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基于单片机电风扇控制系统课程设计报告.docx

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.31M 资料格式：docx 举报 版权申诉
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    引 言
    1 课程设计的性质和目的
    1.1 课程设计背景
    1.2 本文设计任务
    1.3 本课程设计目的
    2 系统方案设计与原理
    2.1 设计思路
    2.2 设计系统的运行过程
    3 硬件设计
    3.1 电风扇模拟控制系统的硬件电路设计原理图
    3.2 硬件的功能分析
    3.2.1 复位电路
    3.2.2 时钟电路
    3.3 主要元件原理
    3.3.1 STC89C51单片机原理
    3.3.2 1602液晶屏原理
    4 软件设计
    4.1 主流程图
    4.2 程序清单
    5 运行与调试
    5.1 仿真图
    6 心得体会
    参考文献
    课程设计报告 电风扇模拟控制系统的设计 课 程 名 称 单片机课程设计 二 级 学 院 专 年 学 业 电子信息工程 级 号 学 生 姓 名 指 导 教 师 完 成 时 间
    目 录 摘 要 ..................................................................II 引 言 ...................................................................3 1 课程设计的性质和目的 .............................................. 3 1.1 课程设计背景 .................................................... 3 1.2 本文设计任务 .................................................... 3 1.3 本课程设计目的 .................................................. 3 2 系统方案设计与原理 ................................................ 3 2.1 设计思路 ........................................................ 3 2.2 设计系统的运行过程 .............................................. 4 3 硬件设计 .......................................................... 4 3.1 电风扇模拟控制系统的硬件电路设计原理图 .......................... 4 3.2 硬件的功能分析 .................................................. 5 3.2.1 复位电路 ...................................................... 5 3.2.2 时钟电路 ...................................................... 6 3.3 主要元件原理 .................................................... 7 3.3.1 STC89C51 单片机原理 ........................................... 7 3.3.2 1602 液晶屏原理 ................................................7 4 软件设计 .......................................................... 7 4.1 主流程图 ........................................................ 7 4.2 程序清单 ........................................................ 8 5 运行与调试 ....................................................... 12 5.1 仿真图 ......................................................... 12 6 心得体会 ......................................................... 12 参考文献 ................................................................14 I
    电风扇模拟控制系统的设计 作 者 指导教师 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，但电风扇风力柔和，任收到大部分人群的喜爱。 本次课程设计通过 keil 和 proteus 软件设计一个电风扇模拟控制系统，仿真通过后作 出实物。设计是基于 STC89C51 芯片实现用 1602 液晶屏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。 关键词:单片机；电风扇控制系统 ；STC89C51 ； proteus 软件； keil II
    引 言 1 课程设计的性质和目的 1.1 课程设计背景 电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用 电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近几年年反而出现了市场营销复苏的景趋 势。其主要原因：一是电风扇和空调的降温效果不同-空调具有强大的制冷功能，可以 快速有效的降低环境的温度，但电风扇的风更温和，更适合老人小孩和体质较弱的人 使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。 1.2 本文设计任务 1、用 4 个 LED 显示电风扇的工作状态（1,2,3,4 四档风力），显示风类：“自然 风”、 “常风”和“睡眠风”； 2、设计 “自然风”、 “常风”和“睡眠风” 三个风类键用于设置风类，设计 一个“摇头” 键用于控制电机摇头； 3、设计一个“定时”键，用于定时时间长短设置。 4、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，蜂鸣器报警， 电机冷却后电机又恢复转动； 5、用 LCD 作为用户界面显示风扇运行模式等信息。 1.3 本课程设计目的 1、掌握电风扇控制系统的设计原理，并能够运用C程序语言编写出实验程序，进 一步对所学的知识进行掌握与实际应用。 2、学会在PROTEL、KEIL软件环境中仿真，熟悉软件的基本操作和运行环境。 3、锻炼自己文献检索能力，以及能够独立思考和解决问题的能力。 2 系统方案设计与原理 2.1 设计思路 3
    本设计以STC89C51单片机为核心，从而建立一个控制系统，实现通过3个按键控制 直流电机的不同转速，以达到模拟风扇的“自然风”、“常风”和“睡眠风”三种状 态，并通过1602液晶屏分别显示这三种状态，同时针对安全性的要求设计了风扇过热 保护，运行一段时间后，电机温度升高触发蜂鸣器报警，风扇停止运转。 2.2 设计系统的运行过程 2.2.1 电风扇模拟控制系统的工作过程如下： 1、初始加电时，电风扇不加电，液晶屏不显示，只有按下“自然风”，“常风”， “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 路就按系统默认控制负载定时工作的方式自动开始工作。 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 分钟到 990 秒之间任意设计。 3、在进行时间参数设置和整个定时过程中，系统采用 1602 液晶屏显示，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。 4、在整个定时状态下，电路具有允许用户随时切换“自然风”，“常风”，“睡 眠风”状态。 5、过热检测与保护电路不用传感器，用信号源产生的正弦信号代替传感器“感应” 出的信号，若信号幅度大与 10mV,则电机停止转动。 6、按下“摇头”键，“摇头”电机先正传 30mS,在反转 30mS,如此反复。 3 硬件设计 3.1 电风扇模拟控制系统的硬件电路设计原理图 4
    根据设计的要求可知，电风扇模拟控制系统的硬件原理图如图 3.1 所示。系统主 要由五个模块组成，分别是按键输入模块、档位及定时显示模块、电机控制模块、过 热检测、报警以及主控器（51 单片机）。其中单片机控制系统是核心，由 STC89C51、 晶振和复位电路组成。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、摇头和定时。显示模 块由 1602 液晶屏组成，显示定时时间和风速。过热保护模块由 18b20 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蜂鸣器报警。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 电风扇模拟控制系统的硬件电路设计图 3.2 硬件的功能分析 3.2.1 复位电路 复位是单片机的一个重要状态，在单片机工作时，上电要复位，断电后要复位， 发生故障后要复位。 5
    要实现复位操作，必须使 RST 引脚保持两个机器周期以上的高电平。在 STC89C1D 单片机芯片的 XTAL1，XTAL2 加入时钟电路，RST 加入复位电路，EA 加入高电平。STC89C51 是由外部复位电路来实现的，复位电路分为上电复位和手动复位，我采用的是手动复 位。正常工作时按下按键，9 脚变成高电平，单片机复位，按键松开，通过电容放电， 9 脚回到低电平。采用的是 12M 晶振，所以 C=10uF,R5=1K,R6=10K。复位电路图如图 3.2 所示。 3.2.2 时钟电路 图 3.2.1 复位电路图 STC89C51 单片机内部有一高增益反相放大器，可以构成一个自激振荡电路，振荡 频率取决于石英晶体的振荡周期，范围可取 1.2~12MHz，C1、C2 主要起频率微调和稳 定作用，电容值一般取 30pF。但电容的大小会影响振荡器频率的高低，振荡器的稳定 性和快速性。晶振的频率越高，则系统的时钟频率也越高，单片机的运行速度也越快， 此次设计我选择的时 12M 晶振。时钟电路如图 3.3 所示。 图 3.2.2 时钟电路图 6
    3.3 主要元件原理 3.3.1 STC89C51 单片机原理 STC89C51 单片机芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和 I/O 口等各功能 部件，并由内部总线把这些部件连接在一起，各个功能部件均有不同功能。具体芯片 如图 3.3.1 所示。 图 3.3.1 STC89C51 单片机芯片结构图 3.3.2 1602 液晶屏原理 LCD1602 主要用来显示数字、字母、图形以及少量自定义字符。LCD1602 液晶显示 模块可以只用 D4-D7 作为四位数据分两次传送。这样的话，可以节省 MCU 的 I/O 口资 源。LCD1602 可以显示 2 行 16 个字符，有 8 位数据总线 D0-D7，和 RS、R/W、EN 三个 控制端口，工作电压为 5V，并且带有字符对比度调节和背光。 4 软件设计 4.1 主流程图 通过设计思路的分析，得到主流程图如图 4-1 所示。 7
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