1、溫控電機(jī)調(diào)速temperature control motor speed 題目名稱：接口技術(shù) 院系名稱：機(jī)電學(xué)院 2014年 6月27日 摘要科學(xué)技術(shù)一直被視為生產(chǎn)力發(fā)展的核心，人們希望創(chuàng)造更先進(jìn)的科技來(lái)提高人們的生活質(zhì)量。特別是計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，人們的生產(chǎn)，生活發(fā)生質(zhì)的改變。自動(dòng)控制的出現(xiàn)不僅節(jié)省了企業(yè)的成本，而且也減少了工人的勞動(dòng)力，降低了對(duì)工人素質(zhì)的要求。其中用于自動(dòng)控制系統(tǒng)的元件有許多種，但尤為單片機(jī)，plc,計(jì)算機(jī)等在工業(yè)生產(chǎn)中有著舉足輕重的地位。本文以單片機(jī)為例，詳細(xì)的介紹溫度傳感器是如何通過(guò)單片機(jī)來(lái)控制電機(jī)的速度。這種實(shí)例看似很簡(jiǎn)單，但在生活生產(chǎn)的實(shí)際中卻發(fā)揮著重要作用。比如，筆記

2、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(lái)控制機(jī)體內(nèi)部的熱量，從而保證工作正常運(yùn)行。 近幾年來(lái)微型機(jī)快速發(fā)展，國(guó)外交直流系統(tǒng)數(shù)字化已經(jīng)達(dá)到實(shí)用階段由于以微處理器為核心的數(shù)字控制系統(tǒng)硬件電路的標(biāo)準(zhǔn)化程度高，制作成本低，且不受器件溫度漂移的影響，其中單片機(jī)最受歡迎。單片機(jī)（single chip microcomputer）微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，是典型的嵌入式微控制器（microcontroller unit），常用英文字母的縮寫mcu表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。單片機(jī)由運(yùn)算器、控制器

3、、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)（最小系統(tǒng)），和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)缺少了外圍設(shè)備等。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 溫度傳感器從17世紀(jì)初人們開始利用溫度進(jìn)行測(cè)量。在半導(dǎo)體技術(shù)的支持下，本世紀(jì)相繼開發(fā)了半導(dǎo)體熱電偶傳感器、pn結(jié)溫度傳感器和集成溫度傳感器。與之相應(yīng)，根據(jù)波與物質(zhì)的相互作用規(guī)律，相繼開發(fā)了聲學(xué)溫度傳感器、紅外傳感器和微波傳感器。溫度傳感器是五花八門的各種傳感器中最為常用的一種，現(xiàn)代的溫度傳感器外形非常得小，這樣更

4、加讓它廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)實(shí)踐的各個(gè)領(lǐng)域中，也為人們的生活提供了無(wú)數(shù)的便利和功能。 本文涉及了基于單片機(jī)的溫控電機(jī)速度系統(tǒng)，采用單片機(jī)控制為控制器，利用溫度傳感器ds18b20作為溫度采集元件，并根據(jù)采集到的溫度與系統(tǒng)設(shè)定值相比較從而控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)系統(tǒng)的預(yù)設(shè)溫度是通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立按鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 一個(gè)增大預(yù)設(shè)溫度，一個(gè)減小預(yù)設(shè)溫度?！娟P(guān)鍵詞】 單片機(jī)；ds1820；溫控；abstractscience and technology has been regarded as the core of development of productive forces, people want to cre

5、ate more advanced technology to improve the quality of peoples lives. especially after the computer has, the peoples production and life qualitative change. automatic control appears not only saves the cost of business, but also to reduce the workers labor, reducing the quality of workers demands. w

6、herein the elements for automatic control system has many kinds, but particularly the microcontroller, plc, computer, etc. has a pivotal position in the industrial production. in this paper, microcontroller, for example, the temperature sensor is a detailed description of how the microcontroller to

7、control the speed of the motor. such examples may seem very simple, but in real life production plays an important role in it. for example, notebook cooling systems, intelligent fans, there are some serious heat large machinery, etc. such programs are mostly used to control the bodys internal heat,

8、thus ensuring the normal operation of the work. in recent years, the rapid development of microcomputers, foreign digital ac-dc system has reached the practical stage due to the high degree of standardization of microprocessor core digital control system hardware circuit, low production costs, and t

9、he device is not affected by temperature drift, which scm the most popular. scm (single chip microcomputer) single-chip microcomputers referred to, is a typical embedded microcontroller (microcontroller unit), commonly used abbreviations in alphabetical said mcu mcu, microcontroller, also known as s

10、ingle-chip microcontroller, it is not completed a certain logic chips , but to a computer system integrated into a chip. scm consists of computing, controller, memory, input and output devices, the equivalent of a mini-computer (minimum system), and a computer compared to the lack of a single-chip p

11、eripherals. speaking in general terms: a chip has become a computer. its small size, light weight, cheap, learning, application and development of facilities provided. at the same time, learning to use a computer microcontroller is the best choice to understand the principle and structure. it was fi

12、rst to be used in industrial control. temperature sensor from the early 17th century, people began to take advantage of the temperature measurement. in support of semiconductor technologies, this century have developed a semiconductor thermocouple sensor, pn junction temperature sensor and integrate

13、d temperature sensor. correspondingly, based on the interaction of waves with matter of law, have developed acoustic temperature sensors, infrared sensors and microwave sensors. temperature sensors are a variety of sensors in a wide variety of the most commonly used, modern appearance temperature se

14、nsor was very small, so it is more widely used in various fields of production practices, but also for peoples lives by providing a myriad of convenience and functionality . this article relates to the temperature control system based on single-chip motor speed, the control of single controller, as

15、the temperature sensor ds18b20 temperature acquisition device and compared to control motor speed according to the temperature and the collection system settings, and the systems preset temperature is achieved by two independent keys, and a preset temperature increase, a preset temperature is reduce

16、d. key words microcontroller; ds1820; temperature control; 目錄第1章 前言2第2章 方案設(shè)計(jì)2 2.1 系統(tǒng)整體的選擇2 2.1 單片機(jī)的選擇2 2.2 溫度傳感器的選擇3 2.3 調(diào)速方式3第3章 各單元模塊的硬件設(shè)計(jì)3 3.1 ds1820數(shù)字溫度傳感器3 3.2 at89c52單片機(jī)4 3.3 led數(shù)碼管5第4章 電路的設(shè)計(jì)6第5章 軟件的設(shè)計(jì)8 5.1 c語(yǔ)言程序源代碼8 5.2 用keil c51編寫程序機(jī)器編譯14 5.3 本設(shè)計(jì)基于proteus的仿真15第六章 結(jié)束語(yǔ)15第7章 參考文獻(xiàn)15附錄16 第一章 前言 在

17、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(lái)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(wú)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(guò)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l

18、ed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(guò)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cmos 8位單片機(jī)，片內(nèi)含8k bytes的可反復(fù)擦寫的flash只讀程序

19、存儲(chǔ)器和256 bytes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(guò)軟件編程的方法進(jìn)行溫度檢測(cè)和判斷，并在 其通過(guò)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

20、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(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)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(guò)一個(gè)反

21、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(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速過(guò)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(jiǎn)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)3.1 ds1820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l(wèi)tm8877，lt

22、m8874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(kù)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：3.2 at89c52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

23、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。p0p3 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（3239 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

24、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：3.3 led數(shù)碼管 led數(shù)碼管（led segment displays）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(lái)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，

25、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(guò)30ma。發(fā)光二極管的陽(yáng)極連接到一起連接到電源正極的稱為共陽(yáng)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

26、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c1 c2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s2 s3,一段與單片機(jī)的p1.3 p1.4相連另一端接地。系統(tǒng)通電后，進(jìn)入按鍵的語(yǔ)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)5.1 c語(yǔ)言

27、程序源代碼源程序?yàn)椋?include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit dq=p17;sbit key1= p13;sbit key2=p14;sbit dianji=p31;float ff;uint y3;uchar shi,ge,xiaoshu,sheding=20,gaonum,dinum;uchar code dispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71;uchar code

28、table=0xbf,0x86,0xdb,0xcf,0xe6,0xed,0xfd,0x87,0xff,0xef;uchar dispbitcode=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uchar dispbuf8=0,0,0,0,0,0,0,0;void delay(uint num)while(-num);void digitalshow(uchar a4,uchar a3,uchar a2,uchar a1,uchar a0)dispbuf0=a0;dispbuf1=a1;dispbuf2=a2;dispbuf3=a3;dispbuf4=a4;p

29、2=0xff;p0=dispcodedispbuf0;p2=dispcode5;delay(1);p2=0xff;p0=dispcodedispbuf1;p2=dispcode4;delay(1);p2=0xff;p0=dispcodedispbuf2;p2=dispcode2;delay(1);p2=0xff;p0=dispcodedispbuf3;p2=dispcode1;delay(1);p2=0xff;p0=dispcodedispbuf4;p2=dispcode0;delay(1);void dmsec(uint count) uint i; while(count-) for(i=

30、0;i125;i+) void tmreset(void) dq=0; delay(90); dq=1; delay(4);void tmpre(void)while(dq);while(dq);delay(4);bit tmrbit(void) uint i; bit dat; dq=0; i+; dq=1; i+; i+; dat=dq; delay(8); return(dat);uchar tmrbyte(void)uchar i,j,dat;dat=0;for(i=1;i=8;i+)j=tmrbit();dat=(j1); return(dat);void tmwbyte(uchar

31、 dat)uint i;uchar j;bit testb;for(j=1;j1;if(testb)dq=0;i+;i+;dq=1;delay(4);elsedq=0;delay(4);dq=1;i+;i+;void tmstart(void)dmsec(1);tmreset();tmpre();dmsec(1);tmwbyte(0xcc);tmwbyte(0x44);uchar tmrtemp(void)uchar a,b;tmreset();tmpre();dmsec(1);tmwbyte(0xcc);tmwbyte(0xbe);a=tmrbyte();b=tmrbyte();y3=b;y

32、3=8;y3=y3|a;ff=y3*0.0625;y3=ff*10+0.5;return(y3);void keyscan(void)if(key1=0)dmsec(5);if(key1=0) sheding+; if(sheding=100) sheding=20; while(!key1);else if(key2=0)dmsec(5);if(key2=0) sheding-; if(sheding=0) sheding=20;while(!key2);void deal(uint tmp)if(tmpsheding)&(tmpsheding+5)&(tmpsheding+10)&(tmp

33、=(sheding+15) gaonum=3; dinum=1;elsegaonum=4;dinum=0;void dianjik()uchar q,i;for(q=0;q0;i-)digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10);for(q=0;q0;i-)digitalshow(shi,ge,xiaoshu,sheding/10,sheding%10);void main(void)uint last;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keil c51編寫程序機(jī)器編譯 keil c51軟件步進(jìn)提供了豐富的庫(kù)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(lái)便利，在開發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高