溫控電機(jī)調(diào)速TemperatureControlMotorSpeed 題目名稱：接口技術(shù)頁目錄前言··············································2方案設(shè)計(jì)·········································22.1系統(tǒng)整體的選擇·····································22.1單片機(jī)的選擇·······································22.2溫度傳感器的選擇···································32.3調(diào)速方式···········································3各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)······························33.1DS1820數(shù)字溫度傳感器·······························33.2AT89C52單片機(jī)······································43.3LED數(shù)碼管··········································5電路的設(shè)計(jì)·········································6軟件的設(shè)計(jì)·········································85.1C語言程序源代碼····································85.2用KeilC51編寫程序機(jī)器編譯························145.3本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真···························15第六章結(jié)束語············································15參考文獻(xiàn)··········································15附錄·····················································16第一章前言在現(xiàn)代的生活和生產(chǎn)中，溫控電機(jī)系統(tǒng)被廣泛的使用，如夏天人們使用的智能風(fēng)扇、工業(yè)生產(chǎn)中大型機(jī)械使用的散熱系統(tǒng)、用于筆記本散熱的智能CPU散熱風(fēng)扇等。而隨著溫控技術(shù)的發(fā)展，為了降低風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的再引及節(jié)省能源等，溫度控制電機(jī)轉(zhuǎn)速這一方案越來越受到重視并廣泛的被應(yīng)有。其可以使轉(zhuǎn)速根據(jù)環(huán)境溫度的變化進(jìn)行無極調(diào)速，當(dāng)溫度升高時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速增大，而溫度降低是電機(jī)的速度減小。本文設(shè)計(jì)了又ATMEL公司的8052系列單片機(jī)AT89C52作為控制器，采用DALLAS公司的溫度傳感器DS1820作為溫度采集元件，并通過一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)使系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度動(dòng)態(tài)顯示到LED數(shù)碼管上。根據(jù)被測(cè)溫度和預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較從而調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。第二章方案設(shè)計(jì)2.1系統(tǒng)的總體的選擇本設(shè)計(jì)是用溫度傳感器DS1820檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)AT89C52進(jìn)行處理，在LED是嗎管上顯示但錢環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。其中預(yù)設(shè)溫度只能為整數(shù)形式，檢測(cè)到的當(dāng)前環(huán)境溫度可精確到小數(shù)點(diǎn)后以位。同時(shí)采用PWM脈寬調(diào)制方式改變之流風(fēng)扇電機(jī)的轉(zhuǎn)速。并通過兩個(gè)按鍵改變預(yù)設(shè)溫度的大小，一個(gè)提高預(yù)設(shè)溫度，另一個(gè)降低預(yù)設(shè)溫度。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下：2.2單片機(jī)的選擇AT89C52是一個(gè)低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含8kbytes的可反復(fù)擦寫的Flash只讀程序存儲(chǔ)器和256bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，AT89C52單片機(jī)在電子行業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。在本設(shè)計(jì)中采用了AT89C52單片機(jī)作為控制核心，通過軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其通過軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在其I/O端口輸出控制信號(hào)。AT89C52工作在低壓，性能高片內(nèi)含有制度程序存儲(chǔ)器ROM和256字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM，它兼容標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令系統(tǒng)，單片機(jī)價(jià)格便宜，并且適合本系統(tǒng)。2.3溫度傳感器的選擇市面上賣的溫度傳感器各種各樣，但各有差別，要根據(jù)具體的需要進(jìn)行選擇。DS18B20，常用的溫度傳感器，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。其集成化程度高，大大降低了外界放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因數(shù)，溫度誤差變得很小，并且由于其檢測(cè)溫度的原理與熱敏電阻檢測(cè)的原理有著本質(zhì)的不同，使其溫度分辨率特別高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)化成數(shù)字量直接輸出，簡化了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，又由于該溫度傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)，與單片機(jī)的接口變的非常簡潔，抗干擾能力強(qiáng)，因此該方案適用于本設(shè)計(jì)。2.4調(diào)速方式通過8052系列單片機(jī)AT89C52作為控制器，采用DALLAS公司的溫度傳感器DS1820作為溫度采集元件，并通過一個(gè)反向驅(qū)動(dòng)器ULN2803驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)使系統(tǒng)檢測(cè)到的環(huán)境溫度以及系統(tǒng)預(yù)設(shè)溫度動(dòng)態(tài)顯示到LED數(shù)碼管上。根據(jù)被測(cè)溫度和預(yù)設(shè)溫度進(jìn)行比較從而調(diào)節(jié)電機(jī)的速度。此方案相對(duì)于其他硬件或軟件相結(jié)合的犯非法實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的調(diào)速而言，采用PWM用純軟件的方法來實(shí)現(xiàn)調(diào)速過程，具有更大的靈活性，并大大降低了成本，能夠充分的發(fā)揮單片機(jī)的功能，對(duì)于簡單的速度控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了一種有效的途徑。綜合考慮選擇此方案。第三章各單元硬件模塊設(shè)計(jì)3.1DS1820數(shù)字溫度傳感器DS18B20數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場(chǎng)合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號(hào)多種多樣，有LTM8877，LTM8874等等。主要根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同而改變其外觀。封裝后的DS18B20可用于電纜溝測(cè)溫，高爐水循環(huán)測(cè)溫，鍋爐測(cè)溫，機(jī)房測(cè)溫，農(nóng)業(yè)大棚測(cè)溫，潔凈室測(cè)溫，彈藥庫測(cè)溫等各種非極限溫度場(chǎng)合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測(cè)溫和控制領(lǐng)域。其基本的外形圖如下：其與單片機(jī)的接線圖如下：3.2AT89C52單片機(jī)AT89C52為8位通用微處理器，采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的C51內(nèi)核，在內(nèi)部功能及管腳排布上與通用的8xc52相同，其主要用于會(huì)聚調(diào)整時(shí)的功能控制。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。主要管腳有：XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）為振蕩器輸入輸出端口，外接12MHz晶振。RST/Vpd（9腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。VCC（40腳）和VSS（20腳）為供電端口，分別接+5V電源的正負(fù)端。P0~P3為可編程通用I/O腳，其功能用途由軟件定義，在本設(shè)計(jì)中，P0端口（32~39腳）被定義為N1功能控制端口，分別與N1的相應(yīng)功能管腳相連接，13腳定義為IR輸入端，10腳和11腳定義為I2C總線控制端口，分別連接N1的SDAS（18腳）和SCLS（19腳）端口，12腳、27腳及28腳定義為握手信號(hào)功能端口，連接主板CPU的相應(yīng)功能端，用于當(dāng)前制式的檢測(cè)及會(huì)聚調(diào)整狀態(tài)進(jìn)入的控制功能。其引腳圖如下：3.3LED數(shù)碼管LED數(shù)碼管（LEDSegmentDisplays）由多個(gè)發(fā)光二極管封裝在一起組成“8”字型的器件，引線已在內(nèi)部連接完成，只需引出它們的各個(gè)筆劃，公共電極。數(shù)碼管實(shí)際上是由七個(gè)發(fā)光管組成8字形構(gòu)成的，加上小數(shù)點(diǎn)就是8個(gè)。這些段分別由字母a,b,c,d,e,f,g,dp來表示。當(dāng)數(shù)碼管特定的段加上電壓后，這些特定的段就會(huì)發(fā)亮，以形成我們眼睛看到的字樣了。如：顯示一個(gè)“2”字，那么應(yīng)當(dāng)是a亮b亮g亮e亮d亮f不亮c不亮dp不亮。LED數(shù)碼管有一般亮和超亮等不同之分，也有0.5寸、1寸等不同的尺寸。小尺寸數(shù)碼管的顯示筆畫常用一個(gè)發(fā)光二極管組成，而大尺寸的數(shù)碼管由二個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管組成，一般情況下，單個(gè)發(fā)光二極管的管壓降為1.8V左右，電流不超過30mA。發(fā)光二極管的陽極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽數(shù)碼管，發(fā)光二極管的陰極連接到一起連接到電源負(fù)極的稱為共陰數(shù)碼管。常用LED數(shù)碼管顯示的數(shù)字和字符是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F。其硬件接線圖如下：第四章電路的設(shè)計(jì)開關(guān)復(fù)位與晶振電路:在單片機(jī)系統(tǒng)中，處于單片機(jī)本身需要復(fù)位意外，外部擴(kuò)展I/O端口電路同樣需要復(fù)位，因此需要一個(gè)包括上電按鈕復(fù)位在內(nèi)的系統(tǒng)同步復(fù)位電路。本設(shè)計(jì)中開關(guān)復(fù)位與晶振電路如下所示，當(dāng)按下開關(guān)S1時(shí)，系統(tǒng)復(fù)位一次。起初電容C1C2為30pF，C3為10uF，電阻R2,R3阻值為100，和10K，晶振頻率為12MHZ。獨(dú)立按鍵電路:按鍵包括兩個(gè)獨(dú)立按鍵S2S3,一段與單片機(jī)的P1.3P1.4相連另一端接地。系統(tǒng)通電后，進(jìn)入按鍵的語言程序，完成溫度的設(shè)定。按下S2為加鍵，每按一次，系統(tǒng)對(duì)最初設(shè)定值加一，按下S3，每按一次，系統(tǒng)對(duì)最初設(shè)定值減一。其接線圖如下：數(shù)碼管的接線圖:驅(qū)動(dòng)器的接線圖:本設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)裝置選用ULN2803驅(qū)動(dòng)器，其余單片機(jī)與電機(jī)的接線圖如下：總體布線圖:總體布局圖在設(shè)計(jì)書后附圖。第五章軟件的設(shè)計(jì)5.1C語言程序源代碼源程序?yàn)椋?include<reg52.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitDQ=P1^7;sbitkey1=P1^3;sbitkey2=P1^4;sbitdianji=P3^1;floatff;uinty3;ucharshi,ge,xiaoshu,sheding=20,gaonum,dinum;ucharcodedispcode[]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};ucharcodetable[]={0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef};uchardispbitcode[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f};uchardispbuf[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};voidDelay(uintnum){while(--num);}voiddigitalshow(uchara4,uchara3,uchara2,uchara1,uchara0){dispbuf[0]=a0;dispbuf[1]=a1;dispbuf[2]=a2;dispbuf[3]=a3;dispbuf[4]=a4;P2=0xff;P0=dispcode[dispbuf[0]];P2=dispcode[5];Delay(1);P2=0xff;P0=dispcode[dispbuf[1]];P2=dispcode[4];Delay(1);P2=0xff;P0=dispcode[dispbuf[2]];P2=dispcode[2];Delay(1);P2=0xff;P0=dispcode[dispbuf[3]];P2=dispcode[1];Delay(1);P2=0xff;P0=dispcode[dispbuf[4]];P2=dispcode[0];Delay(1);}voiddmsec(uintcount){uinti;while(count--){for(i=0;i<125;i++){}}}voidtmreset(void){DQ=0;Delay(90);DQ=1;Delay(4);}voidtmpre(void){while(DQ);while(~DQ);Delay(4);}bittmrbit(void){uinti;bitdat;DQ=0;i++;DQ=1;i++;i++;dat=DQ;Delay(8);return(dat);}uchartmrbyte(void){uchari,j,dat;dat=0;for(i=1;i<=8;i++){j=tmrbit();dat=(j<<7)|(dat>>1);}return(dat);}voidtmwbyte(uchardat){uinti;ucharj;bittestb;for(j=1;j<=8;j++){testb=dat&0x01;dat=dat>>1;if(testb){DQ=0;i++;i++;DQ=1;Delay(4);}else{DQ=0;Delay(4);DQ=1;i++;i++;}}}voidtmstart(void){dmsec(1);tmreset();tmpre();dmsec(1);tmwbyte(0xcc);tmwbyte(0x44);}uchartmrtemp(void){uchara,b;tmreset();tmpre();dmsec(1);tmwbyte(0xcc);tmwbyte(0xbe);a=tmrbyte();b=tmrbyte();y3=b;y3<<=8;y3=y3|a;ff=y3*0.0625;y3=ff*10+0.5;return(y3);}voidkeyscan(void){if(key1==0){dmsec(5);if(key1==0){sheding++;if(sheding==100)sheding=20;}while(!key1);}elseif(key2==0){dmsec(5);if(key2==0){sheding--;if(sheding==0)sheding=20;}while(!key2);}}voiddeal(uinttmp){if(tmp<=sheding){gaonum=0;dinum=4;}elseif((tmp>sheding)&&(tmp<=(sheding+5))){gaonum=1;dinum=3;}elseif((tmp>sheding+5)&&(tmp<=(sheding+10))){gaonum=2;dinum=2;}elseif((tmp>sheding+10)&&(tmp<=(sheding+15))){gaonum=3;dinum=1;}else{gaonum=4;dinum=0;}}voiddianjik(){ucharq,i;for(q=0;q<dinum;q++){dianji=0;digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10);for(i=255;i>0;i--){digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10);}}for(q=0;q<gaonum;q++){dianji=1;digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10);for(i=255;i>0;i--){digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10);}}}voidmain(void){uintlast;dianji=0;tmstart();dmsec(450);while(1){tmstart();dmsec(2);last=tmrtemp()+256;shi=last/100;ge=(last%100)/10;xiaoshu=(last%100)%10;keyscan();dmsec(2);deal(last/10);dianjik();}}5.2用KeilC51編寫程序機(jī)器編譯KeilC51軟件步進(jìn)提供了豐富的庫函數(shù)，而且它強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具為程序編程調(diào)試帶來便利，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語言的優(yōu)勢(shì)。在使用是建立一個(gè)工程，然后再添加文件夾餅編寫程序，編寫好程序后調(diào)試。KeilC51調(diào)試界面如下：5.3本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真本設(shè)計(jì)基于Proteus的仿真的總圖在設(shè)計(jì)書后附圖1、2。把溫度傳感器DS18B20溫度表設(shè)置為26攝氏度，用按鍵S2，S1可以手動(dòng)調(diào)節(jié)電機(jī)最大和最小轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)開始仿真，待一段時(shí)間后，觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速，見后面附圖3。把溫度傳感器DS18B20溫度表設(shè)置為45攝氏度，待一段時(shí)間后，觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速，見后面附圖4。把溫度傳感器DS18B20溫度表設(shè)置為35攝氏度，待一段時(shí)間后，觀察電機(jī)的轉(zhuǎn)速，見后面附圖5。第六章結(jié)束語本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)從硬件設(shè)計(jì)和軟件編程寫到Proteus仿真，在這個(gè)過程中用到了大學(xué)里學(xué)到的東西，把一些重要的知識(shí)點(diǎn)串在了一起。本設(shè)計(jì)是李克用溫度傳感器DS1820檢測(cè)環(huán)境溫度并直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)給單片機(jī)AT89C52進(jìn)行處理，在LED是嗎管上顯示但錢環(huán)境溫度值以及預(yù)設(shè)溫度值。從而使電機(jī)在一定的范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)速度的調(diào)節(jié)。廣泛應(yīng)用到各種領(lǐng)域，如筆記本的散熱系統(tǒng)、智能電風(fēng)扇、還有一些發(fā)熱嚴(yán)重的大型機(jī)械等等大都采用了這樣的方案來控制機(jī)體內(nèi)部的熱量，從而保證工作正常運(yùn)行等，這種設(shè)計(jì)在我們的日常生活中將有重要的意義。通過本次的結(jié)課大作業(yè)，我學(xué)習(xí)到了更多有關(guān)單片機(jī)方面的知識(shí)。并通過在圖書館查閱大量的資料，對(duì)一些電器元件如何運(yùn)用和計(jì)算機(jī)相關(guān)仿真軟件的應(yīng)用有了更深的掌握。同時(shí)這其中也鍛煉了我們的語言變成不能力。總之我得到了許多收獲，要非常感謝老師！第七章參考文獻(xiàn)[1]白延敏.51單片機(jī)典型系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例精講[M].電子工業(yè)出版社,2009.[2]劉建清.51單片機(jī)C語言[M].北京航空航天大學(xué)出版社,2010.[3]袁東.51單