电风扇模拟控制系统设计(共21页).doc

《电风扇模拟控制系统设计(共21页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电风扇模拟控制系统设计(共21页).doc（21页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选优质文档-倾情为你奉上 目 录专心-专注-专业第一章 总体设计方案：1.设计原理：用4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”、“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”。 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

2、复转动。2.设计思路：电风扇模拟控制系统设计就是使用单片机来控制电机和一些LED 、按键，模拟真实的电风扇的使用，通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。硬件方案：根据设计的要求可知，系统的硬件原理框图如图1.1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1.1 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，它通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，分别控制电机的风速

3、、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，通过设定电压初始值使电机超值停转并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。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，通过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3.实

4、验环境： 本实验用的单片机为MCS-51单片机，其硬件原理图如下： 本实验中用到的引脚有p1口的八个引脚，分别与八个开关相连，其中p1.0 是用来控制电风扇的自动挡，p1.1用来控制电风扇的手动挡。P1.2置于高电平是启动定时装置。P1.3与p1.4是用来控制风速的类型（常风，睡眠风，自然风）。P1.5与p1.6是用来控制定时的。本实验的定时采用单脉冲的方式进行定时设置。P1.7是用来进行复位操作。 本实验采用内驱的方式，通过数模转换的放大电路来驱动电风扇的转动，p3.4口接脉冲输入信号，p3.3口接入单脉冲。第二章 详细设计方案：2.1 主程序的设计：软件所要实现的功能有：按键响应，对模数转

5、换的控制，对数据的处理和传送显示的数据。主程序包含初始化、调用A/D转换子程序和调用显示程序，其流程图如图所示： 摇头？Y开始显示初始化Y占空比1:3自然风？N常风？NY占空比3:1Y占空比1:5睡眠风？NY进入定时程序定时？开摇头NN电机过热？关电机关中断显示过热N 图2.1 主程序流程框图主程序经初始化后，开始四位数码管显示的是“0000”电机停转。然后进入按键扫描程序，依次对自然风、常风、睡眠风进行扫描，单片机I/O口输出相应的占空比方波，当为自然风时，数码管最高位显示“1”，当为常风时，数码管最高位显示“2”，当为睡眠风时，数码管最高位显示为“3”。当有定时键按下时，转到定时器T0中断

6、程序进行。当有摇头键按下时，高低电平翻转，电机开始反转。2.1 模数转换原理介绍：模数转换工作原理是：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。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

7、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。因此可以用查询方式，测试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.2.2电机调速与控制模块设计本次实

8、验的电机转速的控制并没有按照传统上采用pwm来调速，而是采用了中断的控制方式。通过不同的时间区间来实现一次中断控制来实现电风扇的调速功能，p3,3口与单脉冲口相连，用于产生脉冲，p3.2口与脉冲输出相连，用来驱动电风扇，使电风扇转动。如何实现他的不同转速，通过不同的中断时间产生脉冲而实现的。本实验无论是对电风扇的风速控制，还是对电风扇的定时控制，都是通过开关来实现的2.3 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。采用内驱的

9、控制方式，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，通过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。2.4 A/D转换测量子程序流程图设计由于ADC0809在进行A/D转换时要用到CLK信号，而此时的ADC0809的CLK是接在AT89C52单片机的P2.4端口上，也就是要求从P2.4输出CLK信号供ADC0809使用。因此产生CLK信号的方法就的使用软件来产生了；由于ADC0809的参考电压VREF=VCC，所以转换之后的数据要

10、经过数据处理。然后和设定的参考值比较，而实际显示的电压值的关系为。其流程图如图2.4所示。 Y地址数小于8？NA/D转换结束？结束N开始ADC0809地址加一取数据Y启动测试（TESTART)图2.2 A/D转换测量子程序流程图2.4 定时器T0中断程序流程图设计 定时器T0是用来对定时时间进行控制的，结合数码管动态显示，首先给T0设置工作方式和初始值，由于它不可重装，所以在主程序中必须再次定义它的初始值。其流程图如图2.3所示： Y定时时间减一秒定时到了吗?Y置初值置初值中断返回数码显示电机停关中断N1s到了吗?N开中断 图2.3 T0的中断流程示意图第三章 结果测试及分析： 图3.1 是强

11、风键按下时状态，数码管显示为1，无定时时间。ADC0809显示电压值为1.95V,电机不发热，正常转动。 图3.1 强风仿真时电路示意图 图3.2是正常风键按下时状态，数码管第一位显示为2，无定时时间。ADC0809显示电压值为1.95V,电机不发热，正常转动。 图3.2 正常风仿真时电路示意图图3.3是睡眠风键按键按下时状态，数码管第一位显示为3，无定时时间。 图3.3 睡眠风仿真示意图 图3.4是强风按键按下时状态，数码管第一位显示为1，定时时间为15ms。ADC0809显示电压值为1.95V,电机不发热，正常转动。 图5.5是自然风按键按下时状态，数码管第一位显示为3，定时时间为15ms

12、。ADC0809显示电压值为1.95V,电机不发热，正常转动。图3.4 强风状态下定时示意图 参考文献1谢维成.单片机原理与应用及C51程序设计M.清华大学出版社,2009.72谢自美.电子线路设计.实验.测试M.华中科技大学出版社,2002.63马忠梅等.单片机的C语言应用程序设计M.北京航空航天大学出版社,2003.114楼然苗等.单片机课程设计指导M.北京航空航天大学出版社,2007.75张永枫.单片机应用实训教程M.西安电子科技大学出版社,2005.2附录1 元件清单： 本实验需要用到的器件有：lab8000电路板，电风扇，加上导线若干。附录2 总电路图： 附录3 程序代码：#incl

13、ude #include #include #define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define DA0832 XBYTE0x8000#define DXLED XBYTE0x9004#define WXLED XBYTE0x9002sbit Mode1=P10;sbit Mode2=P11;/模式控制，00关闭，01手动，10自动，11待定sbit TimerMode=P12;/计时模式sbit VMode1=P13;sbit VMode2=P14;/档位控制，00为0，01为0xb4,10为0xd4,11为0xffsbit

14、CountTime1=P15;/+1minsbit CountTime2=P16;/+10minsbit TimeCLR=P17;/CLRuchar code DTable=0x3F,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x76,0x79,0x38,0x3e,0x00;uchar code WTable=0x20,0x10,0x08,0x04,0x02,0x01;uint vel=10,11,12,12,0,13;uint time=0;/设置时间uint Ntime=0;/实际过去时间uint calsp;/10毫秒计时中间量uint c

15、ounter=0;/速度计次uint speed;/速度uint msec;/50毫秒中间量uint AutoMode=0;/自动标志uint changeV=0;void delay(uint t);void display();void SpeedC();void TimerSet();void InitLED();void Auto();void main(void)DA0832=0xa0;TMOD=0x11;TH0=0x0D8;TL0=0x0F0;TH1=0x3C;TL1=0x0B0;EA=1;EX0=1;IT0=1;ET0=1;TR0=1;ET1=1;EX1=1;IT1=1;TR1=

16、1;InitLED();time=0;Ntime=0;counter=0;AutoMode=0;changeV=0;while(1) display();void InitLED()vel0=10;vel1=11;vel2=12;vel3=12;vel4=0;vel5=13;void display()WXLED=WTable0;DXLED=DTablevel0;delay(2);WXLED=WTable1;DXLED=DTablevel1;delay(2);WXLED=WTable2;DXLED=DTablevel2;delay(2);WXLED=WTable3;DXLED=DTableve

17、l3;delay(2);WXLED=WTable4;DXLED=DTablevel4;delay(2);WXLED=WTable5;DXLED=DTablevel5;delay(2);void SpeedC()if(VMode1)if(VMode2)vel3=3;DA0832=0xff;if(!VMode2)vel3=2;DA0832=0xd4;if(!VMode1)if(VMode2)vel3=1;DA0832=0xb4;if(!VMode2)vel3=0;DA0832=0xa0;void delay(uint t)uint i,j;for(i=0;it;i+)for(j=1;j=100)s

18、peed=counter;counter=0;calsp=0;vel5=speed%10;vel4=speed/10;void Timer1() interrupt 3int t;TH1=0x3C;TL1=0x0B0;msec+;if(msec=1200)msec=0;if(TimerMode)Ntime+;if(Ntime=time)DA0832=0xa0;InitLED();elset=time-Ntime;vel0=t/10;vel1=t%10;if(AutoMode)Auto();void TimerSet()if(CountTime1)time+;if(CountTime2)time

19、=time+10;if(TimeCLR)time=0;vel0=time/10;vel1=time%10;void _INT0() interrupt 0counter+;void Auto()if(changeV)DA0832=0xd4;changeV=0;if(!changeV)DA0832=0xb4;changeV=1;void _INT1() interrupt 2if(Mode1)if(Mode2)DA0832=0xff;AutoMode=0;vel2=14;vel3=3;if(!Mode2)vel2=14;vel3=2;DA0832=0xd4;AutoMode=1;if(!Mode1)if(Mode2)vel2=14;vel3=1;AutoMode=0;SpeedC();if(!Mode2)DA0832=0xa0;InitLED();if(TimerMode)TimerSet();