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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。 电气信息学院单片机技术课程设计报告课题名称 电风扇模拟控制系统设计 专业班级 11通信02班 学 号 学生姓名 廖 振 宇 指导教师 易 先 军 评 分 6月17日至6月21日课程设计量化评分标准指标分值评分要素得分方案设计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。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, 表示准确, 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20过程清晰, 调试方案设计合理, 测试点选择适当, 程序
2、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20思路清晰; 语言表示准确, 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 评 成 绩指导老师评语: 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) 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, 因此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。(
3、 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, 经过查阅知道了能够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不但具有其它EDA工具软件的仿真功能, 还能仿真单片
4、机及外围器件。它是当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。是当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。而且能够输出高质量的图纸, 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, 由于直流电机的转速与加在其两端的平均电压成正比, 因此在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中, 当前经常使用的是经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,
5、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 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。虽然当前空调已非常普及, 但电风扇风力柔和, 任收到大部分人群的喜爱。本次课程设计经过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。
6、关键词: 电风扇控制系统; AT89C52 ; proteus软件; keil uvision4 I目 录1 设计任务12设计方案12.1任务分析12.2方案设计13 系统硬件设计23.1过热检测模块设计23.2电机调速与控制模块设计33.3 显示与控制模块设计43.4 键盘模块设计44 系统软件设计54.1 主程序流程图设计54.2 定时器T0中断程序流程图设计64.3 A/D转换测量子程序流程图设计65仿真与性能分析66心得体会10参考文献11附录1 系统原理图12附录2 系统PROTEUS图13附录3 程序清单13II1 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
7、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设计方案2.1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
8、一些LED 、 按键, 模拟真实的电风扇的使用, 经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。过热保护是对安全性要求的设计。2.2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。它经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
9、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ADC0809和外围电路组成, 经过设定电压初始值使电机超值停转而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, 经过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
10、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3.1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。
11、转换数据的传送A/D转换后得到的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。因此能够用查询方式, 测试
12、EOC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 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, 因此在对直流电动机电枢电压的控制和驱动中, 当前经常使用的是经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: Tt1t2Ut图3.3占空比示意图电动机的电驱绕组两端的电压平均值U
13、为: 式中D为占空比, 。占空比表示了在一个周期T里开关管导通的时间与周期的比值, D的变化范围为0=D=1。当电源电压UB不变的情况下, 输出电压的平均值U取决于与占空比D的大小, 改变D值也就改变了输出电压的平均值, 从而达到控制电动机转速的目的, 即实现了PWM调速。 根据硬件原理图连接好电路, A/D接入单片机上经过程序来控制L298输出控制直流电机的转动。经过不同按键输出不同的占空比, 使直流电机转动。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; 当摇头键按下时, 电机反转, 同时保持原先
14、的风速。3.3 显示与控制模块设计 本系统设计采用4位共阴数码管显示电路, 在设计4位LED显示时, 为了简化电路, 降低成本, 采用动态显示的方式, 4个LED显示共用一个8位的I/O, 4个LED数码管的位选线分别由相应的P2.0-P2.3控制, 而将其相应的段选线并联在一起, 由一个8位的I/O口控制, 即P0口。译码显示电路将档位和定时时间的输出状态经显示译码器译码, 经过4位LED七段显示器显示出来。到达定时时间电机停止转动同时定时时间变为0。P2.5口接一个发光二极管, 当电压值超压时二极管灯亮实现报警, 此状态下, 无论定时时间和风速键是否按下, 电机都处于停止状态。 3.4 键盘模块设计本系统使用简单的键盘和数码显示器件来完成输入输出操作的人机界面。键盘输入信息的主要过程是: 1、 CPU判断是否有键按下。2、 确定哪一个键被按下。 3、 把此键代表的信息翻译成计算机所识别的代码, 如ASCII或者
