模拟电风扇控制系统课程设计报告

1、 电气信息学院 单单片片机机技技术术 课课程程设设计计报报告告 课题名称课题名称 电风扇模拟控制系统设计电风扇模拟控制系统设计 专业班级专业班级 1111 通信通信 0202 班班 学学 号号 11041402091104140209 学生姓名学生姓名 廖廖 振振 宇宇 指导教师指导教师 易易 先先 军军 评评 分分 2014 年年 6 月月 17 日至日至 6 月月 21 日日 课程设计量化评分标准课程设计量化评分标准 指导老师评语： 指标指标分值分值评分要素评分要素得分得分 方案设计方案设计20 方案选择合理，分析、设计正确，原理清楚， 电路、程序流程图清晰，结构合理，程序简 洁、正确。

2、设计报告设计报告20 报告结构严谨，逻辑严密，论述层次清晰， 语言流畅，表达准确，重点突出，报告完全 符合规范化要求，用计算机打印成文。 调试与结果调试与结果20 过程清晰，调试方案设计合理，测试点选择 适当，程序编写正确，调试步骤清楚。 电路及程序运行结果正确，达到预期效果。 工作态度工作态度20 工作量饱满程度，题目难度；工作态度，按 时完成设计任务，是否独立完成等。 答辩成绩答辩成绩20 思路清晰；语言表达准确，概念清楚，论点 正确；分析归纳合理，结论严谨；回答问题 有理论根据，基本概念清楚。 总总 评评 成成 绩绩 答辩记录答辩记录 1、例举设计过程中遇到的问题及其解决方法。 答：（1

3、）问题说明：LED显示灯无法正常显示字符。 解决方法：换了不同的LED进行试验发现都不能正常显示，所以考虑到 是译码电路出现问题，检查电路发现是单片机P1口与RES-6器件的高地位接反了， 改正后系统正常显示了。 （2）问题说明：当按键按下后，仿真正常开始，但按下摇头键，电机有时 反转，有时不反转，一直按住摇头键不放电机可正常反转。 解决方法：验证程序无误后我判断是按键的问题，经过查阅知道了可 以添加一个按键防抖环节，按键消抖可分为硬件消抖和软件消抖两种，在键数 较少时可用硬件消除抖动，并采用了在I/O口上并接合适的电容来解决。 2、教师现场提的问题记录在此。 （1）能实现电子电路仿真的软件有

4、很多，如Multisim、PSPICE、OrCAD、EWB 等，Proteus 相对这些软件来说有什么特点？ 答：Proteus 不仅具有其它 EDA 工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及 外围器件。它是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具。它从原理图布图、 代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到 PCB 设计，真正实现了从 概念到产品的完整设计。是目前世界上唯一将电路仿真软件、PCB 设计软件和 虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。并且可以输出高质量的图纸，提供了各 种仿真元器件，仪表等丰富资源。 (2)各风类是如何实现的？说说你的实现方法。 答：我采用的PWM来实现直流电动机的调速，

5、由于直流电机的转速与加在其 两端的平均电压成正比，所以在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中，目前 经常使用的是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值来控制转速。 当自然风键按下时，输出占空比为1:3的方波；当常风键按下时，输出占空比为 3:1的方波；当睡眠风键按下时，输出占空比为1:5的方波。 摘摘 要要 电风扇是我们日常生活应用非常广泛的家用电器，具有使用方便，价格优 惠等特点。虽然目前空调已非常普及，但电风扇风力柔和，任收到大部分人群 的喜爱。本次课程设计通过 keil uvision4 和 proteus 软件设计一个电风扇模 拟控制系统。设计是基于 AT89C52 芯片实现用 4

6、 位数码管实时显示电风扇的工 作状态，包含风类的显示和定时时间的显示。系统设计有风类选择功能，摇头 功能和定时功能。并设计有过热检测与保护功能。结果表明整套系统操作方便， 显示直观，具有较强的实用性。 关键词：电风扇控制系统； AT89C52 ； proteus 软件； keil uvision4 I 目 录 1 设计任务设计任务.1 2 设计方案设计方案.1 2.1 任务分析.1 2.2 方案设计.1 3 系统硬件设计系统硬件设计.2 3.1 过热检测模块设计.2 3.2 电机调速与控制模块设计.3 3.3 显示与控制模块设计.4 3.4 键盘模块设计.4 4 系统软件设计系统软件设计.5

7、4.1 主程序流程图设计.5 4.2 定时器 T0 中断程序流程图设计.6 4.3 A/D 转换测量子程序流程图设计.6 5 仿真与性能分析仿真与性能分析.6 6 心得体会心得体会.10 参考文献参考文献.11 附录附录 1 系统原理图系统原理图.12 附录附录 2 系统系统 PROTEUS 图图.13 附录附录 3 程序清单程序清单.13 II 0 1 设计任务设计任务 系统主要功能如下： 1、用 4 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” 、 “正常风”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

8、“000” 。 2、设计“自然风”,“正常风”和“睡眠风”三个风类键用于设置风类；设计一个 “定时”键，用于定时时间长短设置；设计一个“摇头”键用于控制电机摇头。 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。 设计过热检测与保护电路，若电风扇电机过热，则电机停止转动，电机冷却后电 机又恢复转动。 2 设计方案设计方案 2.1 任务分析任务分析 电风扇模拟控制系统设计就是使用单片机来控制电机和一些 LED 、按键，模拟真实 的电风扇的使用，通过设计使电风扇使用便捷更人性化。风类，定时，摇头都是针对使 用者不同需求的设计。过热保护是对安

9、全性要求的设计。 2.2 方案设计方案设计 1.硬件方案 根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图 2.1 所示。 档位及定时显示 电机控制模块 按键输入 单片机系统过热检测模块 图 2.1 系统的硬件原理框图 1 本系统由五个模块组成，分别是输入模块、显示模块、电机控制模块、过热保护模 块以及单片机控制系统。其中单片机控制系统是核心，由 AT89C52、晶振和复位电路组 成。它通过处理输入的各种数据信息来对其它模块发出指令，进行相应的操作。输入模 块由 5 个按键组成，分别控制电机的风速、正反转和定时时间。显示模块由 8 位共阴数 码管组成，显示定时时间和风速。过热保护模块由 ADC080

10、9 和外围电路组成，通过设定 电压初始值使电机超值停转并且相应二极管发光报警。电机控制模块由 L298 和其它的元 器件组成，它主要是放大输入信号的倍数，用来驱动电机。 图 3.1 晶振电路图 3.2 复位电路 保护电路的选择：选用 ADC0809 作为过热保护电路的核心部件，假设先设定一个标 准电压值，通过 0-5V 模拟电压输入进行模数转换，如果数据超过标准值则单片机对电机 进行相应操作，使电机启停。 控制核心的选择：采用单片机作为控制核心，以软件编程的方式进行风速判断，并 在端口输出控制信号。 显示电路的选择：采用八位共阴数码管显示电机状态，动态扫描显示方式。 2. 软件方案 系统软件设

11、计包括主程序设计，A/D 转换子程序设计和定时器 T0 中断程序设计。 3 系统硬件设计系统硬件设计 3.1 过热检测模块的设计过热检测模块的设计 ADC0809 的工作原理是：首先输入 3 位地址，并使 ALE=1，将地址存入地址锁存 器中。此地址经译码选通 8 路模拟输入之一到比较器。START 上升沿将逐次逼近寄存器 复位。下降沿启动 A/D 转换，之后 EOC 输出信号变低，指示转换正在进行。直到 A/D 转 换完成，EOC 变为高电平，指示 A/D 转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用 作中断申请。当 OE 输入高电平时，输出三态门打开。 转换数据的传送 A/D 转换后得到的

12、数据应及时传送给单片机进行处理。数据传送 的关键问题是如何确认 A/D 转换的完成，因为只有确认完成后，才能进行传送。为此可 采用下述三种方式4。 （1）定时传送方式 对于一种 A/D 转换器来说，转换时间作为一项技术指标是已知的和固定的。例如 ADC0809 转换时间为 128s，相当于 6MHz 的 MCS-51 单片机共 64 个机器周期。可据 2 此设计一个延时子程序，A/D 转换启动后即调用此子程序，延迟时间一到，转换已经完成 了，接着就可进行数据传送。 （2）查询方式 A/D 转换芯片由表明转换完成的状态信号，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此可以用 查询方式，测试 EOC

13、 的状态，即可确认转换是否完成，并接着进行数据传送。 （3）中断方式 把表明转换完成的状态信号（EOC）作为中断请求信号，以中断方式进行数据传送。 3.2 电机调速与控制模块设计电机调速与控制模块设计 采用的 PWM 来实现直流电动机的调速，由于直流电机的转速与加在其两端的平均电压 成正比，所以在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中，目前经常使用的是通过改变电 机电枢电压接通时间与通电周期的比值来控制转速，其优点：控制原理简单输出波动小， 线性好，对邻近电路干扰小，缺点是：功率低，散热问题严重。占空比示意图如图 3.3 所示： T t1 t2 U t 图 3.3 占空比示意图 占空比表示了在一个

14、周期 T 里开关管导通的时间与周期的比值，D 的变化范围为 0=D0;i-); /数码管显示函数 void display() bai=num/100;/百位 shi=num%100/10;/十位 ge=num%10;/个位 seg0=bai; seg1=shi; seg2=ge; wei1=0; P1=tableshou_num; delay(1); wei1=1; wei2=0; P1=tableseg0; delay(1); wei2=1; wei3=0; P1=tableseg1; delay(1); wei3=1; wei4=0; P1=tableseg2; delay(1); we

15、i4=1; /按键扫描函数 16 void scan() if(key1=0) if(key1=0) display(); le=1; else le=0;A=0;D=0; if(key2=0) if(key2=0) le=2; display(); else le=0;A=0;D=0; if(key3=0) if(key3=0) le=3; display(); else le=0;A=0;D=0; if(key4=0) /定时键按下 delay(5); if(key4=0) TR0=1; num=num+10; if(num=1000) num=990; while(key4=0) dis

16、play(); if(key5=0) /电机正反转按键 delay(5); if(key5=0) flag=!flag; while(key5=0) 17 display(); /电机驱动函数 void qudong() int i; if(ss!=0) / 电机是否发热？ if(se!=0) /定时到了吗？ if(flag) /是否正转？ D=0; for(i=0;idi_num;i+) /输出 di_num 个低电平 A=0; display(); /用显示函数做延时函数，一举两得 for(i=0;igao_num;i+) /输出 gao_num 个高电平 A=1; display(); display(); else /电机反转 A=0; for(i=0;idi_num;i+) /输出 di_num 个低电平 D=0; display(); for(i=0;iwxin) /如果转换值大于 100 则发光二极管灯亮，电机停止 wxout=0; ss=0; display(); else ss=1; wxout=1; display(); /主函数 void main() TMOD=0 x21