吉林铁道职业技术学院
毕业设计论文
论文题目：
专业
学生姓名
设计（论文）指导教师：
开题日期：年月日
完成日期：年月日
一、设计题目及内容
二、基本要求
三、重点研究问题
四、主要技术指标
五、应收集的资料及参考文献
六、进度计划
设计环节日期1
2
3
4
5
6
七、附注
目录
摘要.......................................................................................................................................... i ii Abstract.. (iv)
第一章绪论 (1)
1.1研究背景 (1)
1.2课题研究的目的和意义 (2)
1.3国内外研究现状 (2)
1.4本课题研究内容 (3)
1.5本章小结 (3)
第二章温度控制系统总体设计 (4)
2.1系统工作原理 (4)
2.2 AT89C2051单片机 (5)
2.2.1 AT89C2051内部结构 (6)
2.2.2 AT89C2051引脚说明 (6)
2.3 本章小结 (7)
第三章系统硬件设计 (8)
3.1 测温电路模块 (8)
3.1.1 DS18B20简介 (8)
3.1.2 测温电路设计 (11)
3.2继电器模块 (12)
3.3电机模块 (13)
3.4数码管显示模块 (14)
3.4.1 数码管显示原理 (14)
3.4.2 系统中用到的数码管 (16)
3.5本章小结 (17)
第四章系统的软件设计 (18)
4.1单片机开发环境 (18)
4.2 主程序流程图 (20)
4.3 本章小结 (21)
结论 (22)
参考文献 (23)
附录一 (25)
附录二 (38)
附录三 (39)
致谢......................................................................................................... 错误！未定义书签。
摘要
随着数字技术的迅速发展，微控制器在社会的各个领域得到了广泛的应用，由于数字系统有着模拟系统所没有的优势，如抗干扰性强、便于和PC机相联、系统易于升级维护，所以数字控制系统更适合用来设计仓库温度控制系统。
本论文是基于单片机的仓库温度控制系统的设计，主要工作原理是用集成温度传感器DS18B20实时检测仓库内的温度并显示，温度信号送入单片机，由单片机与预先设定好的报警温度进行比较，通过双位控制驱动继电器进行动作。论文主要包括硬件电路的搭建，还根据系统要求设计了系统的程序流程图，并编写程序，调试结果显示系统运行稳定，可靠性高，具有良好的可操作性，控制效果十分理想。
关键词
温度检测；双位控制；单片机；
Abstract
With the rapid development of digital technology, micro-controller in all areas of society has been widely used. Since digital system has many advantages such as strong anti-interference, easy upgrade and maintenance for system, it is more suitable to design warehouse temperature system.
The main content of the graduation design is based on warehouse temperature control system. Main working principle is to use integrated temperature sensor DS18B20 to real-time detect temperature in the warehouse and display it. The system should send temperature signal into microcontroller. The predetermined alarm temperature is compared by microcontroller. Meanwhile, the system can through the double position control drive relays an action. Thesis mainly includes hardware circuit structure, and design the program flowchart. Debugging results show that the system has a good stability, high reliability, good operability. The control effect is vary ideal.
Key words
Temperature testing; Double position control; Microcontroller;
第一章绪论
1.1研究背景
随着现代生产技术的不断改进发展，企业的生产能力已远远大于市场的消费能力，另外许多商品在生产和消费之间都存在着时间间隔与地域差异，因此为了调整商品在生产和消费之间的时间、地域错位，几乎各个企业都设置了自己的仓库，用来将商品储存于其中。仓库还有一个重要的作用就是商品在入仓库这一环节，工作人员可以对即将进入市场的商品在仓库进行检验，防止质量不合格或质量低下的商品进入市场，从而可以最大限度的保护本企业的名誉。但设置仓库也有其不利的一方面，首先仓库的设置增加了商品的成本，其次如果仓库管理不善，储存的商品极易变质，从而给企业带来巨大的损失。由此可以看出仓库对于一个现代企业来说是必不可少的。目前来说对于仓库管理的研究主要集中在两个方向：其一，如何最大限度的降低仓库地运行成本从而降低商品的成本，增强企业的市场竞争力；其二，如何保证仓库储存商品处于相对静止状态时不发生物理、化学变化，保证储存商品的质量。本毕业设计主要就是从这两点展开的。
防潮、防霉、防腐、防爆是仓库日常工作的重要内容，是衡量仓库管理质量的重要指标。它直接影响到储备物资的使用寿命和工作可靠性。为保证日常工作的顺利进行，首要问题是加强仓库内温度的控制工作。对于仓库内温度的控制可以说有多种方法如通风、保温、制冷等措施，但其中最为普遍、简单的措施就是通风。所谓通风就是利用库内外空气温度不同而形成的气压差或借助于排气扇，使库内外空气形成对流，来达到调节库内温湿度的目的。库内外温度差距越大或排气扇转速越大，空气流动就越快；若库外有风，借风的压力更能加速库内外空气的对流。但风力也不能过大（风力超过5级，灰尘较多）。正确地进行通风，不仅可以调节与改善库内的温湿度，还能及时散发商品及包装物的多余水分。通风一般有两种措施：其一，利用自然地气压差进行通风，对于要求不高的仓库这是可以的，但对于要求稍微高一点的仓库靠自然通风是绝对不行的；其二，就是靠排气扇，即电动机带动的风扇进行通风。这种方法可以人工控制电机的转速从而控制通风的强度，且可以在任何需要通风的地方安装排气扇，效果明显、与其它方法相比成本最低，此种方法在各种仓库中得到广泛应用。而现在的大部分仓库的排气扇控制系统都是开环的，需要人工进行控制，反应比较慢，造成了不必要的电能浪费。本文就是根据此问题对仓库的排气扇控制系统进行了改进，通过测量仓库的温度来控制
排气扇的转速，以控制仓库的通风的强度。由于其可以根据实际需要控制电机转速，因此避免了不必要的电能浪费，降低了仓库的成本，具有非常强的实际应用性。
1.2课题研究的目的和意义
随着科学技术的进步,科技成果越来越迅速地应用于社会生活中,为人类提供新的认识外部世界和自身的途径,带来巨大的利益和效益,深刻影响着人类的生存方式。特别是近四十年来电子计算机的发展经历了从电子管、晶体管、中小规模集成电路到大规模集成电路这样四个阶段，尤其是随着半导体集成技术的飞跃发展，七十年代初诞生了新型的电子计算机—微型计算机，使得计算机应用日益广泛，而单片微型计算机的问世，则更进一步推动了这一发展趋势，使计算机应用渗透到各行各业，达到了前所未有的普及程度。由于单片机具有功能强、体积小、可靠性好、价格低廉等独特优点，因此，在智能仪器仪表、工业自动控制、计算机智能终端、家用电器、儿童玩具等许多方面，都已得到了很好的应用，因而受到人们高度重视，取得了一系列科研成果，成为传统工业技术改造和新产品更新换代的理想机种，具有广阔的发展前景。
目前的仓库排气扇控制系统大多数是模拟系统，虽然其技术成熟，但其致命的弱点就是不利于和最新的数字控制器结合，从而给整个仓库管理系统的升级带来了很大的不便，且其也不便与和PC上位机进行通信，实现系统的远程监控。另外在目前的电机调速系统中，尽管交流电机在调速控制领域取得了飞速的发展，在许多领域取代了直流电机，但直流电机的控制技术最为成熟，且和交流电机相比其调速系统更为方便，最重要的还是其调速系统成本远远低于交流电机，虽然直流电机在高速运转时会出现一系列问题，但仓库排气扇的转速一般都很低，故不必考虑这一问题，因此本设计中的排气扇采用的就是直流电机。传统的直流电机调速方法很多，如调压调速、弱磁调速等，它们存在着调速响应慢、精度差、调速装置复杂的缺点。目前随着电力开关半导体器件的发展，直流电机脉宽调制(PWM)调速技术得到了飞速发展，它具有调速精度高、响应速度快、调速范围宽和耗损低等特点，使它成为直流电机应用的主要调速方式。本文所要讲的就是基于市场上比较常见且价格便宜的AT89C2051单片机所设计的。利用价格只有几块钱的单片机和继电器来控制电机动作，其整体设计更加准确、简单。
1.3国内外研究现状
目前的仓库排气扇控制系统大多数是模拟系统。近几年仓库的机械化和自动化程度不断提高,一些智能化仓库管理技术如检测技术,监视技术和控制技术在仓库管理中得
到广泛应用。目前国内外的仓库通风控制系统是以控制器、工控机、通信网络为基础进行开发的，监控软件具有形象、美观的图形界面，可以准确详实的控制现场的运行情况，使通风机的工作状态和各种检测数据以动画、图形或文字方式动态显示。可以与补风控制系统结合，同时使用。仓库通风控制系统分为手动、自动、就地三种工作方式，现在国内外出现许多智能通风自动控制系统，这些智能仓库温度控制系统具有实现时间控制、温湿度控制、红外双鉴、气体浓度控制、风速控制、风压控制和自动开关门等功能。同时国内外智能仓库通风系统还采用多种节能技术节省仓库能源损耗，给管理商节省开支，在现在倡导低碳生活的社会形势下具有积极意义。
1.4本课题研究内容
本系统以A T89C2051单片机为核心，要求对仓库温度进行实时监测，采用集成温度传感器的信号读取、变换、显示，并与用户设定温度进行比较后通过继电器控制电动机是否启动，控制仓库温度。主电路是由DS18B20温度传感器作为温度传感器材，由AT89C2051 单片机进行数据处理，由三位共阳极数码管显示温度值。温度显示（和控制）的范围为：-55oC到125 oC之间，精度为1oC，也就是显示整数。如果设定报警的温度为20oC，则当环境温度达到21oC时，报警发光二极管发光，同时继电器动作控制电机启动。本设计是一个温度控制系统，其基本功能包括温度采集、温度传感器与单片机1-wire通信、继电器控制电机启动和数码管显示。
1.5本章小结
本章介绍了课题提出的背景和目的、意义，并对本课题国内外研究现状作了介绍，最后对设计的内容做了说明。
第二章温度控制系统总体设计
该仓库温度控制系统主要是利用集成温度传感器DS18B20来测量仓库内的温度，将测量的数据读取到单片机并与设定值进行比较，然后根据比较结果通过继电器来控制排风扇电机是否启动，以此来控制仓库内温度。
2.1系统工作原理
控制系统一般可以分为四个部分：
1.控制器：它是各类控制系统的核心部分，由AT89C2051来实现控制器的作用。
2.执行结构：本设计的执行机构为直流电机。
3.被控对象：本设计的被控对象是仓库。
4.检测变换装置：检测变送装置是集成温度传感器DS18B20 。
系统原理框图如图2-1所示。
y(t) r(t)
控制器执行机构被控对象
检测变送装置
图2-1 系统原理框图
本系统将仓库内需要保持的正常温度对应的电压量作为给定量，将集成温度传感器DS18B20检测到的仓库内温度对应的电压信号作为反馈信号，在与给定量进行比较后的差值送入控制器，然后通过继电器控制直流电机是否启动运转，以达到控制仓库内温度的目的。
本毕业设计采用模块化设计思想，整个系统由五大模块组成，分别是继电器控制模块、电机模块、测温模块、显示模块、单片机控制模块。
各个模块之间的关系如图2-2所示。本设计的工作原理是，首先由测温电路实时测量仓库内的温度，再利用单片机将此温度储存起来：一方面传给数码管，由0.56寸的三位共阳极数码管显示温度值；另一方面要对测量的温度值和预先设定的温度值进行比较。如设定报警的温度为20oC，则当环境温度达到21oC时，报警发光二极管发光，同时继电器动作，驱动直流电机运转，降低仓库温度。如果不需要对温度控制（报警），
可以将报警温度值设置高些。如果控制的是某局部的温度，可将DS18B20用引线引出，但距离不宜过大，注意其引脚绝缘。设计中为了使工作人员更好的操作系统，设置了工作状态指示灯，AN1、AN2和AN3键供操作人员来查看和设定上限温度值。
图2-2系统结构图
2.2 AT89C2051单片机
AT89C2051是美国ATMEL 公司生产的低电压、高性能8位单片机，片内含2K bytes 的可反复擦写的只读程序存储器（EPROM ）和128 bytes 的随机数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，A T89C2051单片机在电子类产品中有广泛的应用[1]。AT89C2051芯片外观如图2-3所示。
图2-3 AT89C2051芯片
数码管显示
按键以及工作状态
显示
单片机A T89C2051
继电器JR C -21F
直流电机
测温模块
仓库温度
2.2.1 AT89C2051内部结构
AT89C2051是一带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（E2PROM）的低电压，高性能8位CMOS微处理器[2]。它采用A TMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS-51指令集和引脚结构兼容。通过在单块芯片上组合通用的CPLI和闪速存储器，ATMEL的AT89C2051是一强劲的微型处理器，它对许多嵌入式控制应用提供一定高度灵活和成本低的解决办法[3]。
AT89C2051提供以下标准功能：2K字节闪速存储器，128字节RAM，15个I/O口，两个16位定时器，一个五向量两级中断结构，一个全双工串行口，一个精密模拟比较器以及两种可选的软件节电工作方式。空闲方式停止CPU工作但允许RAM、定时器/计数器、串行工作口和中断系统继续工作。掉电方式保存RAM内容但振荡器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一个硬件复位。AT89C2051设计有2个程序保密位，保密位1被编程之后，程序存储器不能再被编程，除非做一次擦除，保密位2被编程之后，程序不能被读出。
2.2.2 AT89C2051引脚说明
AT89C2051是一个有20个引脚的芯片。
1、VCC：电源电压。
2、GND：地。
3、P1口：P1口是一个8位双向I/O口。引脚P1.2~P1.7提供内部上拉电阻，P1.0和P1.1要求外部上拉电阻。P1.0和P1.1还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入(ANI0)和反相输入(ANI1)。P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示。
4、P3口：P3口的P3.0~P3.
5、P3.7是带有内部上拉电阻的七个双向I/O口引脚。P3.6用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用I/O引脚而不可访问。P3口缓冲器可吸收20mA电流。当P3口写入“1”时，它们被内部上拉电阻拉高并可用作输入端。用作输入时，被外部拉低的P3口脚将用上拉电阻而流出电流。P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号。P3口功能如表2-1所示。
5、RST：复位输入。RST一旦变成高电平，所有的I/O引脚就复位到“1”。当振荡器正在运行时，持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位[4]。每一
个机器周期需12个振荡器或时钟周期。
6、XTAL1：作为振荡器反相器的输入和内部时钟发生器的输入。
7、XTAL2：作为振荡器反相放大器的输出。
从上述引脚说明可看出，AT89C2051没有提供外部扩展存储器与I/O 设备所需的地址、数据、控制信号，因此利用A T89C2051构成的单片机应用系统不能在AT89C2051之外扩展存储器或I/O 设备，也即AT89C2051本身即构成了最小单片机系统[5]
。 AT89C2051引脚图如图2-4所示。
PIDP /SOIC
RST/VPP
1(RXD)P3.0(TXD )P3.1XTAL 2XTAL 1P3.2P3.3P3.4P3.5GND
23
45
67
8
9
102019
1817
1615
14131211
单片机AT89C 2051VCC
P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0P3.7
图2-4 AT89C2051引脚图
表2-1 P3口功能
P3口引脚 功能
P3.0 RXD(串行输入端口)
P3.1 TXD(串行输出端口)
P3.2 INT0(外中断0) P3.3 INT1(外中断1)
P3.4 TO(定时器0外部输入)
P3.5 T1(定时器1外部输入) P3.7
外部数据存储器读选通
2.3 本章小结
本章主要是介绍系统的总体设计，包括系统的工作原理和系统的结构图。此外还叙述了AT89C2051的内部结构和引脚功能。
第三章系统硬件设计
3.1 测温电路模块
在本设计中，由于使用了数字芯片，为了使测温电路的接口简单化，所以测温器件采用了单线数字温度传感器DS18B20，不需要专用A/D转换电路来实现温度量由模拟量到数字量的变换，并可与单片机直接连接。
3.1.1 DS18B20简介
温度传感器的种类众多，在应用与高精度、高可靠性的场合时DALLAS（达拉斯）公司生产的DS18B20温度传感器当仁不让。超小的体积，超低的硬件开消，抗干扰能力强，精度高，附加功能强，使得DS18B20更受欢迎。DS18B20的优势是单片机技术和开发温度相关的小产品的最佳选择。
DS18B20的主要特征：
1. 最高12位分辨率，精度可达 0.5摄氏度。
2. 12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒。
3. 可选择寄生工作方式。
4. 检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F)
5. 内置E2PROM，限温报警功能。
6. 64位光刻ROM，内置产品序列号，方便多机挂接。
7. 多样封装形式，适应不同硬件系统。
8.独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信。
9.无须外部器件。
10.可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5V。
11.零待机功耗。
12.温度以9或12位数字存储。
13.负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。
DS18B20的温度检测与数字数据输出全集成于一个芯片之上，从而抗干扰力更强。其一个工作周期可分为两个部分，即温度检测和数据处理。DS18B20的存储器资源，
分别是：
ROM 只读存储器，用于存放DS18B20ID编码，其前8位是单线系列编码（DS18B20的编码是19H），后面48位是芯片唯一的序列号，最后8位是以上56位的CRC码（冗余校验）。DS18B20共64位ROM。
RAM 数据暂存器，用于内部计算和数据存取，数据在掉电后丢失，DS18B20共9个字节RAM，每个字节为8位。第1、2个字节是温度转换后的数据信息。第3、4个字节是用户（常用于温度报警值储存）的镜像。在上电复位时其值将被刷新。第5个字节则是用户第3个E2PROM的镜像。第6、7、8个字节为计数寄存器，是为了让用户得到更高的温度分辨率而设计的，同样也是内部温度转换、计算的暂存单元。第9个字节为前8个字节的CRC码。E2PROM 非易失性记忆体[6]，用于存放长期需要保存的数据，上下限温度报警值和校验数据。DS18B20共3位E2PROM，并在RAM都存在镜像，以方便用户操作。
当DS18B20接收到温度转换命令后，开始启动转换。转换完成后的温度值就以16位带符号扩展的二进制补码形式存储在高速暂存存储器的第1、2字节。单片机可以通过单线接口读出该数据，读数据时低位在先，高位在后，数据格式以0.0625°C／LSB 式表示。表3-1为温度与数据的转换关系。
表3-1 温度/数据关系
温度(°C) 数据输出(二进制) 数据输出(十六进制) +125 00000000 11111010 00FA
+25 00000000 00110010 0032
+1/2 00000000 00000001 0001
0 00000000 00000000 0000
-1/2 11111111 11111111 FFFF
-25 11111111 11001110 FFCE
-55 11111111 10010010 FF92 控制器对DS18B20操作流程：
1．复位：首先我们必须对DS18B20芯片进行复位，复位就是由控制器（单片机）给DS18B20单总线至少480us的低电平信号。当DS18B20接到此复位信号后则会在15~60us后回发一个芯片的存在脉冲。
2. 存在脉冲：在复位电平结束之后，控制器应该将数据单总线拉高，以便于在15~60us后接收存在脉冲，存在脉冲为一个60~240us的低电平信号。至此，通信双方已经达成了基本的协议，接下来将会是控制器与DS18B20间的数据通信。如果复位低电平的时间不足或是单总线的电路断路都不会接到存在脉冲，在设计时要注意意外情况
的处理。
3.控制器发送ROM指令：双方打完了招呼之后要进行交流了，ROM指令共有5条，每一个工作周期只能发一条，ROM指令分别是读ROM数据、指定匹配芯片、跳跃ROM、芯片搜索、报警芯片搜索。ROM指令为8位长度，功能是对片内的64位光刻ROM进行操作。其主要目的是为了分辨一条总线上挂接的多个器件并作处理。诚然，单总线上可以同时挂接多个器件，并通过每个器件上所独有的ID号来区别，一般只挂接单个DS18B20芯片时可以跳过ROM指令（注意：此处指的跳过ROM指令并非不发送ROM指令，而是用特有的一条“跳过指令”）。
4.控制器发送存储器操作指令：在ROM指令发送给DS18B20之后，紧接着（不间断）就是发送存储器操作指令。操作指令同样为8位，共6条，存储器操作指令分别是写RAM数据、读RAM数据、将RAM数据复制到E2PROM、温度转换、将E2PROM 中的报警值复制到RAM、工作方式切换。存储器操作指令的功能是命令DS18B20做什么样的工作，是芯片控制的关键。
5.执行或数据读写：一个存储器操作指令结束后则将进行指令执行或数据的读写，这个操作要视存储器操作指令而定。如执行温度转换指令则控制器（单片机）必须等待DS18B20执行其指令，一般转换时间为500us。如执行数据读写指令则需要严格遵循DS18B20的读写时序来操作。
当符号位S＝0时，表示测得的温度值为正值，可以直接将二进制位转换为十进制；当符号位S＝1时，表示测得的温度值为负值，要先将补码变成原码，再计算十进制数值。
在64位ROM的最高有效字节中存储有循环冗余检验码（CRC）。主机ROM的前56位来计算CRC值，并和存入DS18B20的CRC值作比较，以判断主机收到的ROM 数据是否正确。另外，由于DS18B20单线通信功能是分时完成的，它有严格的时隙概念，因此读写时序很重要。
操作协议为：初使化DS18B20（发复位脉冲）→发ROM功能命令→发存储器操作命令→处理数据。具体过程如下所述。
1.初始化。单总线的所有处理均从初始化开始。初始化过程是主机通过向作为从机的DS18B20芯片发一个有时间宽度要求的初始化脉冲实现的。初始化后，才可进行读写操作。
2.ROM操作命令。总线主机检测到DS18B20的存在，便可以发出ROM操作命令之一。
对DS18B20操作，先跳过ROM ，即是启动DS18B20进行温度变换，之后通过匹配ROM 再逐一地读回每个DS18B20的温度数据。在DS18B20组成的测温系统中，主机在发出跳过ROM 命令之后，再发出统一的温度转换启动码44H ，就可以实现所有DS18B20的统一转换，再经过250ms 后，就可以用很少的时间去逐一读取。这种方式使其T 值往往小于传统方式。
3.1.2 测温电路设计
传感器数据采集电路主要指DS18B20温度传感器与单片机的接口电路。DS18B20可以采用两种方式供电，一种是采用电源供电方式，如图3-1所示，此时DS18B20的1脚接地，2脚作为信号线，3脚接电源。另一种是寄生电源供电方式，考虑到实际应用中寄生电源供电方式适应能力差且易损坏，此处采用电源供电方式，I/O 口接单片机的P2.2口。
P2_2
31.0
DQ 2VCC 3GND 1
U3
DS18B20
+5V
R1
10k
图3-1 电源供电方式
由于设计中要求温度显示（和控制）的范围为：-55oC 到125 oC 之间，精度为1oC ，也就是显示整数。如果控制的是某局部的温度，可将DS18B20用引线引出，但距离不宜过大，注意其引脚绝缘。测温电路如图3-2所示。
P3.7
R64.7K
IC2DS18B20V C C D Q G N D
1
23VCC
图3-2 测温电路
3.2继电器模块
继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中。它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
双位控制器只有两个输出值，相应的执行机构只有开和关两个极限位置，因此又称开关控制。根据输入偏差的正、负，控制器的输出为最大或最小，继电器就是一个双位控制器。当继电器输出高电平时驱动直流电机运转，当继电器输出低电平时电机不启动。
本设计用的继电器型号为JRC-21F 小功率继电器。它具有一组转换触点形式，1A 触点切换能力、体积小、性能优良、价格便宜等优点，因此可用于工业自动装置，通讯设备以及无线电遥控，声控玩具等电子控制系统。表3-3和表3-4为该型号继电器的电气和物理技术特性，表3-5为继电器的使用条件。图3-3为继电器的外型图。
表3-3 继电器电气特性
触点形式
线圈电源
线圈功耗
触点负载
接触电阻
1C DC 0.36W
5V4A 100MΩ
表3-4 继电器物理特性
绝缘电阻
吸合时间
释放时间
介质耐压
寿 命
100MΩ
5ms
5ms
500V
5VDC ，4A 105次
表3-5 继电器使用条件
环境温度相对湿度大气压力工作位置
-25～+55℃20%～93%86～106kPa任意
图3-3 继电器外形图
3.3电机模块
定义输出或输入为直流电能的旋转电机，称为直流电机，它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。
直流电机由定子和转子两大部分组成。直流电机运行时静止不动的部分称为定子，定子的主要作用是产生磁场，由机座、主磁极、换向极、端盖、轴承和电刷装置等组成。运行时转动的部分称为转子，其主要作用是产生电磁转矩和感应电动势，是直流电机进行能量转换的枢纽，所以通常又称为电枢，由转轴、电枢铁心、电枢绕组、换向器和风扇等组成[7]。
本设计采用直流5V电动机。由于单片机I/O口输出的电压太小因此不能将电机直接接在单片机上，因此需要加驱动电路，驱动电路有以下三种方案。
方案一：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对电机的速度进行调整。这个方案的优点是电路较为简单，市场上继电器种类齐全，价格也比较便宜。缺点是继电器的响应时间慢、寿命较短。
方案二：采用专用小型直流电机驱动芯片。这个方案的优点是驱动电路简单，驱动电路功耗相对较小，缺点是芯片的价格较高，需要外加供电电路。
方案三：采用由达林顿管组成的H型PWM电路。用单片机控制达林顿管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H型电路保证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关