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1、. . . . 摘要本文介绍了采用ATmega48单片机实现恒速风扇控制器的方法。概括地说就是通过用ATmega48单片机控制双向可控硅的导通角的大小来实现对电机的转速控制，同时要将给定转速显示在DG03532液晶显示器的液晶屏上。由于单片机的工作电源为直流5V，电机为交流220V，需要从交流220V中整流出直流5V电源；双向可控硅的导通角分别通过转速上升键、转速下降键来实现，而且能适应不同工频电压下的工作环境。在硬件设计部分，运用Protel软件绘制出原理图，从原理图中所涉与的元件的选择开始介绍，对原理图进行了各部分的功能的实现进行讲解并详细解释所选元件值的计算方法。在软件设计部分，通过前面
2、对AVR系列ATmega48单片机的指令系统、硬件结构和管脚功能的具体介绍，用AVR的汇编语言编程并配合程序流程图对程序进行解释，使通过程序实现电机的转速控制和显示、双向可控硅触发功能以与DG03532液晶的显示驱动等功能，并通过对所编写程序在AVR Studio上的调试，验证了程序的正确性与可用性。关键词：小型单相异步电机 双向可控硅 DG03532液晶显示器 ATmega48ABSTRACTThis paper introduces the method that uses the ATmega48 single-chip to realize the constant speed ven
3、tilator controller. Generally speaking, it uses ATmega48 single-chip to control the breakover angle size of the TRAIC to realize to control the speed of single-phase asynchronous motor, at the same time, it must make the given speed number display on the LCD, whose model is DG03532. Because the work
4、 power supply of the ATmega48 single-chip is 5V DC, and the work power supply of single-phase asynchronous motor is 220V AC, it must exchange the source from 220V AC to 5V DC using the rectification; it uses the up and down key of the speed to control the breakover angle size of the TRAIC, at the sa
5、me time, it must adapt to different working environment that has different frequency.To design the part of hardware, it uses Protel to draw the schematic diagram. The paper also reduces the choice of components involved, the functions of the various parts involved, and the calculation methods of the
6、 value of the components. To design the part of software, with the information of the instruction system, the hardware structure and the function of the pin of the ATmega48 single-chip reduced above, the paper makes the procedure with assembly language and explains them with the procedure flow chat,
7、 in order to make the functions mentioned above achieved, it uses AVR Studio to test the procedure to verify the procedure, and makes the procedure accurate and available.Key words: single-phase asynchronous motor TRAIC DG03532LCD ATmega48目录第一章概述11.1小型单相异步电机11.2 AVR单片机介绍11.3 ATmega48单片机21.4恒速风扇控制器的功
8、能介绍71.5可行性分析7第二章恒速风扇控制器的硬件设计82.1硬件总体设计82.2电路保护部分82.3单片机的电源部分92.4测速部分112.5转速控制部分132.6液晶显示部分142.7按键处理部分17第三章恒速风扇控制器的软件设计183.1软件总体设计183.2主程序183.3外部中断203.4定时器t1溢出中断213.5定时器t2溢出中断223.6 ATmega48与DG03532的驱动253.7调试与仿真28结束语32辞33参考文献34附录35 / 第一章概述1.1小型单相异步电机1.1.1单相异步电机简介单相异步电动机(single-phase asynchronous motor
9、)是靠220V单相交流电源供电的一类电动机。其具有结构简单、价格低廉、坚固耐用、维护量少与可用于恶劣环境等优点并已得到了极其广泛的应用。它适用于只有单相电源(single-phase power)的小型工业设备和家用电器中1。单相异步电动机有单相电容运转式、单相电容起动式、单相双值电容起动式、单相罩极式等。也可以分为带离心起动开关的单相电动机和不带离心开关的单相电动机。单相异步电动机大都为1.5kw以下的小功率电动机或者微特电动机，功率虽然小，但在市场上的占有量却很大,因此研究与发展其调速方式具有现实意义。1.1.2单相异步电机的常用调速方法单相异步电动机常用的调速方法有调压调速、变极调速和变
10、频调速3种方式。所谓调压调速是指改变供电电压时，电磁转矩特性曲线和机械特性曲线交点也随之改变，故能用改变电压实现调速。对于调压调速来说，单相异步电动机通常拖动的是通风性负载，如风扇等。负载转矩不是恒定常数，而是随转速增加而增加的，表示为Mna(a1)。目前多采用双向晶闸管对电压作相位控制来实现调压调速。对于变极调速来说，可利用改变极对数p来改变转速n的。显然,该方法虽然简易,但不能实现无级调速。对于变频调速来说，可将单相电容运转式电动机绕组接入单相电源输入/单相输出变频器。若用一般的三相变频器对单相异步电动机调速，可将绕组接于变频器的输出端(U、V、W)的任意两端进行控制。该方法解决了高频对电
11、容的危害以与影响副绕组的移相角度等问题，此方法虽调速成本虽低，但围较小，低速转矩较差。也可以应用变频调速器将单相电动机改为双相电动机来实现变极调速。但由于解决变频器给调速带来的难题，采用了多个功率元件，成本较高2。对于小功率系统来说，变频调速成本比较高，变极调速只能调定几个固定的速度，而调压调速不仅成本比较低，还可以实现速度连续可调，所以本设计中选择采用调压调速，并通过采用双向可控硅对电压做相位控制以实现对单相异步电机的调速。1.2 AVR单片机介绍AVR单片机是Atmel公司1997年推出的RISC单片机。RISC（精简指令系统计算机）是相对于CISC（复杂指令系统计算机）而言的。RISC并
12、非只是简单地去减少指令，而是通过使计算机的结构更加简单合理而提高运算速度的。RISC优先选取使用频率最高的简单指令，避免复杂指令：并固定指令宽度，减少指令格式和寻址方式的种类，从而缩短指令周期，提高运行速度。由于AVR采用了RESC的这种结构，使AVR系列单片机都具备了1MIPS/MHz（百万条指令每秒/兆赫兹）的高速处理能力。AVR单片机吸收了DSP双总线的特点，采用Harvard总线结构，因此单片机的程序存储器和数据存储器是分离的，并且可对具有一样地址的程序存储器和数据存储器进行独立的寻址。在AVR单片机中，CPU执行当前指令时取出将要执行的下一条指令放入寄存器中，从而可以避免传统MCS5
13、1系列单片机中多指令周期的出现。传统的MCS51系列单片机所有的数据处理都是基于一个累加器的，因此累加器与程序存储器、数据存储器之间的数据转换就成了单片机的瓶颈；在AVR单片机中，寄存器由32个通用工作寄存器组成，并且任何一个寄存器都可以充当累加器，从而有效地避免了累加器的瓶颈效应，提高了系统的性能。AVR单片机具有良好的集成性能。AVR系列的单片机都具备在线编程接口，其中的Mega系列还具备JTAG仿真和下载功能；都含有片看门狗电路、片程序Flash、同步串行接口SPI；多数AVR单片机还嵌了AD转换器、EEPROM、摸拟比较器、PWM定时计数器等多种功能；AVR单片机的I/O接口具有很强的
14、驱动能力，灌电流可直接驱动继电器、LED等器件，从而省去驱动电路，节约系统成本。AVR单片机采用低功率、非挥发的CMOS工艺制造，除具有低功耗、高密度的特点外，还支持低电压的联机Flash，EEPROM写入功能。AVR单片机还支持Basic、C等高级语言编程。采用高级语言对单片机系统进行开发是单片机应用的发展趋势。对单片机用高级语言编程可很容易地实现系统移植，并加快软件的开发过程。AVR单片机系列齐全，可适用于各种不同场合的要求。AVR单片机共分为三个系列：低档：ATtiny；中档：AT90；高档：ATmega。1.3 ATmega48单片机1.3.1 ATmega48单片机的简介ATmega
15、48是基于AVR增强型RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于其先进的指令集以与单时钟周期指令执行时间，ATmega48的数据吞吐率高达1MIPS/MHz，从而可以缓解系统在功耗和处理速度之间的矛盾3。AVR核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。所有的寄存器都直接与算术逻辑单元(ALU)相连接，使得一条指令可以在一个时钟周期同时访问两个独立的寄存器。这种结构大大提高了代码效率，并且具有比普通的CISC微控制器最高至10倍的数据吞吐率。ATmega48有如下特点：4K字节的系统可编程Flash(具有在编程过程中还可以读的能力，即RWW)，256字节EEPROM，512字节SRAM，23个通用I/O口线，32个通用工作寄存器，三个具有比较模式的灵活的定时器/计数器(T/C)，片/外中断，可编程串行USART，面向字节的两线串行接口，一个SPI串行端口，一个6路10位ADC(TQFP与MLF封装的器件具有8路10位ADC)，具有片振荡器的可编程看门狗定时器，以与五种可以通过软件选择的省电模式。空闲模式时CPU停止工作，而SRAM、T/C、USART、两线串行接口、SPI端口以与中断系统继续工作；掉电模式时晶体振荡器停止振荡，所有功能除了中断和硬件复位之外都停止工作，寄存器的容则一直保持；省电模式时异步定时器继续运行，以允许用户维持时间基准，器件的其他部
