风扇模拟器实验设计论文
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单片机原理与应用课
程设计
院(系):工业中心
班级:106001
姓名:王永安100203120
路体力 100201114
指导老师:王党利
时间:2013.07.07
目录
一、设计题目 (4)
二、总体方案设计及分析 (4)
三、硬件原理图设计 (4)
四、软件流程图及程序设计 (6)
五、设计总结和心得体会 (13)
摘要
本次课程设计通过keilC软件和Proteus软件设计一个电风扇模拟控制系统设计。
基于AT89C51芯片实现了用四位数码管实时显示电风扇的工作状态,最高位显示风类:“自然风”显示“1”、“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”。
设计一个“定时”键,用于定时时间长短设置;设置一个“摇头”键用于控制电机摇头。
设计过热检测与保护电路,若风扇电机过热,则电机停止转动,电机冷却后电机又恢复转动。
最终完成了设计任务。
关键词:AT89C51 keilC软件 Proteus软件。
电风扇的模拟控制系统设计的设计一、引言电风扇作为一种常见的家用电器,通过旋转叶片来制造空气流动,从而起到降低室温、促进空气流通等作用。
本文将介绍一种电风扇的模拟控制系统设计,通过控制电机的转速来实现风速的调节。
二、系统需求分析1.风速调节:电风扇需要能够通过调节转速来实现不同的风速档位,满足用户的不同需求。
2.能耗控制:控制系统需要尽量降低电风扇的能耗,减少电费支出。
3.安全可靠:系统应具备过载保护、过热保护等功能,以确保使用过程中的安全性和可靠性。
4.操作简便:用户能够方便地通过开关等操作元件来控制电风扇的开关、风速等功能。
三、系统设计1.传感器部分为了实现风速调节和过热保护等功能,需要通过传感器来获取相关信息。
常见的传感器包括温度传感器、转速传感器等。
温度传感器用于检测电机是否过热,转速传感器用于检测电机的转速。
2.控制器部分控制器是整个系统的核心。
它根据传感器获取的信息,控制电机的转速,从而实现风速的调节。
具体来说,控制器可以根据温度传感器的数据来判断是否需要开启过热保护功能;根据转速传感器的数据来判断电机的转速,并根据用户的操作要求调节电机的转速。
3.驱动器部分驱动器负责将控制器产生的控制信号转化为电机的实际动作。
电风扇通常采用直流无刷电机,因此需要采用电机驱动器来控制电机的转速。
4.电源部分电源部分主要为整个系统提供电能。
电风扇通常使用交流电源,因此需要设计适配器来将交流电转化为直流电供给电机和控制器。
5.操作部分用户通过开关等操作元件来控制电风扇的开关、风速等功能。
可以设计一个简单的控制面板来集成这些操作元件。
四、系统工作流程1.系统上电初始化,显示风速调节档位。
2.用户通过开关控制电风扇的开关,控制器接收到开关信号后判断是开启还是关闭电风扇。
3.控制器根据传感器采集到的温度信息判断电机是否过热。
4.控制器根据传感器采集到的转速信息以及用户设置的风速档位来调节电机的转速。
5.控制器将转速控制信号发送给电机驱动器,由驱动器控制电机的转速。
目录第1章总体设计方案.................................................................. 错误!未定义书签。
1.1设计原理 ................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2设计思路 ................................................................................. 错误!未定义书签。
1.3实验环境 ................................................................................. 错误!未定义书签。
第2章详细设计方案...................................................................... 错误!未定义书签。
2.1主程序设计............................................................................ 错误!未定义书签。
2.2功能模块的设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。
第3章结果测试及分析.................................................................. 错误!未定义书签。
3.1结果测试................................................................................ 错误!未定义书签。
实验报告一、实验目的1. 探究风扇在不同风速下的空气流动特性。
2. 设计一种新型的风扇,提高风扇的气流效率。
3. 分析新型风扇在室内环境中的应用效果。
二、实验背景随着科技的发展,风扇作为一种常见的家用电器,已经广泛应用于人们的日常生活中。
然而,传统风扇在气流效率、噪音控制等方面仍存在一定的不足。
本实验旨在通过创意设计,提高风扇的性能,为人们提供更加舒适的使用体验。
三、实验原理1. 风扇通过电机驱动叶片旋转,产生气流,从而达到通风、降温的效果。
2. 根据流体力学原理,气流速度与风扇转速成正比,风速与气流速度成正比。
3. 通过改变风扇叶片形状、角度等参数,可以影响气流的方向和速度。
四、实验材料与设备1. 实验材料:风扇、转速表、风速计、温度计、计时器、支架等。
2. 实验设备:电机、控制器、电源、电脑等。
五、实验步骤1. 准备实验器材,确保所有设备正常运行。
2. 将风扇固定在支架上,调整风扇位置,使其正对实验区域。
3. 使用转速表测量风扇的转速,记录数据。
4. 使用风速计测量风扇在不同风速下的风速,记录数据。
5. 使用温度计测量风扇在不同风速下的温度变化,记录数据。
6. 改变风扇叶片形状、角度等参数,重复步骤3-5,记录数据。
7. 设计新型风扇,调整风扇叶片形状、角度等参数,重复步骤3-5,记录数据。
8. 分析实验数据,比较传统风扇和新型风扇的性能差异。
六、实验结果与分析1. 传统风扇实验结果:- 转速:3000转/分钟- 风速:2.5米/秒- 温度变化:5℃- 噪音:70分贝2. 新型风扇实验结果:- 转速:3000转/分钟- 风速:3.5米/秒- 温度变化:7℃- 噪音:60分贝通过对比实验数据,可以得出以下结论:(1)新型风扇在风速和温度变化方面优于传统风扇。
(2)新型风扇在噪音控制方面也有一定优势。
七、实验结论1. 通过创意设计,新型风扇在气流效率、噪音控制等方面具有明显优势。
2. 新型风扇可以更好地满足人们在室内环境中的通风、降温需求。
家用风扇控制器的设计与实现一、实验目的1.实现对步进电机的控制来模拟风扇控制器。
2.掌握微机硬件和软件的综合设计方法。
二、实验内容与要求设计并制作一个家用风扇控制器。
1.用六个发光二极管,指示风速强、中、弱,类型为睡眠、自然和正常。
2.处于主菜单状态时,有下列选项:(1) 直接默认状态运行,默认状态为:风速-“弱”,类型-“正常”。
(2) 进入风速子菜单界面,修改风速。
(3) 进入类型子菜单界面,修改风的类型。
4. 风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。
5. 类型的不同选择,分别为:(1) 正常电扇连续运转;(2) 自然电扇模拟自然风,即转4s,停8s;(3) 睡眠电扇慢转,产生轻柔的微风,运转8s,停转8s;6. 按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。
三、实验报告要求1.设计目的和内容2.总体设计3.硬件设计:原理图(接线图)及简要说明4.软件设计框图及程序清单5.设计结果和体会(包括遇到的问题及解决的方法)四、总体设计1.8253定时/计数器通道0定时控制步进速度,通道2和3定时电机的转停时间,8255的PA0控制步进电机的转停。
2.8255 的C口输出控制脉冲,经74452电路驱动电路。
B口输出控制LED显示风扇当前的状态。
五、硬件设计由于本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器,所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。
除利用了PC机本身资源外(如中断资源),还利用了平台上的8253计数/定时器、8255并行接口单元,LED指示灯电路等,再加上电机的驱动电路,便构成以风扇电机控制电路。
硬件原理图如图1:图1 硬件原理图六、软件设计本设计通过软件编程使8253通道0输出定时信号申请中断,CPU发出命令由8255的下C口输出脉宽信号来控制步进电机的走步。
8253的定时时间决定了电机转动的快慢。
电机的转动和停止则是通过8255的PA0端子输出高低电平来继续或暂停8253通道0的计数从而控制中断申请来实现的。
单片机课程设计报告书课题名称:电风扇模拟控制系统设计姓名:学号:院系:专业:指导教师:时间:课程设计项目成绩评定表设计项目成绩评定表一、设计任务及要求:1、设计任务:设计一个电风扇模拟控制系统。
2、要求:1、用四位数码管实时显示电风扇的工作状态。
2、设计一个“定时”键,用于定时时间长短设置。
3、设置一个“摇头”键用于控制电机摇头。
4、设计过热检测与保护电路。
指导教师签名:年月日二、指导教师评语:指导教师签名:年月日三、成绩评定:指导教师签名:年月日四、系部意见:系部盖章:年月日课程设计报告书目录设计报告书目录一、设计目的 (1)二、设计思路 (1)三、设计过程 (1)3.1、系统方案论证 (1)3.2、系统硬件设计电路图 (2)3.3 系统软件设计 (8)四、系统调试与结果 (9)五、主要元器件与设备 (9)六、课程设计体会与建议 (9)6.1、设计体会 (10)6.2、设计建议 (10)七、参考文献 (11)一、设计目的1、熟悉集成电路的引脚安排。
2、掌握芯片的逻辑功能及使用方法。
3、了解面包板结构及其接线方法。
4、了解电风扇的组成及工作原理。
5、熟悉电风扇那的设计与制作。
二、设计思路1、设计系统硬件电路。
2、设计系统复位电路和时钟电路。
3、设计单片机电源电路。
4、系统软件的设计。
三、设计过程3.1、系统方案论证本设计采用AT89C51单片机为核心控制器件,系统框图如图2所示图1电风扇模拟控制系统框图其工作原理为:1. 初始加电时,电风扇不加电,四位数码显示器不显示,只有按下“自然风”、“常风”和“睡眠风”任一按键,电风扇开始工作。
同时,定时器只要不进行新的时间设置,电路就将按系统默认控制负载定时工作的时间方式自动开始运行。
2. 电路允许用户随时通过按键开关自行输入设置新的定时时间参数,其范围可在1分钟至990秒之间任意设置。
3. 在进行时间参数设置和整个定时过程中,系统采用四位数码管显示,最高位显示风类,后三位显示定时时间,做“百位、十位、个位”的倒计时显示,同时用数码管上小数点的同步闪亮作为秒显示,显示直观、准确。
摘要本次课程设计通过keilC软件和Proteus软件设计一个电风扇模拟控制系统设计。
基于AT89C51芯片实现了用四位数码管实时显示电风扇的工作状态,最高位显示风类:“自然风”显示“1”、“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”。
设计一个“定时”键,用于定时时间长短设置;设置一个“摇头”键用于控制电机摇头。
设计过热检测与保护电路,若风扇电机过热,则电机停止转动,电机冷却后电机又恢复转动。
最终完成了设计任务。
关键词:AT89C51 keilC软件 Proteus软件目录1 PROTEUS和KEIL的使用 (1)1.1 Proteus的使用 (1)1.1.1软件打开 (1)1.1.2工作界面 (2)1.2 Keil C51 的使用 (2)1.2.1软件的打开 (2)1.2.2工作界面 (3)1.2.3 电风扇实例程序设计 (4)2电风扇硬件控制系统 (8)2.1设计方案特点 (8)2.2关于AT89C51单片机的介绍 (9)2.2.1主要特性: (9)2.2.2管脚说明: (10)2.2.3.振荡器特性: (11)2.3仿真与调试 (11)3软件设计部分 (12)3.1复位电路 (12)3.2时钟电路 (13)3.3显示电路设计 (13)3.4框图流程 (14)总结 (17)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (20)1 Proteus和Keil的使用Proteus7.0是目前最好的模拟单片机外围器件的工具,非常不错,可以仿真51系列,AVR,PIC等常用的MCU及其外围电路(如RAM,ROM,LED,LCD,AD/DA,部分SPI器件,键盘,部分IIC器件),虽然有那么多优点和长处,但还是与实际情况有不少的差别。
如果条件允许,还可以实实在在地学习和体会,仿真毕竟还是仿真,不能代替实际操作,实际许多问题是在仿真中碰不到的,当然我们可以仿真达到学习目的。
电风扇模拟控制系统设计一、引言电风扇作为日常生活中常见的电器之一,广泛应用于家庭、办公和工业场所。
电风扇的控制系统是为了实现对风速、运行时间和摇头等功能的控制,提高用户的使用便利性和舒适度。
本文将介绍电风扇模拟控制系统的设计。
二、系统设计1.硬件设计(1)电机驱动:电风扇的核心部件是电机,控制系统需要对电机进行驱动。
采用直流电机驱动器,通过PWM(脉宽调制)信号控制电机的转速。
可以根据用户的需求设置不同的PWM占空比,实现不同风速档位的调节。
(2)温度传感器:电风扇的控制系统需要实时监测环境温度,以便进行温度控制。
采用温度传感器来检测环境温度,当温度超过设定的阈值时,自动开启电风扇并控制风速。
(3)遥控器:为了方便用户对电风扇的控制,设计一个遥控器。
通过无线通信协议与电风扇的控制系统进行通信,实现遥控开关、风速调节和摇头控制等功能。
2.软件设计(1)PWM控制:控制系统通过PWM信号控制电机的转速。
根据用户设置的风速档位,计算相应的PWM占空比,并将PWM信号发送给电机驱动器,控制电机的转速和风速。
(2)温度控制:通过温度传感器实时监测环境温度,当温度超过设定的阈值时,控制系统自动开启电风扇,并根据设定的温度范围调节风速,以保持室内温度的稳定。
(3)遥控功能:设计一个可以与电风扇控制系统进行无线通信的遥控器。
通过遥控器,用户可以远程控制电风扇的开关、风速调节和摇头控制等功能,提高用户的使用便利性。
三、系统特点1.支持多档风速调节:用户可以根据需要,调节电风扇的风速,以满足不同的舒适需求。
2.自动温度控制:通过温度传感器监测环境温度,自动调节电风扇的风速,以保持室内温度的稳定。
3.远程控制功能:通过遥控器与电风扇的控制系统进行无线通信,用户可以随时随地对电风扇进行控制。
4.节能环保:通过智能控制电风扇的运行时间和风速,减少能源消耗,达到节能环保的目的。
5.使用方便:系统设计简单,用户通过遥控器即可实现对电风扇的控制,操作简单便捷。
摘要面对激烈的市场竞争,制造业必须加速产品开发进程,缩短设计开发周期。
计算机技术和计算机图形学的不断发展,为人们提供了强有力的工具,三维CAD/CAM/CAE集成化软件被广泛应用于制造业。
与传统的装配设计相比,虚拟装配技术能满足并行工程的要求,实现产品可装配的设计,及时发现产品设计中的问题,提高装配质量和装配效果。
研究是在UG软件设计平台上完成风扇的三维造型设计。
UG软件具有很强大的实体造型、曲面造型、虚拟产品装配仿真、工程图生成等功能。
论文论述了风扇虚拟设计中的关键环节,即零部件建模、虚拟装配、动态仿真设计等。
并对产品设计中的虚拟设计方法与传统设计方法的差异、优越性进行了比对。
通过可视化显示装配、干涉分析然后以求达到准确运动仿真,使生产真正在高效、高质量、低成本的环境下完成。
关键词:三维造型设计;虚拟装配;运动仿真IIIAbstractFacing with the competitive market, manufacturers need to accelerate product development process, shorten the product design and development cycle. The continuous development of computer technology and computer graphics provides powerful tools for people, three-dimensional CAD/CAM/CAE integration software is widely used in manufacturing. Compared with the traditional assembly design, virtual assembly technology to meet the requirements of concurrent engineering, the design of their products can be equipped with timely detection of problems in product design, improve the assembly quality and assembly efficiency.This thesis based on UG product design platform for the fan completed the three-dimensional design. The shape structure of vertical electric fan is very complex, if using the traditional CAD drawing software to design will be very difficult, UG can easily solve this problem, the UG software has powerful functions of solid modeling, surface modeling, virtual assembly simulation, engineering drawing and others. This paper discussed the key link of fan that using reversal design progress from the physical to the mold in virtual design, as the part modeling, virtual assembly, dynamic simulation and the fan injection mold design. The paper also compared the advantages and differences between virtual for product design in the development of traditional design methods. Through the visual display assembly, interference analysis then to achieve accurate simulation campaign that produce real in high efficiency, high quality, short time, low cost environment.Key words: 3D modeling design; simulation assembly; movement simulation目录摘要........................................................................................................................................... I II ABSTRACT .................................................................................................................................. I V 目录.. (V)1 绪论 (1)1.1三维造型设计的现状和发展前景 (1)1.2常用三维造型软件介绍 (2)1.3UG软件的介绍 (2)1.4论文主要内容及研究意义 (3)2 基于UG的风扇设计 (5)2.1电风扇的发展现状 (5)2.2UG在产品中的设计思路 (5)2.3电风扇的建模设计分析 (5)2.3.1 电风扇的虚拟装配介绍 (6)2.4电风扇主要零件的建模绘制 (8)2.4.1 电风扇罩的绘制 (8)2.4.2 电风扇叶的绘制 (10)2.4.3 电风扇后座的绘制 (12)2.4.4 电风扇支架部分的绘制 (14)2.4.5 电风扇操作面板的绘制 (15)2.4.6 电风扇其他零件的绘制 (16)2.5电风扇的装配体建模及爆炸图 (17)2.5.1 装配风扇本体 (17)2.5.2 电风扇的爆炸视图及干涉分析 (21)3 动态仿真 (24)3.1关于动态仿真 (24)3.1.1 动态仿真的起源 (24)3.1.2 仿真技术在产品开发制造过程中的应用 (24)3.2电风扇的动态仿真 (25)3.2.1 机构运动仿真 (25)3.2.2 电风扇模拟仿真 (25)4 电风扇叶注塑模设计 (29)4.1注塑模设计的基本流程 (29)4.2注塑模具的基本结构设计 (30)4.2.1 扇叶材料的分析 (30)4.2.2 分型面的选择 (30)4.2.3 扇叶注塑模具结构及工作原理 (31)5 结论与展望 (33)5.1结论 (33)5.2不足之处及未来展望 (33)致谢 (34)参考文献 (35)基于UG的家电造型设计及动态仿真1 绪论计算机辅助设计是一种将人和计算机的最佳特性结合起来以用来辅助进行产品的设计和分析的技术,是综合了计算机与工程设计方法的最新发展成果一门新兴学科。
《电气与电子线路CAD》课程设计(学年论文)说明书课题名称:电风扇模拟控制系统学生学号:专业班级:电气自动化学生姓名:学生成绩:指导教师:课题工作时间:填写说明:1. 一、二、三项由指导教师在课程设计(学年论文)开始前填写并交由学生保管;2. 第四项由学生在完成课程设计后填写,并将此表与课程设计说明书一同装订成册交给指导教师;3. 成绩评定由指导教师按评定标准评分。
4. 此表格填写好后与正文一同装订成册。
课程设计评审标准(指导教师用)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。
虽然目前空调已非常普及,但电风扇易于控制且风力柔和,仍是大部分人的纳凉首选。
本次采用AD软件以单片机为核心来设计pcb,AD的特点是速度快、性能高,能够极大的减轻工程技术人员的劳动强度。
随着大规模集成电路的发展,人工设计已经远远不能满足人们的需求,计算机辅助设计已经势在必行。
经过本次课程设计应使学生掌握原理图及印刷电路板图的编辑、输出、网表生成、检查、分析及建立新原理图、印刷电路板图库等。
通过实习学生可以独立实现电路原理图和印刷电路板的设计,为今后在工作中的实际应用打下较为坚实的基础。
关键词:单片机;Altium Designer;pcb;电路板目录1方案论证 (1)1.1系统功能要求 (1)1.2方案论证 (1)1.3电气电子线路CAD设计步骤 (2)2项目元件库 (3)2.1自建元件库 (3)2.2元器件封装概述 (4)II2.3利用向导自建元件封装库 (4)3原理图设计 (5)3.1原理图设计操作流程 (5)4 PCB图设计 (8)4.1设计步骤和操作 (8)4.2元件布局要求 (8)4.3 PCB布线原则 (9)5 结论 (10)参考文献 (11)附录1系统原理图 (12)1方案论证1.1系统功能要求利用单片机设计完成一款设计电风扇模拟控制系统,本次实验是基于MCS-51单片机AT89C51。
攀枝花学院本科毕业设计(论文)摘要摘要温控风扇在现代社会中的生产以及人们的日常生活中都有广泛的应用,如工业生产中大型机械散热系统中的风扇、现在笔记本电脑上的广泛应用的智能CPU 风扇等。
本文设计了基于单片机的温控风扇系统,采用单片机作为控制器,利用温度传感器DS18B20作为温度采集元件,并根据采集到的温度,通过一个达林顿反向驱动器ULN2803驱动风扇电机。
根据检测到的温度与系统设定的温度的比较实现风扇电机的自动启动和停止,并能根据温度的变化而自动改变风扇电机的转速,同时用LED八段数码管显示检测到的温度与设定的温度。
关键词单片机、DS18B20、温控、风扇攀枝花学院本科毕业设计(论文)ABSTRACTABSTRACTA thermostatically controlled fan in production and people's daily life is widely used in modern society,such as the fan in the industrial production of large-scalemechanical cooling system and now it is widely used on laptop computers intelligent CPU fan and so on.Designed a microcontroller-based temperature controlled fan system,the use of SCM as the controller,temperature sensor DS18B20temperature acquisitioncomponents,and temperature collected by the reverse of a Darlington drive theULN2803drive fan motor.According to the temperature detected by the temperatureand system settings to achieve the automatic start and stop of the fan motor, and roottemperature changes automatically change the fan motor speed,LED eight out digitaldisplay temperature and the set of detected the temperature。
Key words Single chip microcomputer,DS18B20,thermostatically,fan目录第一章系统整体设计1.1设计思路本设计的整体思路是:利用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C52进行处理,在LED 数码管上显示当前环境温度值以及预设温度值。
其中预设温度值只能为整数形式,检测到的当前环境温度可精确到小数点后一位。
同时采用PWM 脉宽调制方式来改变直流风扇电机的转速。
并通过两个按键改变预设温度值,一个提高预设温度,另一个降低预设温度值。
系统结构框图如下:图1.1系统构成框图1.2方案论证本设计要实现风扇直流电机的温度控制,使风扇电机能根据环境温度的变化自动启停及改变转速,需要比较高的温度变化分辨率以及稳定可靠的换挡停机控制部件[1]。
温度显示DS18B20AT89C52复位晶振独立键盘PWM 驱动电路直流电机1.2.1温度传感器的选择在本设计中,温度传感器的选择有以下两种方案:方案一:采用热敏电阻作为检测温度的核心元件,并通过运算放大器放大,由于热敏电阻会随温度变化而变化,进而产生输出电压变化的微弱电压变化信号,再经模数转换芯片ADC0809将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。
方案二:采用数字式的集成温度传感器DS18B20作为温度检测的核心元件,由其检测并直接输出数字温度信号给单片机进行处理。
对方案一,采用热敏电阻作为温度检测元件,有价格便宜,元件易购的优点,但热敏电阻对温度的细微变化不太敏感,在信号采集、放大以及转换的过程中还会产生失真和误差,并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性,其自身电阻对温度的变化存在较大误差,虽然可以通过一定电路来修正,但这不仅将使电路变得更加复杂,而且在人体所处环境温度变化过程中难以检测到小的温度变化。
故该方案不适合本系统。
对于方案二,由于数字式集成温度传感器DS18B20的高度集成化,大大降低了外接放大转化等电路的误差因数,温度误差变得很小,并且由于其检测温度的原理与热敏电阻检测的原理有着本质的不同,使得其温度分辨力极高。
温度值在器件内部转化成数字量直接输出,简化了系统程序设计,又由于该温度传感器采用先进的单总线技术,与单片机的接口变得非常简洁,抗干扰能力强,因此该方案适用于本系统。
1.2.2控制核心的选择在本设计中采用AT89C52单片机作为控制核心,通过软件编程的方法进行温度检测和判断,并在其I/O口输出控制信号。
AT89C52单片机工作电压低,性能高,片内含8k字节的只读程序存储器ROM和256字节的随机数据存储器RAM,它兼容标准的MCS-51指令系统,单片价格也不贵,适合本设计系统。
1.2.3温度显示器件的选择方案一:应用动态扫描的方式,采用LED共阴极数码管显示温度。
方案二:采用LCD液晶显示屏显示温度。
对于方案一,该方案成本很低,显示温度明确醒目,即使在黑暗空间也能清楚看见,功耗极低,同时温度显示程序的编写也相对简单,因而这种显示方式得到了广泛应用。
但不足的地方是它采用动态扫描的显示方式,各个LED数码管是逐个点亮的,因此会产生闪烁,但由于人眼的视觉暂留时间为20MS,故当数码管扫描周期小于这个时间时人眼不会感觉到闪烁,因此只要描频率设置得当即可采用该方案。
对于方案二,液晶显示屏具有显示字符优美,其不仅能显示数字还能显示字符甚至图形,这是LED数码管无法比拟的。
但是液晶显示模块的元件价格昂贵,显示驱动程序的编写也较复杂,从简单实用的原则考虑,本系统采用方案一。
1.2.4调速方式的选择方案一:采用数模转换芯片DAC0832来控制,由单片机根据当前环境温度值输出相应数字量到DAC0832中,再由DAC0832产生相应模拟信号控制晶闸管的导通角,从而通过无级调速电路实现风扇电机转速的自动调节。
方案二:采用单片机软件编程实现PWM(脉冲宽度调制)调速的方法。
PWM 是英文Pulse Width Modulation的缩写,它是按一定的规律改变脉冲序列的脉冲宽度,以调节输出量和波形的一种调节方式,在PWM驱动控制的调节系统中,最常用的是矩形波PWM信号,在控制时需要调节PWM波得占空比。
占空比是指高电平持续时间在一个周期时间内的百分比。
在控制电机的转速时,占空比越大,转速就越快,若全为高电平,占空比为100%时,转速达到最大[2]。
用单片机I/O口输出PWM信号时,有如下三种方法:(1)利用软件延时。
当高电平延时时间到时,对I/O口电平取反,使其变成低电平,然后再延时一定时间;当低电平延时时间到时,再对该I/O口电平取反,如此循环即可得到PWM信号。
在本设计中应用了此方法。
[2](2)利用定时器。
控制方法与(1)相同,只是在该方法中利用单片机的定时器来定时进行高低电平的转变,而不是用软件延时。
应用此方法时编程相对复杂。
(3)利用单片机自带的PWM控制器。
在STC12系列单片机中自身带有PWM 控制器,但本系统所用到得AT89系列单片机无此功能。
对于方案一,该方案能够实现对直流风扇电机的无级调速,速度变化灵敏,但是D/A转换芯片的价格较高,与其温控状态下无级调速功能相比性价比不高。
对于方案二,相对于其他用硬件或者软硬件相结合的方法实现对电机进行调速而言,采用PWM用纯软件的方法来实现调速过程,具有更大的灵活性,并可大大降低成本,能够充分发挥单片机的功能,对于简单速度控制系统的实现提供了一种有效的途径。
综合考虑选用方案二。
第二章软件设计2.1程序设置程序设计部分主要包括主程序、DS18B20初始化函数、DS18B20温度转换函数、温度读取函数、键盘扫描函数、数码管显示函数、温度处理函数以及风扇电机控制函数。
DS18B20初始化函数完成对DS18B20的初始化;DS18B20温度转换函数完成对环境温度的实时采集;温度读取函数完成主机对温度传感器数据的读取及数据换算,键盘扫描函数则根据需要完成初值的加减设定;温度处理函数对采集到的温度进行分析出理,为电机转速的变化提供条件;风扇电机控制函数则根据温度的数值完成对电机转速及启停的控制。
主程序流程图如图3.1.1:主程序开始程序初始化调用DS18B20调用键盘扫描函数调用数码管显示函数调用温度处图2.1.1主程序流程图2.2用Keil C51编写程序Keil C51是美国Keil Software 公司开发的51系列兼容单片机C 语言的软件开发系统,与单片机汇编语言相比,C 语言在不仅语句简单灵活,而且编写的函数模块可移植性强[9],因而易学易用,效率高。
随着单片机开发技术的不断发展,从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发,单片机的开发软件也在不断发展,Keil 软件是目前使用较多的MCS-51系列单片机开发的软件。
Keil C51软件不仅提供了丰富的库函数,而且它强大的集成开发调试工具为程序编辑调试带来便利,在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
在使用时要先建立一个工程,然后添加文件并编写程序,编写好后再编辑调试。
Keil C51的使用界面如图2.2.1。
调用DS18B20温度转换函数调用温度读取函数调用风扇电机控制函数结束图2.2.1Keil C51的使用界面2.3用Proteus进行仿真2.3.1Proteus简介Proteus软件是来自英国Labcenter electronics公司的EDA工具软件。
Proteus软件有十多年的历史,在全球广泛使用,它不仅和其它EDA工具一样有原理布图、PCB自动或人工布线及电路仿真的功能,而且更重要的功能是,他的电路仿真是互动的,可以根据仿真实时观察到得现象验证设计的正确性及准确性并及时改变程序代码、原理图连接以及元件属性等。
它还能配合系统配置的虚拟仪器来显示和输出,如示波器、逻辑分析仪等[10],效果很好。
Proteus有4个功能模块:智能原理图设计、完善的电路仿真功能、独特的单片机协同仿真功能以及实用的PCB设计平台。
其内部元件库含有丰富的元件,支持总线结构以及智能化的连线功能;支持主流CPU(如ARM、8051/52、AVR)及其通用外设模型的实时仿真等,为单片机的开发应用等带来极大的便利。