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1、编号：桂林电子科技大学信息科技学院实训（论文）说明书题目：仪表风扇转速测控系统系另U:机电工程系专业：机械电子工程学生姓名：王尼玛学 号：1553200109指导教师：莫老狗职 称：讲 师题目类型：匚理论硏究匚实验硏究回工程设计匚工程技术硏究软件开发摘要摘要为了让电风扇使用起来更方便，能达到在远处即可控制电风扇运行状态的目的。文本基于AT89C51单片机、HS5104红外遥控编码发射器和S8206解码器设计了这款红 外遥控电风扇的硬件电路。系统分为信号发送和信号接收两大部分，信号发送部分由时钟电路，键盘电路， 显示电路和数据发送模块组成；信号接收部分由数据接收模块和电机控制电路组成。两 大部分
2、的协调运作构成了整个红外遥控电风扇系统。通过单片机的控制，本系统可以完成的主要功能有：用户可以通过遥控器按钮按 下“启动”、“关机”、“风速”、“风类”四个按键，对电风扇进行远程遥控。电风 扇的风速分“强风”、“中风”和“弱风”三种；风类分为“正常风”、“自然风”及 “睡眠风”三类。用户还可以通过遥控器面板上的指示灯查看当前风扇的工作状态。设计这种电风扇可以使电风扇的操作更加方便快捷，让人们在酷暑之中享受夏日 的清凉。关键词：单片机；红外遥控；电风扇AbstractIn order to let the electric fan to use more convenient, can achi
3、eve the goal that can control the running state of the electric fan in the distance Text, HS5104 infrared remote control coding emitter based on AT89C51 and HS8206 decoder design the hardware circuit of the infrared remote control electric fans System is divided into signal transmission and receptio
4、n of two parts, part signal sent by the clock circuit, keyboard circuit, display circuit and data sending module; The signal receiving part is composed of data receiving module and motor control circuit Two most of the coordination of the infrared remote control electric fan system Through single ch
5、ip microcomputer control, the main function of this system can complete are: users can through the remote control button start, shutdown、 and wind, wind four key, for remote control electric fan. Electric fan wind strong wind, stroke and weak wind three; Wind classes are divided into normal wind, na
6、tural and sleep three categories. Users can also through the indicator lights on the remote control panel to view the current fan working condition.This electric fan design can make the operation of the electric fan is more convenient and quick, let people enjoy in the sweltering heat of summer cool
7、 and refreshing.Key words: single chip microcomputer; Infrared remote control;Electric目录1 引言 12 系统论述 错误!未定义书签。2.1 设计背景错误!未定义书签。2.2 设计思路错误!未定义书签。2.3 系统框架设计 33 PWM 脉宽调制定理 错误!未定义书签。3.1 PWM 调速原理错误!未定义书签。3.2 PWM 调速方法错误!未定义书签。3.3 PWM 实现方法 54 系统硬件设计 64.1 系统基本组成 64.1.1 硬件模块组成 64.1.1 单片机整个控制模块 64.2 AT89S52 单
8、片机简介 74.2.1 AT89S52 主要性能 74.2.2 AT89S52 主要功能例举 74.2.3 AT89S52 各引脚功能介绍 84.2.4 AT89S52 的内部资源 124.3 L298 电机驱动模块 134.3.1 L298 电机驱动简介 134.3.2 L298 内部原理图 134.3.3 L298 引脚符号及功能 134.3.4 L298 逻辑功能 144.3.5简单的程序流程 145 系统软件设计 155.1 上位机概述 155.2 工作原理 16附录1 8结论1 9参考文献2o1 引言早期直流传动的控制系统采用模拟分离器件构成，由于模拟器件有其固有 的缺点，如存在温漂
9、、零漂电压，构成系统的器件较多，使得模拟直流传动系 统的控制精度及可靠性较低。随着计算机控制技术的发展，微处理器已经广泛 使用于直流传动系统，实现了全数字化控制。由于微处理器以数字信号工作， 控制手段灵活方便，抗干扰能力强。所以，全数字直流调速控制精度、可靠性 和稳定性比模拟直流调速系统大大提高。所以，直流传动控制采用微处理器实 现全数字化，使直流调速系统进入一个崭新的阶段。微处理器诞生于上个世纪七十年代，随着集成电路大规模及超大规模集成 电路制造工艺的迅速发展，微处理器的性价比越来越高。此外，由于电力电子 技术的发展，制作工艺的提升，使得大功率电子器件的性能迅速提高。为微处 理器普遍用于控制
10、电机提供了可能，利用微处理器控制电机完成各种新颖的、 高性能的控制策略，使电机的各种潜在能力得到充分的发挥，使电机的性能更 符合工业生产使用要求，还促进了电机生产商研发出各种如步进电机、无刷直 流电机、开关磁阻电动机等便于控制且实用的新型电机，使电机的发展出现了 新的变化。对于简单的微处理器控制电机，只需利用用微处理器控制继电器、电子开 关元器件，使电路开通或关断就可实现对电机的控制。现在带微处理器的可编 程控制器，已经在各种的机床设备和各种的生产流水线中普遍得到应用，通过 对可编程控制器进行编程就可以实现对电机的规律化控制。对于复杂的微处理 器控制电机,则要利用微处理器控制电机的电压、电流、
11、转矩、转速、转角等， 使电机按给定的指令准确工作。通过微处理器控制，可使电机的性能有很大的 提高。目前相比直流电机和交流电机他们各有所长，如直流电机调速性能好， 但带有机械换向器，有机械磨损及换向火花等问题；交流电机，不论是异步电 机还是同步电机，结构都比直流电机简单，工作也比直流电机可靠，但在频率 恒定的电网上运行时，它们的速度不能方便而经济地调节2。高性能的微处理 器如DSP （DIGITAL SIGNAL PROCESSOR即数字信号处理器）的出现，为采用新 的控制理论和控制策略提供了良好的物质基础，使电机传动的自动化程度大为提高。在先进的数控机床等数控位置伺服系统，已经采用了如 DSP
12、 等的高 速微处理器，其执行速度可达数百万兆以上每秒，且具有适合的矩阵运算。 2 系统论述21 设计背景近年来，随着科技的进步，电力电子技术得到了迅速的发展，直流电机得到 了越来越广泛的应用。直流它具有优良的调速特性 ,调速平滑、方便 ,调速范围 广;过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反 转;需要能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，从而对直流电机 的调速提出了较高的要求，改变电枢回路电阻调速，改变电枢电压调速等技术 已远远不能满足要求，这时通过 PWM 方式控制直流电机调速的方法应运而生。 22 设计思路直流电机 PWM 控制系统的主要功能包括：实现
13、对直流电机的加速、减速以 及电机的正转、反转和急停，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电 机的智能控制。主体电路：即直流电机 PWM 控制模块。这部分电路主要由 AT89S52 单片机 的 I/O 端口、定时计数器、外部中断扩展等控制直流电机的加速、减速以及电 机的正转和反转，并且可以调整电机的转速，能够很方便的实现电机的智能控 制。其间是通过 AT89S52 单片机产生脉宽可调的脉冲信号并输入到 L298 驱动芯 片来控制直流电机工作的。该直流电机 PWM 控制系统由以下电路模块组成：设计输入部分：这一模块主要是利用带中断的独立式键盘来实现对直流电 机的加速、减速以及电机的正转、反转和
14、急停控制。设计控制部分：主要由 AT89S52 单片机的外部中断扩展电路组成。直流电 机 PWM 控制实现部分主要由一些二极管、电机和 L298 直流电机驱动模块组成。2. 3系统框架设计直流电机PWM调速方案方案说明：直流电机PWM调速系统以AT89S52单片机为控制核心，由命令 输入模块、LED显示模块及电机驱动模块组成。采用带中断的独立式键盘作为 命令的输入，单片机在程序控制下，定时不断给L298直流电机驱动芯片发送 PWM波形，H型驱动电路完成电机正，反转和急停控制；同时单片机不停的将 PWM脉宽调制占空比送到LED数码管完成实时显示。3 PWM脉宽调制原理3. 1 PWM调速原理载两
15、端的电压，从而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM可以应用在许 多方面，比如：电机调PWM （脉冲宽度调制）是通过控制固定电压的直流电源 开关频率，改变负速、温度控制、压力控制等等7。在PWM驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并 且根据需要改变一个周期内“接通”和“断开”时间的长短。通过改变直流电 机电枢上电压的“占空比”来达到改变平均电压大小的目的，从而来控制电动 机的转速。也正因为如此，PWM又被称为“开关驱动装置”。如图1所示：图1 PWM信号的占空比设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax，设占空比为D= t1 / T， 则电机的平均速度为Va = Vmax * D，其中Va指的是电机的平均速度；Vmax 是指电机在全通电时的最大速度；D = t1 / T是指占空比。由上面的公式可见，当我们改变占空比D=t 1/T时，就可以得到不同的电机 平均速度Vd，从而达到调速的目的。严格来说，平均速度Vd与占空比D并非严 格的线性关系，但是在一般的应用中，我们可以将其近似的看成是线性关系。3. 2 PWM调速方法基于单片机类由软件来实现PWM：在PWM调速系统中占空比D是一个重要参 数在电源电压U d不变的情况
