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1、 中南大学 单片机课程设计报告单片机课程设计报告单片机课程设计报告题题 目目 智能电风扇控制器 专业班级 电子信息 1101 班 学 号 0909110814 姓名 周群创 指导老师 刘波 张金焕 课设时间 2015.1.10-2015.1.17 中南大学信息科学与工程学院中南大学 单片机课程设计报告摘 要单片机已经在家电领域中得到了广泛的应用。本风扇的主控芯片采用价格实惠而且容易购买的 STC89C52 芯片。系统能完成采集当前温度,并用 LED 显示，能设置报警温度，当检测温度超过报警温度时，产生报警信号（蜂鸣器输出） ，根据不同的温度，通过 DA 输出来（0832）控制直流电机的转速，通
2、过操作实时时钟芯片，来控制电风扇的定时启动、停止等基本的功能。系统的软件实现采用功能强大且易于开发的 KeilC51 环境，且支持 ISP 下载,因此没使用编程器，用 C 语言实现系统的软件部分。此设计具有安全性高、价格低廉便于实现、易于改进等优点。 关键词：智能电风扇控制器，STC89C52，矩阵键盘，AT24C02中南大学 单片机课程设计报告IABSTRACTSCM has been widely applied in the field of home appliances. The fan controller chips using affordable and easy to bu
3、y STC89C52 chips. The system can complete the acquisition of the current temperature and LED display, can set the alarm temperature, when the detected temperature exceeds the alarm temperature, an alarm signal (buzzer), depending on the temperature, output by DA (0832) DC motor control speed, real-t
4、ime clock chip through the operation to control the fans time to start, stop, and other basic functions. System software uses a powerful and easy-to-develop KeilC51 environment, and support ISP download, so did the use of programming, using C language software part of the system. This design has a s
5、afe, inexpensive easy to implement, easy to improve on.KEY WORDS：Intelligent fan controller, STC89C52, matrix keyboard, AT24C02中南大学 单片机课程设计报告II目 录摘 要.I第 1 章 前 言11.1 智能电风扇控制器的定义.11.2 智能电风扇控制器的发展.1第 2 章 系统的设计方案和原理.22.1 系统的设计方案 22.2 智能电风扇控制器的工作原理.2第 3 章 硬件电路设计及描述 .3第 4 章 系统的软件设计 .9第 5 章 调试与实现.145.1 硬件调
6、试 .145.2 软件调试 .15第 6 章 课程设计体会16第 7 章 参考文献16附 录17中南大学 单片机课程设计报告0第 1 章 前 言1.1 智能电风扇的定义 风扇指热天借以生风取凉的用具电扇，是用电驱动产生气流的装置，内配置的扇子通电后来进行转动化成自然风来达到乘凉的效果。智能风扇可以采集当前温度（ DS18B02）,并用 LED 显示，能设置报警温度，当检测温度超过报警温度时，产生报警信号（蜂鸣器输出） ，根据不同的温度，通过 DA 输出来（0832）控制直流电机的转速，通过操作实时时钟芯片，来控制电风扇的定时启动、停止等。1.2 智能电风扇的发展 进入 5 月份，天气越来越热，
7、尤其到了盛夏更是酷热难当。目前可供选择的纳凉工具主要有：空调、普通电风扇、冷风机以及蒲扇、纸扇等等。而电风扇以其低廉的价格是她的使用极为广泛。人们常常通宵达旦的使用，一旦气温稍有变化，感冒人数就会急剧增加；冷风机能增强空气的湿度但使用久了，家里电器会受潮，同时也会让使用者长期裸露在外的关节受到危害；蒲扇和纸扇价格低廉，但不自动，目前使用者微乎其微。 在这种情况下，自动调温电风扇应运而生。我们的生活加快，人数需要处理的事情越来越多，在炎热的夏天，回到家更想好好休息，消除自己一天的工作疲劳，而自动调温电风扇等设计就解决了这些问题。 自动调温电风扇是通过单片机控制来实现直流电动机运转频率的自动调节，
8、从而达到改变风速的目的。此设计用到 STC89C52RC 单片机，它是把微处理器，存储器（RAM 和 ROM） ，输入/输出接口以及定时器/计数器集成在一起的集成电路芯片。他与集成电路相结合，组成一个设定温度，感温，控制和输出与一身的模块。利用单片机 STC89C52RC 和一些电路对室温进行探测，从而对电风扇进行开和关断一系列控制。中南大学 单片机课程设计报告1第 2 章 系统的设计方案和原理 2.1 系统的设计方案它使用直流电动机的控制以模拟电路为基础，运算放大器、非线性集成电路以及数字电路组成，使得对电风扇各档风量大调节更加细化，使得电风扇等控制更加人性化，同时它也具有全自动、控制简单、
9、智能化，制作容易，使用温度传感器、专用控制集成电路和单片机，实现当室温达到最佳所设定开启的温度是，电风扇自动开启，并且可以根据室温变化换风速；档室温低于这一设定温度时，电风扇自动关闭。同时显示当前室内温度，和自己所设定的温度，提醒人们合理使用电风扇。2.2 智能电风扇的工作原理智能电风扇主要由矩阵键盘、单片机、数码管和外部硬件等部分组成。流程框图如图 2-1 所示：遥控器红 外线发射红外线接 收模块ST C 89 C5 2 单 片 机 系 统数字温度 传感器温度显 示模块电机控制 模 块转速显 示模块图 2-1 智能电风扇流程框图中南大学 单片机课程设计报告2第 3 章 硬件电路设计及描述 3
10、.1 系统框图本系统共由两部分构成，即硬件部分与软件部分。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、电路复位部分、晶振部分、数码管显示部分、报警部分、温度检测部分组成，软件部分对应的由主程序、密码储存程序、初始化程序、数码管显示程序、键盘扫描程序、启动程序、关闭程序。智能电风扇框图如 3-1 所示：遥控器红 外线发射红外线接 收模块ST C 89 C5 2 单 片 机 系 统数字温度 传感器温度显 示模块电机控制 模 块转速显 示模块图 3-1 电子密码锁系统框图硬件部分的智能电风扇可以很清晰的看出密码锁的工作流程，输入电路是智能电风扇的电源输入端，保证智能电风扇可以正常工作；按键部分选择的是
11、矩阵式键盘，矩阵式键盘的优点是减少 I/O 口的占用、按键选择多；数码管显示部分是显示用户输入密码位数，同时也显示显示输入的数据。软件部分的密码储存是放在 AT24C02 储存芯片里，保证储存、验证用户输入的密码是否正确。中南大学 单片机课程设计报告33.2 模块电路图 3.2.1 MCU 最小模块图 3-2 MCU 最小模块图3.2.2 晶振模块图 3-3 晶振模块3.2.4 数码管模块中南大学 单片机课程设计报告4图 3-5 数码管模块3.2.5 键盘模块图 3-6 键盘模块3.3 智能电风扇电路总体结构本系统总体结构由硬件部分与软件部分构成。其中硬件部分由电源输入部分、键盘输入部分、数码
12、管显示部分，软件部分由主程序、密码储存程序、键盘扫描程序、启动程序、延时程序等组成。 其工作过程是：采集当前温度（DS18B02）,并用 LED 显示，能设置报警温度，当检测温度超过报警温度时，产生报警信号（蜂鸣器输出） ，根据不同的温度，通过 DA 输出来（0832）控制直流电机的转速，通过操作实时时钟芯片，来控制电风扇的定时启动、停止等。 第 4 章 系统的软件设计 中南大学 单片机课程设计报告54.1 储存芯片 AT24C02AT24C02 是一个 2K 位串行 CMOS E2PROM， 内部含有 256 个 8 位字节，CATALYST 公司的先进 CMOS 技术实质上减少了器件的功耗
13、。AT24C02 有一个 16字节页写缓冲器。该器件通过 IIC 总线接口进行操作，有一个专门的写保护功能。AT24C02 支持 IC，总线数据传送协议 IC，总线协议规定任何将数据传送到总线的器件作为发送器。任何从总线接收数据的器件为接收器。数据传送是由产生串行时钟和所有起始停止信号的主器件控制的。主器件和从器件都可以作为发送器或接收器，但由主器件控制传送数据（发送或接收）的模式，通过器件地址输入端 A0、A1 和 A2 可以实现将最多 8 个 AT24C02 器件连接到总线上。1-A0，2-A1，3-A2 地址管脚；4-Vss 电源地；5-SDA 串行数据；6-SCL 串行时钟；7-WP
14、写保护；8-Vcc 电源。Vcc Vss 电源供电电压在 2-6V 之间。SCL 串行时钟，AT24C02 串行时钟输入管脚用于产生器件所有数据发送或接收的时钟，这是一个输入管脚。SDA 串行数据/地址，AT24C02 双向串行数据/地址管脚用于器件所有数据的发送或接收，SDA 是一个开漏输出管脚，可与其它开漏输出或集电极开路输出进行线（wire-OR）A0、A1、A2 器件地址输入端这些输入脚用于多个器件级联时设置器件地址，当这些脚悬空时默认值为 0。当使用AT24C02 时最大可级联 8 个器件。如果只有一个 AT24C02 被总线寻址，这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）可悬空或连接到
15、 Vss，如果只有一个 AT24C02 被总线寻址这三个地址输入脚（A0、A1、A2 ）必须连接到 Vss。4.2 报警电路的选择“叮”声，每按一下，发声一次，密码正确时，不发声直接开锁，当密码输入错误时，单片机的 P2.1 引脚为低电平，三极管 T3 导通轰鸣器发出噪鸣声报警。如图 4-3 所示：R9VCCS1T3 85504.7KP2.1中南大学 单片机课程设计报告6图 4-3 报警电路原理图 4.3 晶振电路晶体振荡器，简称晶振，其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。AT89C51 引脚XTAL1 和 XTAL2 与晶体振荡器及电容 C2、C1 按图 4-11 所示方式连接。晶振、电容 C1C2 及片内与非门（作为反馈、放大元件）构成了电容三点式振荡器，振荡信号频率与晶振频率及电容 C1、C2 的容量有关，但主要由晶振频率决定，范围在 033MHz 之间，电容 C1、C2 取值范围在 530pF 之间。根据实际情况，本设计中采用 12MHZ 做为系统的外部晶振。电容取值为 20pF。它的作用的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。晶振频率为 11.0592MHZ。4.6 主程序流程图 主程序的流程图：
