单片机电风扇控制系统的设计(毕业设计)

目录摘要.....................................................................11绪论...................................................................21.1课题背景.............................................................21.2课题研究的目的和意义.................................................31.3系统的设计要求及内容.................................................32电风扇系统的方案论证...................................................32.1保护电路的选择.......................................................32.2控制核心的选择.......................................................42.3显示电路的选择.......................................................53系统的主要硬件电路设计.................................................53.1总体硬件设计.........................................................53.2过热检测模块的设计...................................................83.3电机调速与控制模块设计...............................................93.4显示与控制模块设计..................................................103.5键盘模块设计........................................................114系统程序设计及仿真....................................................124.1主程序流程图设计....................................................124.2定时器T0中断程序流程图设计.........................................134.3A/D转换测量子程序流程图设计.........................................144.4系统仿真结果........................................................154.5源程序..............................................................15结论....................................................................15致谢....................................................................15参考文献................................................................15附录A：单片机电风扇控制系统的设计原理图.................................16附录B：仿真结果图.......................................................17附录C：参考程序.........................................................22单片机电风扇控制系统的设计1单片机电风扇控制系统的设计电子信息科学与技术专业学生：指导老师：摘要：本论文设计了一个单片机电风扇控制系统。系统采用MCS-52单片机为控制核心，设计了按键电路、显示电路和过热保护电路,并采用C语言进行编程、调试和仿真，实现了电风扇的几项基本功能：电机的正反转功能，0-990秒的定时功能，以及自然、正常、睡眠三种风类的选择功能。经过多次的测试与电路的调整、系统的各项功能均能正常实现。关键词：MCS-52,电风扇，保护电路,定时DesignoftheelectricfancontrollersystembasedonMCUElectronicsandInformationScienceandTechnologyCandidate:CAOQiwenAdvisor:PENGJianyingAbstract：Inthispaper,itdesignedanelectricfancontrollersystembasedonMCU.ThesystemusedMCS-52microcontrollerasthecoreofcontrol,designedthekeycircuit,displaycircuitandoverheatingprotectioncircuitwhichusedClanguagetocompletetheprogramm,testandsimulation,ithasrealizedafewbasicfunctionofelectricfan:reversingfunction,fixedtimeof0-990secondsandthreekindsofwindselectingwhicharenatural,normalandsleepy.Aftermanytestsandimprovement,allofthefunctionscanworknatually.Keywords：MCU,Electricfan,Protectioncircuit,Fixedtime单片机电风扇控制系统的设计21绪论1.1课题背景电风扇在我国，是80年代开始兴起的一种小型的家用电器，刚开始它的功能单一，而且耗电量大，随着技术的不断更新，它的功能更加强大，更加趋于人性化。作为一种老式的家电，电风扇具有价格便宜，摆放方便，体积轻巧等特点，由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为一个成熟家电行业的一员，尤其是在中小城市，以及乡村将来一段时间内依然占有市场大部分份额。面临庞大的市场需要的同时，也要提高电风扇的市场竞争力。使之在技术含量上有所提高，使风速不仅功能多样，操作简便，而且更加安全可靠。本设计采用了单片机作为该电风扇系统的控制核心。在国际市场上，单片机产品的类型很多。其中Intel公司的产品比较领先占有较大销售份额。在我国Intel公司的MCS-48系列，MCS-51系列，MCS-96系列的各种机型用得最多，占主流地位。随着大规模集成电路技术的演进，单片机的性能在快速提高。其生产工艺经历了MOS,NMOS,HMOS,CMOS等各个阶段，正朝着CHMOS(高速型CMOS)工艺的方向发展并继续提高集成度；增大RAM，ROM容量，增多功能模，提高速度，降低功耗。人类社会已经进入信息时代，人民的社会活动主要依靠对信息资源的开发及获取，传输与处理。传感器处于研究对象与测试系统的接口位置，即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知，获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号。所以传感器的作用与地位就特别重要了。若将计算机比喻为人的大脑，那么传感器就可以比喻为人的感觉器官了。可以设想，没有功能正常而完美的感觉器官，不能迅速而准确的采集与转换欲获得的外界信息，纵有再好的大脑也无法发挥其应有的作用。科学越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。所以，20世纪80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，备受重视。单片机电风扇控制系统的设计31.2课题研究的目的和意义面临庞大的市场需要，需要提高电风扇的市场竞争力。使之在技术含量上有所提高，应使风速不仅功能多样，操作简便，而且更加安全可靠，为此，在将要走出大学校门，撰写毕业论文之计，我选择《电风扇控制系统设计》作为我的毕业设计研究课题。大学期间，分别学习了《单片机原理及其应用》，《传感器检测及应用技术》等课程，对单片机的一些应用也略知一二。所以在设计课题的时候，给电风扇赋予了人性化的设计，如过热保护功能。相信其人性化的设计将大大提高电风扇的市场竞争力。而且最主要的是通过传感器的控制使得科技的应用深入生活中，让广大人民能享受到科技带来的方便。1.3系统的设计要求及内容本设计以MCS-52单片机为核心，通过按键扫描电路和显示电路建立一个控制系统，使电风扇人为的变换档位，能够满足人们的需求。另外，通过过热保护电路可以很好的保护电机，当电机发热时，电路报警并且电机停转，当电机温度恢复正常时，电机又正常工作。本设计主要内容如下：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“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电风扇系统的方案论证2.1保护电路的选择保护电路可由以下几种方案可供选择：单片机电风扇控制系统的设计4方案一：选用热敏电阻作为感测温度的核心元件，通过运算放大器放大于是温度变化引起热敏电阻的变化，进而导致输出微弱的电压变化信号，再用A/D转换芯ADC0809将模拟信号转化为数字信号输入单片机处理。方案二：采用热电偶作为感测温度的核心元件，配合桥式电路，运算放大电路和A/D转换电路，将电机温度变化信号送入单片机处理。方案三：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。对于方案一，采用热敏电阻有价格便宜、元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不敏感，在信号采集、放大、转换过程还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大的误差，虽然可以通过一定的电路给以纠正，将使电路复杂稳定性降低，故该方案不适合本系统。对于方案二，采用热电偶和桥式测量电路相对于热敏电阻和其对温度的敏感性和器件的非线性误差都有较大的提高，其测量范围也非常高，从-50摄氏度到1600摄氏度均可测量，但是依然存在电路复杂，对过热检测达不到本系统要求的标准，故不采用此方案。对于方案三，取代了传感器检测电路，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，通过运用电压值来模拟电机温度值，使得其分辨率很高，可以满足系统要求，故采用方案三。2.2控制核心的选择方案一：采用电压比较电路作为控制部件。温度传感器采用热敏电阻或热电偶等，温度信号转为电信号并放大，集成运放组成的比较电路判决控制风扇的转速。当高于或低于某值时将风扇切换到相应档位。方案二：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。对于方案一，采用电压比较电路具有电路简单、易于实现，以及无需编写软件程序的特点，但控制方式过于单一，不能自由设置上下限动作及定时时