智能電風扇畢業(yè)設計機電一體化畢業(yè)設計

1、 -濟源職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 設 計題目智能電風扇畢業(yè)設計系別機 電 工 程 系專業(yè)機 電 一 體 化班級機 電 1010 班姓名王 宣 怡學號0841180090224指導教師 姚 亞 平 日期 摘要本設計主要介紹了一種智能電風扇的設計方案。該系統(tǒng)以AT89C51芯片的單片機為核心，應用通用的溫度傳感器來實現(xiàn)對環(huán)境溫度的監(jiān)控，同時系統(tǒng)跟隨環(huán)境溫度的變化來改變電機的運行狀態(tài)。本設計采用的溫度智能控制，使風扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，達到更好的工作效果。用戶可以選擇這種智能調(diào)速的方式，也可以選擇手動設定方式來控制轉(zhuǎn)速；同時用戶也可以使用遙控器來控制風扇的運行狀態(tài)。當選擇手動設定方式時

2、，該功能不發(fā)揮作用。而定時工作功能可以讓用戶自己定制風扇工作時間的長短，以提供更人性化的服務。LED顯示功能使用液晶屏顯示當前室溫度，風扇的轉(zhuǎn)速，風扇的工作模式，當前時間，風扇工作時間等參數(shù)，既美觀且大方。關鍵詞：智能，電風扇，溫度傳感器，定時器，無極調(diào)速，顯示29目錄摘要I1 緒言11.1 課題背景11.2 課題研究的目的和意義12 系統(tǒng)的控制特點與性能要求33 本設計用到的元器件簡介43.1 Inter公司AT89C51單片機簡介43.2、AT89C2051芯片簡介53.3 DS18B20溫度傳感器54 硬件設計74.1 總體硬件設計74.2 直流穩(wěn)壓電源的設計74.2.1 單相橋式整流電

3、路84.2.2 濾波電路94.2.3 穩(wěn)壓電路104.3 電機調(diào)速模塊104.3.1 電機調(diào)速原理104.3.2 電機控制模塊硬件設計104.4 溫度顯示與控制模塊設計114.4.1 溫度檢測硬件模塊設計114.4.2 溫度顯示硬件模塊設計124.5紅外收/發(fā)電路134.5.1 紅外線遙控器發(fā)射電路134.5.2紅外接收電路165 軟件設計185.1 數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖205.2電機控制模塊205.3 人機接口225.4 紅外收/發(fā)模塊246 總結(jié)267 致謝27參考文獻281 緒言本章主要闡述了智能電風扇的研究背景，現(xiàn)狀，發(fā)展方向，明確的指出了制作智能電風扇所用到的元器件，以及各個

4、元器件的功能描述。1.1 課題背景我們常見的電風扇一般只有四個風速檔，都是手動的，不能感覺周圍環(huán)境溫度的變化。而自動調(diào)溫電風扇這個設計是一個新領域，它用的是在帶你走行業(yè)中應用廣泛的AT89C51單片機。通過單片機與溫度探測器結(jié)合，將它應用于家庭電風扇，會有很好的效果。（1） 自動調(diào)溫電風扇簡介它使用直流電動機的控制，是以模擬電路為基礎，運算放大器、非線性集成電路以及數(shù)字電路組成，使得對電風扇各檔風量大調(diào)節(jié)更加細化，使得電風扇等控制更加人性化，同時它也具有全自動、控制簡單、智能化，制作容易，使用溫度傳感器、專用控制集成電路和單片機，實現(xiàn)當室溫達到最佳所設定開啟的溫度是，電風扇自動開啟，并且可以根

5、據(jù)室溫變化換風速；檔室溫低于這一設定溫度時，電風扇自動關閉。同時顯示當前室內(nèi)溫度，和自己所設定的溫度，提醒人們合理使用電風扇。（2） 自動調(diào)溫電風扇設計目的進入6月份，天氣越來越熱，尤其到了盛夏更是酷熱難當。現(xiàn)在可以納涼的工具有很多。但電風扇的價格低，還比較實用，所以應用廣。人們經(jīng)常通宵的使用，一旦氣溫稍有變化，感冒人數(shù)就會急劇增加；冷風機能增強空氣的濕度但使用久了，家里電器會受潮，同時也會讓使用者長期裸露在外的關節(jié)受到危害；。在這種情況下，自動調(diào)溫電風扇應運而生。我們的生活加快，人們需要處理的事情越來越多，在炎熱的夏天，回到家想好好休息，消除自己一天的工作疲勞，而自動調(diào)溫電風扇的設計就解決了

6、這些問題。自動調(diào)溫電風扇是通過單片機控制來實現(xiàn)直流電動機運轉(zhuǎn)頻率的自動調(diào)節(jié)，從而達到改變風速的目的。此設計用到AT89C51單片機，它是把微處理器，存儲器（RAM和ROM），輸入/輸出接口以及定時器/計數(shù)器集成在一起的集成電路芯片。他與集成電路相結(jié)合，組成一個設定溫度，感溫，控制和輸出與一身的模塊。利用單片機AT89C51和一些電路對室溫進行探測，從而對電風扇進行開和關的一系列控制。1.2 課題研究的目的和意義面臨龐大的市場需要，需要提高電風扇的市場競爭力。使之在技術含量上有所提高，應使風扇不僅功能多樣，操作簡便，而且更加安全可靠。為此，在將要走出大學校門，撰寫畢業(yè)論文之計，我選擇了基于單片機

7、的遙控交流無級調(diào)速系統(tǒng)作為我的畢業(yè)設計的研究課題,本課題以”智能電風扇作為載體來進行研究。暑假期間自己學習了單片微機原理及其應用，傳感器檢測及應用技術。所以對單片機有了進一步的深入了解，特別是MCS-51系列的單片機的特點及其應也較常熟悉；而對于傳感器的一些應用也略知一二。學過電工電子技術和plc。對開關的設計也就有深入了解。所以，在設計智能電風扇的時候，給電風扇賦予了更多人性化的設計，如,遙控控制、定時控制，無極調(diào)速等，使電風扇更加人性化，相信其豐富的功能，人性化的設計將大大提高電風扇的市場競爭力。而且最主要的是通過智能的控制使得科技的應用深入生活中,讓廣大的人民能享受到科技帶來的方便.2

8、系統(tǒng)的控制特點與性能要求本設計主要目的是使普通的電風扇的功能更加強大，使操作簡單化，智能化，主要實現(xiàn)以下幾個部分的功能：1.溫度控制功能：電風扇可以感知環(huán)境溫度，以調(diào)節(jié)風扇的轉(zhuǎn)速，達到更好的工作效果。2.定時工作功能：該定時功能可以讓自己制定風扇工作時間的長短，以提供更人性化的服務。3、無級調(diào)風功能：該功能可解決普通電風扇檔位風速變化過大的缺點，可實現(xiàn)任意風速。4、遙控控制：該功能可以讓用戶遠距離控制電風扇，并選擇電風扇等運作狀態(tài)。5、實時溫度顯示：該功能方便用戶根據(jù)室溫調(diào)節(jié)電機的啟動溫度點，達到節(jié)能目的。3 本設計用到的元器件簡介 3.1 Inter公司AT89C51單片機簡介AT89C51

9、是一種帶4K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的低電壓、高性能CMOS 8位微處理器，俗稱單片機。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。外形及引腳排列如圖所示主要特性：·與MCS-51 兼容·4K字節(jié)可編程閃爍存儲器·壽命：1000寫/擦循環(huán)·數(shù)據(jù)保留時間：10年·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz·三級程序存儲器鎖定·128×8位內(nèi)部RAM·32可編程I/O線·兩個16位定時器/計數(shù)器·5個中斷源·可編程串行通道·低功耗的閑置和掉電模式&

10、#183;片內(nèi)振蕩器和時鐘電路3.2、AT89C2051芯片簡介AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除1000次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。3.3 DS18B20溫度傳感器DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.2.1所示，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖3.5.2所示，DQ為數(shù)字信號輸入輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時接地，見圖3.8.2

11、）。ROM中的64位序列號是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個DS18B20的64位序列號均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗碼（CRC=X8X5X41）。ROM的作用是使每一個DS18B20都各不相同，這樣就可以實現(xiàn)一根總線上掛接多個DS18B20的目的。 64位ROM和一線端口存儲和控制邏輯高速暫存器8位CRC生成器供電方式選擇配置寄存器低溫觸發(fā)器TL高溫觸發(fā)器TH溫度傳感器INTERNALVDDVDD 圖3.2.1 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)4 硬件設計 4.1 總體硬件設計系統(tǒng)總體設計框圖如下4-1所示： 遙控器紅外線發(fā)射紅外線接收模塊AT89C51單片

12、機系統(tǒng)數(shù)字溫度傳感器鍵盤輸入模塊溫度顯示模塊電機控制模 塊微光顯示模塊圖4-1系統(tǒng)總體設計框圖 對于單片機中央處理器的方案設計，根據(jù)要求，我們可以選用具有4KB片內(nèi)EPPROM的AT89C51單片機作為中央處理器。作為整個控制系統(tǒng)的核心，AT89C51內(nèi)部已包含了定時器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，其硬件能符合整個控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構(gòu)成一個最小系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力強，競價比高。是比較合適的方案。4.2 直流穩(wěn)壓電源的設計 直流穩(wěn)壓電源主要功能是為后兩個部分提供電壓的輸出。在設計中分出了2個支路，分別輸出5V電壓。 直流穩(wěn)壓電源主要由電源變

13、壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電路四部分組成。框圖如圖4-2所示。VF VR V1 V2 電源變壓器 整流電路 濾波電路 穩(wěn)壓電路 圖4-2 直流穩(wěn)壓電源方框圖4.2.1 單相橋式整流電路 整流電路主要實現(xiàn)將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。實現(xiàn)這以目標主要是靠二極管的單向?qū)щ娮饔?，因此二極管是構(gòu)成整流電路的關鍵元件。我采用的是單相橋式整流電路。本設計整流電路如圖4-2-1-1所示。220V a b 圖4-2-1-2 單相橋式整流電路圖 在圖中，輸入電壓V1通過電源變壓器成V2。它的作用是將交流電電壓V1變成整流電路要求的交流電壓V2。其中的電阻式要求支流供電的負載電阻。四個整流二極管D1到D4結(jié)成電橋的形

14、式。通過負載R的電流I以及電壓V3的波形如圖4-2-1-2。它們都是單方向的全波脈動波形。2 3 4 圖4-2-1-2 單相橋式整流電路波形圖4.2.2 濾波電路+ + 在整流電路輸出波形中由于有較多的波紋成分，在所要求的波形不太符合。所以在整流電路以濾去整流輸出電壓的紋波。而濾波電路常有電容濾波，電感濾波和RC濾波等。本電路采用的是電容濾波電路。如圖4-2-2所示。圖4-2-2 電容濾波電路4.2.3 穩(wěn)壓電路典型應用電路如圖4-2-3所示。圖中C1、C2用于頻率補償，防止自激振蕩和高頻干擾；C3采用電解電容，以減少電源引入的低頻干擾對輸出電壓的影響；D是保護二極管，當輸入端短路時，給C3一

15、個放電的通路，防止C3兩端電壓激穿調(diào)整的發(fā)結(jié)。圖4-2-3 穩(wěn)壓電路4.3 電機調(diào)速模塊4.3.1 電機調(diào)速原理 通過單片機控制可控硅的導通角，從而改變加在電機兩端的有效電壓來調(diào)節(jié)電動機的運轉(zhuǎn)?？煽毓鑼l件如下： 1）陽陰極間加正向電壓；· 2）控制極陰極間加正向觸發(fā)電壓； 3）陽極電流IA大于可控硅的最小維持電流IS。4.3.2 電機控制模塊硬件設計電路中采用了過零雙向可控硅型光耦MOC3041,集光電隔離、過零檢測、過零觸發(fā)等功能于一身，避免了輸入輸出通道同時控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷，簡化了輸出通道功離2驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)。所設計的可控硅觸發(fā)電路原理圖見圖23.其中RL即為電機負載

16、，其工作原理是：單片機及響應用戶參數(shù)設置，在I/O口輸出一個高電平，經(jīng)反向器反向后，送出一個低電平，使光電耦合導通，同時觸發(fā)雙向可控硅，使工作電路導通工作，給定時間內(nèi)，負載得到的功率為：P=式中：P為負載得到的功率，kW；n為給定時間內(nèi)可控硅導通的正弦波的總個數(shù)；U為可控硅在一個電源周期全導通時所對應的電壓有效值：V；I為可控硅在一個電源周期全導通時所對應的電流有效值：A。由式（1）可知，當U，I，N為定植時，只要改變n的大小即可控制功率的輸出，從而達到調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的目的。圖4-3-2電機控制原理4.4 溫度顯示與控制模塊設計 4.4.1 溫度檢測硬件模塊設計圖4-4-1以MCS51系列單片機

17、為例，畫出了DS18B20與微處理器的典型連接。圖4-4-1（a）中DS18B20采用寄生電源方式，其VDD和GND端均接地，圖4-4-1（b）中DS18B20采用外接電源方式，其VDD端用3V5.5V電源供電。假設單片機系統(tǒng)所用的晶振頻率為12MHz，根據(jù)DS18B20的初始化時序、寫時序和讀時序，分別編寫了3個子程序：INIT為初始化子程序，WRITE為寫（命令或數(shù)據(jù)）子程序，READ為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫均由最低位開始。 VDD GND 4.7K +3V+5.5V +3V+5.5V UP P3.3 DS18B20（a）寄生電源工作方式 VDD GND 4.7K +3V+5.5V

18、外接電源+3V+5.5VUP P3.3 DS18B20接其它的一線裝置（b）外接電源工作方式圖4-4-1 DS18B20與微處理器的連接圖主機控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過三個步驟：初始化、ROM操作指令、存儲器操作指令。必須先啟動DS18B20開始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。假設接一單元，再按照溫度值字節(jié)的表示格式及其符號位，經(jīng)過簡單的變換即可得到實際溫度探測電路。單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 采用一線總線接口，大大節(jié)省了系統(tǒng)的I/O 資源。如圖4-4-2所示。PIAI R6 +5V U6 VDDDQGND 圖4-4-2 溫度傳感器DS18B20 電路4.4.2 溫度顯示硬件模塊設計

19、溫度傳感器可以選用LM324A的運算放大器，將其設計成比例控制調(diào)節(jié)器，輸出電壓與熱敏電阻的阻值成正比，但這種方案需要多次檢查后方可使采樣精確，過于繁瑣。所以我采用老性能更為優(yōu)越的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它可以直接將模擬溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，降低了電路的復雜程度，提高了電路的運行質(zhì)量。本模塊以DS18B20作為溫度傳感器，AT89C51作為處理器，配以溫度顯示作為溫度控制輸出單元。整個系統(tǒng)力求結(jié)構(gòu)簡單，功能完善。電路圖如圖4-4-3所示。系統(tǒng)工作原理如下：DS18B20進行現(xiàn)場溫度測量，將測量數(shù)據(jù)送入AT89C51的P3.7口，經(jīng)過單片機處理后顯示溫度值，并與設定溫度值的上下限值比較，若

20、高于設定值或低于設定下限值則控制電機轉(zhuǎn)速進行調(diào)整。圖4-4-3 DS18B20溫度計原理圖4.5紅外收/發(fā)電路紅外收/發(fā)工作原理圖如下：按鍵識別編碼鍵盤 無線發(fā)射 無線接收 信號識別 控制電路圖4-5紅外收/發(fā)工作原理圖 4.5.1 紅外線遙控器發(fā)射電路紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式。在了解紅外線遙控之前，先得了解什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見光按波長從長到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍、紫。其中紅光的波長范圍是0.620.76m的波長范圍為0.380.6m。比紫光波長還短的光叫紫外線,比紅光波長還長的光叫紅外線。紅外線是一種看不見的光線，因其在整個電磁波譜中處

21、在可見光（紅光）外側(cè)而得名。他介于可見光和微波之間，既有可見光的性質(zhì)，又有微波的某些特性，廣泛用在遙控和傳輸設備上，其主要優(yōu)點是：（1）具有較高的傳播速度，不會產(chǎn)生因干涉、空間反射以及雙折射等作用而出現(xiàn)的干擾；（2）傳播中不會產(chǎn)生畸變噪音；（3）在高峰值功率情況下所需的功率較??；（4）采用一定的調(diào)制方法可以有高的干擾性；（5）在僅有一個載波頻率的情況下可以有高的穩(wěn)定性。正因為紅外線傳輸有上述一系列優(yōu)點，因此獲得了很大的發(fā)展。借助于紅外線具有直線傳播的特性，利用紅外傳感器具有靈敏度高、響應速度快和光譜范圍窄的性能，同時利用單片機具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、數(shù)據(jù)處理能力強、速度快、功耗小、成本低的特點

22、，可以制作靈敏度高、抗干擾性能優(yōu)良的紅外遙控裝置。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強、成本低等特點，因而，繼彩電、錄音機、音響設備、空調(diào)機以及玩具等其他小型電器裝置也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠，而且能有效地隔離電氣干擾。下面就紅外遙控技術的特點做下簡單的介紹。紅外遙控技術是一種利用紅外線進行點對點通信的技術，其相應的軟件和硬件技術都已比較成熟。它在技術上的主要優(yōu)點是：1、無需專門申請?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；2、具有移動通信設備所必需的體積小、功率低的特點；3、傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡；4、信號無干擾，傳輸準確

23、度高；方向性，兩個設備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物;而且通訊距離較短，此外紅外LED不是一種十分耐用的器件。紅外發(fā)射程5、成本低廉。它的缺點是：由于它是一種視距傳輸技術，采用點到點的連接，具有方向性，兩個設備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物;而且通訊距離較短，此外紅外LED不是一種十分耐用的器件。紅外線遙控器發(fā)射原理圖如下： 鍵盤編碼調(diào)制紅外發(fā)射38KHz載波發(fā)生器 圖4-5-1 遙控器原理框圖1 遙控器（1）、系統(tǒng)功能該系統(tǒng)具有如下幾個功能：1）、通過遙控器控制電機的啟動、停止；2）、通過遙控器控制電機的加速、減速運行；3）、通過遙控器控制電機的全自動與手動切換；4）、通過遙控器

24、控制電機的運轉(zhuǎn)時間；5）、通過遙控器控制電機的搖頭與不搖頭切換；6）、手動狀態(tài)下風型的選擇。（2）、按鍵功能K1：低檔、中檔、高檔，鍵值為01HK2：彩燈，鍵值為 02HK3：自然風、睡眠風、正常風鍵，值為03HK4：定時 ，鍵值為04HK5：開/關機，鍵值為05HK6：搖頭/固定 （3）、當無按鍵按下時，延時30秒后進入待機狀態(tài)，系統(tǒng)處于低功耗模式。當有按鍵按下時，INT0中斷產(chǎn)生，同時喚醒CPU進入工作狀態(tài)。2、紅外發(fā)射的編碼方式遙控發(fā)射器專用芯片很多，根據(jù)編碼格式可以分成兩大類，這里我們以運用比較廣泛，解碼比較容易的一類來加以說明，現(xiàn)以日本的NEC的uPD121G組成發(fā)射電路為例說明編碼

25、原理。當發(fā)射前按下按鍵后，即有遙控碼發(fā)出，所按的鍵不同遙控編碼也不同。這種遙控碼具有以下特征：（1）、采用脈寬調(diào)制的串行碼，以脈寬為0.56ms、周期為1.125ms的組合表示二進制的“0”；以脈寬為0.565ms、周期為2.25ms的組合表示二進制的“1”?！?”、“1”組成的32位二進制碼經(jīng)過38KHz的載頻進行二次調(diào)制以提高發(fā)射效率，達到降低電源功耗的目的。然后再通過紅外線發(fā)射二極管發(fā)射。（2）、遙控編碼是連續(xù)發(fā)32位二進制碼組，其中前16為為用戶識別碼，能區(qū)別不同的電氣設備，防止不同機種遙控碼互相干擾。該芯片的用戶識別碼固定為十六進制0FFH，后16位為8位操作碼（功能碼）及其反碼。遙

26、控器在按鍵按下后，周期性地發(fā)出同一種32位二進制碼，周期約為108ms，一組碼本身的持續(xù)時間隨它包含的二進制的“0”和“1”的個數(shù)不同而不同，大約在4563ms之間。（3）、其相關波形圖如下：1687u 560u 560u 4.5ms 9ms 0碼 引導碼 1碼 遙控信號編碼波形圖圖4-5-1紅外發(fā)射的編碼方式3、遙控器紅外發(fā)射電路遙控器紅外發(fā)射電路如附圖1所示。4.5.2紅外接收電路1、接收解碼方式解碼的關鍵是如何識別“0”，和“1”，從位 的定義我們可以發(fā)現(xiàn)“0”，“1”均以0.56的低電平開始，不同的是高電平的寬度不同區(qū)別“0”和“1”，如果從0.56ms低電平過后，開始延時,0.56m

27、s以后，若讀到的電平為低，說明該位位“0”，反之則為“1”，未來可靠其間，壓縮必須比0.56ms長些，但又不能超過0.12ms，否則如果該位位“0”，讀到的意思下一位的高電平，因此?。?.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最為可靠，一般取0.84左右均可。根據(jù)碼的格式，應該等待9ms的起始碼和4.5ms的結(jié)果碼完成后才能讀碼。中斷接收時子程序首先讀取T0定時器的長度，如果是0.56ms就認為是“0”，將其存入緩沖區(qū)并且計數(shù)器加一，如果是1.68ms就認為是“1”，將其存入緩沖區(qū)并且計時器加一。如果計時器值為32時，就接收結(jié)束標志位并且計數(shù)器清0，如果計時器值不為32時，就認為接收誤碼，

28、計時器也將清0，傳輸重新等待讀取紅外信號。2、紅外接收電路接收電路可以使用一種集成紅外線接收和放大于一體的一體化紅外線接收器，不需要任何外接元件，就能完成從紅外線接收到輸出與TTL電平信號兼容的所有工作，而體積和普通的塑封三極管大小一樣，它適合于各種紅外線遙控和紅外線數(shù)據(jù)傳輸，這里使用HS0038接收器，它對外只有3個引腳：Out、GND、Vcc與單片機接口非常方便，接收電路圖如圖4-5-1所示。圖4-5-1紅外接收電路圖HS0038接收原理：紅外線接收是把遙控器發(fā)送的數(shù)據(jù)（已調(diào)信號）轉(zhuǎn)換成一定格式的控制指令脈沖（調(diào)制信號?；鶐盘枺峭瓿杉t外線的接收、放大、解調(diào)，還原成發(fā)射格式（高、低電位

29、剛好相反）的脈沖信號。這些工作通常有一體化的接收頭來完成，輸出TTL兼容電平。最后通過解碼脈沖信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。如果相鄰的兩個中斷間隔的數(shù)據(jù)長度0. 56ms，說明接收到的是“0”；時間長度是1.12ms則為“1”。因此，脈沖電平的每一次挑撥都會形成一次中斷，在中斷服務子程序中即可實現(xiàn)一次性兌一連串連續(xù)波形的測量，在測量后對0和1的歌數(shù)據(jù)統(tǒng)計從而測出控制指令的功能。5 軟件設計軟件總體流程描述在主程序初始化之后，開始反復檢測各模塊相關部分的緩沖區(qū)標志，如果緩沖區(qū)標志置位，說明有相應的數(shù)據(jù)需要處理，然后主程序調(diào)用響應的處理子模塊，對于溫度傳感器，我們采用定時采集數(shù)據(jù)的方法，在定

30、時中斷子程序中，采集相應的數(shù)據(jù)，并進行判斷，如果是異常數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)緩沖區(qū)，同時置對應的緩沖區(qū)標志。然后主程序?qū){(diào)用相應的子程序進行處理。軟件主流程圖見下頁圖5-2所示。當有按鍵按下的時候，采用鍵盤中斷子程序掃描相應的鍵盤碼，然后發(fā)給主程序，置對應的鍵盤按鍵標志位。在主程序中，當有鍵盤按下的時候，調(diào)用對應的鍵盤處理子程序。圖5-2 軟件主流程系統(tǒng)初始化LED顯示系統(tǒng)溫度值MCS-51單片機數(shù)據(jù)緩沖區(qū)標志位DS18B20數(shù)據(jù)緩沖區(qū)置位鍵盤按鍵緩沖區(qū)置位紅外線信號數(shù)據(jù)緩沖區(qū)標志位是否定時DS18B20處理子模塊鍵盤掃描處理子模塊紅外接收子模塊定時處理5.1 數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖

31、正常設置異常系統(tǒng)初始化開始進行測溫設置參數(shù)初始化DS18B20啟動DS18B20測溫調(diào)用相應的鍵值處理程序調(diào)用相應的控制程序內(nèi)部判斷調(diào)用子程序調(diào)用讀子程序輸出顯示結(jié)束圖5-2-1 數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖5.2 電機控制模塊電機涉及到轉(zhuǎn)速和擺頭兩個方面。風扇的轉(zhuǎn)速由光耦合器觸發(fā)導通角控制，搖頭部分可以使用普通電風扇蝸桿部分搖頭調(diào)速，只是把它用一個電磁閥來控制其導通與斷開來實現(xiàn)搖頭控制。在此基礎上我們通過軟件對風扇的轉(zhuǎn)動進行精細的控制，以實現(xiàn)多種風類型。對于各種風類型我們依照如下定義：正常的芯片，使用默認的12位轉(zhuǎn)換精度，外接供電電源,子程序GETWD讀取的溫度值高位字節(jié)送WDMSB單元，低

32、位字節(jié)送WDLSB風：風扇按設定之強，中，弱風互速運轉(zhuǎn)。中斷入口保護現(xiàn)場SETB 24H，0中斷返回回復現(xiàn)場還原初始化數(shù)據(jù)開F a n l及其顯示，CLR 24H,0關F a n l及其顯示圖5-2-2 電機控制模塊自然風：風扇馬達按預編電腦程序作不規(guī)則運轉(zhuǎn)，配合風速鍵之設定，可分強自然風，中自然風，弱自然風，模仿大自然之風吹效果，令風量更柔和更舒服。睡眠風：風扇馬達進入自然風電腦程序控制，其原理是人體的體溫會在睡眠后慢慢下降。風扇的風量亦會慢慢減弱，以免入睡后著涼，其減弱規(guī)律如下：當最初設定為強風時，風扇按強自然風運轉(zhuǎn)半小時，后轉(zhuǎn)為中自然風，半小時后再變?yōu)槿踝匀伙L，直至預置時間結(jié)束，或被關掉

33、為止；當最初設定為中時，風扇按中自然風運轉(zhuǎn)半小時，轉(zhuǎn)為弱自然風，直至預置時間結(jié)束，或被關掉為止；當最初設定為弱自然風時，風扇按弱自然風運轉(zhuǎn)，直至預置時間結(jié)束，或被關點為止。如圖5-2-2所示。從軟件層角度來說，就是根據(jù)前一刻的風扇狀態(tài)以及用戶的輸入來確定當前時刻所要輸出的風類型和風速。從軟件驅(qū)動層角度來說，就是根據(jù)軟件層確定的當前時刻風類型和風速量化所要輸出的風速值。從硬件驅(qū)動層角度來說，對于風速轉(zhuǎn)速的控制，最終是1根線的選通以線上可控硅導通時間的控制，也就是說，將軟件驅(qū)動層量化出的風速值。轉(zhuǎn)換成1根線的選通以及選通的線上可控硅的導通時間。5.3 人機接口 本部分功能主要便于用戶使用電風扇，使

34、用戶只要簡單的操作，就能實現(xiàn)需要的全部功能，主要有以下幾個方面組成：鍵盤操作模塊在電風扇底座部分也有一個2*3小鍵盤，按鍵功能分配如圖4.3.5所示：定時風強風型搖頭減小增加圖5-2-3 風扇控制面板示意圖可以進行風的強度，類型，定時等系統(tǒng)設置。與之對應的是鍵盤掃描處理模塊?；舅枷肴缦拢喝绻邪存I按下，中斷處理子程序首先進行掃描按鍵，得到對應的正確的鍵盤掃描碼，然后根據(jù)鍵盤掃描碼得到對應的按鍵號，置有按鍵標志，并將按鍵號保持在全局變量中。系統(tǒng)不停的判斷有按鍵標志，如果沒有則跳過，如果有按鍵按下，則進行響應的按鍵處理，同時實時的在LED上顯示，并將最終結(jié)果反饋到系統(tǒng)各部分。對應的鍵盤處理過程的

35、軟件流程圖如圖5-2-4所示。不等 不等 不等 相等 相等 相等 相等 相等 標志位處理程序鍵值與（01H）比較鍵值與（02H）比較鍵值與（03H）比較鍵值與（04H）比較鍵值與（05H）比較其它鍵不處理處理K5子程序處理K4子程序處理K3子程序處理K2子程序處理K1子程序返回主程序清處標志位圖5-2-4 鍵盤處理過程的軟件流程圖5.4 紅外收/發(fā)模塊No No Yes Yes 開始初始化主程序延時10s進入待機模式有鍵閉合時進入中斷系統(tǒng)鍵盤中斷處理程序讀列線有鍵閉合讀行線有鍵閉合延時消抖動取按鍵編號存鍵值發(fā)送RET1紅外發(fā)射程序流程圖如圖5-2-4所示。圖5-2-4 紅外發(fā)射程序流程圖紅外接收軟件使用輸入捕捉中斷處理紅外遙控信號，根據(jù)不同的紅外編碼，可以完成調(diào)節(jié)風速，風型，時間，照明等功能。紅外中斷服務程序流程圖如圖5-2-5所示。N N N Y Y Y 中斷