红外信号temp=Ir_Get_Low();if(temp9500)continue;/引耳脉冲低电平9000temp=Ir_Get_High();if(t

33、emp5000)continue;/引耳脉冲高电平4500for(i=0;i4;i+)/4个字节for(j=0;j8;j+)/每个字节8位temp=Ir_Get_Low();if(temp800)gotorestart;temp=Ir_Get_High();if(temp2000)gotorestart;Ir_Bufi=1;if(temp1120)Ir_Bufi|=0 x80;/if(Ir_Buf2=0X0C)P5OUT=IrBuf2;/如果按的是0按键则点亮LED/elseif(Ir_Buf2=0X16)P5OUT=Ir_Buf2;/如果按的是CH技键则关闭LED/elseP5OUT=Ir_

34、Buf2;if(Ir_Buf2=0X0C)tmep=1;如果按的是0按键则点亮LEDif(Ir_Buf2=0X16)tmep=2;/如:M按的是CH按键则关闭LED*/五、系统测试5.1测试方法步骤1:将遥控模块，红外接收模块，测转速模块分别检测板子是否可以正常工作。调试正确后，针对每个模块进行编程控制。步骤2:每个部分能够独立完成工作后，将每个模块融合在一起,共同完成整个系统的功能。步骤3:对主控芯片MSP43弹片机编写控制程序， 最后完成对风扇的智能控制。步骤4:观察液晶的上显示的工作模式，风型和等其他信息并进行功能的比对和完善。5.2结果分析能够达到以下要求：1、实现电风扇的无级调速，并可以对电风扇的转速进行设置和转速的实时测试与显示。2、实现直流电风扇的反转控制和速度设置与显示。3、有睡眠风、自然风等多种工作模式可以选择。4、具有LCD显示功能，能显示