電氣工程及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的風(fēng)扇速度控制設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基于單片機(jī)的風(fēng)扇速度控制設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模集成電路的產(chǎn)生，單片機(jī)技術(shù)日漸成熟

3、。它以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，滲透到我們生產(chǎn)和生活中，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化儀器，家用電器，甚至電子玩具等各個(gè)領(lǐng)域，使人們的生活得到了明顯的改變。51系列單片機(jī)是各類單片機(jī)中最典型，而且最具有代表性的單片機(jī)。它內(nèi)部具有豐富的硬件資源，得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　本文研究的目的是應(yīng)用單片機(jī)對(duì)小功率直流電機(jī)進(jìn)行速度控制，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇速度控制的智能化。該系統(tǒng)由遙控發(fā)射器和遙控接收器2個(gè)模塊組成。遙控發(fā)射器使

4、用AT89C2051單片機(jī)對(duì)電風(fēng)扇進(jìn)行遠(yuǎn)距離紅外線遙控，根據(jù)按下不同的功能按鍵發(fā)出相應(yīng)的脈沖信號(hào)。遙控接收器通過(guò)STC12C5A60S2單片機(jī)接收脈沖信號(hào)，做出相應(yīng)的操作，來(lái)控制小功率直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且在LED顯示器上顯示當(dāng)前的檔位。本系統(tǒng)還具有定時(shí)功能，能夠?qū)τ陲L(fēng)扇進(jìn)行15分鐘、30分鐘、45分鐘和60分鐘的定時(shí)，并且定時(shí)時(shí)間也會(huì)在LED顯示器上顯示。單片機(jī)的P1.3口采用PWM脈寬調(diào)制，，改變電動(dòng)機(jī)電樞端的電壓，從而達(dá)到轉(zhuǎn)速控制

5、的目的。</p><p>　　通過(guò)本次設(shè)計(jì)，能夠遠(yuǎn)距離控制風(fēng)扇的快、中、慢速度檔位，而且能夠顯示檔位和定時(shí)時(shí)間。讓使用者操作起來(lái)更加簡(jiǎn)單、方便。</p><p>　　關(guān)鍵詞：51單片機(jī)；紅外線遙控；PWM控制；速度控制</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the devel

6、opment of modern scientific technology, in particular the generation of large scale integrated circuit, MCU technology is development matures. With its unique structure and properties, MCU penetrate into our production a

7、nd lives, and it is widely used in industrial control, Intelligence Instrument, household appliances, even in electronic toys and other field. People's lives have been significantly changed. MCU-51 is the most typica

8、l and the most representative of the microcontroll</p><p>　　The purpose of this project is controlling the speed of the small power DC motor by using MCU, in order to achieve the speed intelligent control of

9、 the electric fans. This system is composed two modules: the remote transmitter and remote receiver. AT89C2051 is used to the electric fan for infrared remote control. MCU according to the different feature button been p

10、ressed, sends the corresponding pulse signals. Then remote infrared receiver receives and restores the pulse signals. Finally STC12C5</p><p>　　Through this design, we can remote control the fast, medium and

11、slow speed stall and show the stall and the timing. User can operate simpler and more convenient.</p><p>　　Keywords: MCU-51; infrared remote control; PWM control; speed control</p><p><b>

12、　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p><b>　　1.1課題背景2</b></p><p>　　1.2 課題現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2

13、.1單片機(jī)的發(fā)展概況2</p><p>　　1.2.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)展3</p><p>　　1.3直流電機(jī)調(diào)速原理3</p><p>　　1.4軟件編程環(huán)境4</p><p>　　第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)5</p><p>　　第3章 遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1遙控發(fā)

14、射器的設(shè)計(jì)原理及編碼方式8</p><p>　　3.2遙控發(fā)射器硬件電路的設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.2.1按鍵部分設(shè)計(jì)9</p><p>　　3.2.2發(fā)射部分設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.3風(fēng)扇遙控器的軟件設(shè)計(jì)11</p><p>　　第4章 遙控接收器設(shè)計(jì)14</p><p

15、>　　4.1遙控接收器原理14</p><p>　　4.2紅外線接收器硬件電路的設(shè)計(jì)14</p><p>　　4.2.1紅外線接收部分15</p><p>　　4.2.2 LED顯示部分的設(shè)計(jì)15</p><p>　　4.2.3風(fēng)扇速度控制部分設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.2.4 單片機(jī)電源的設(shè)計(jì)

16、18</p><p>　　4.3風(fēng)扇調(diào)速的軟件設(shè)計(jì)19</p><p><b>　　小結(jié)21</b></p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書簽。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　附錄123</b>&

17、lt;/p><p><b>　　附錄228</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微型計(jì)算機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到人們的日常工作和生活領(lǐng)域中。單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)中的一個(gè)重要分支，它的發(fā)展極為迅速，以其體積小、功能多、價(jià)格低廉、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活、使用方便等獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性能，滲透到人

18、們的生產(chǎn)和生活中，并廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能化儀器、家用電器甚至電子玩具等各個(gè)領(lǐng)域。尤其是工業(yè)控制、智能化儀器儀表、家用電器方面，產(chǎn)生了極大的影響。單片機(jī)有著其廣闊的發(fā)展空間和社會(huì)價(jià)值，研究單片機(jī)、學(xué)習(xí)單片機(jī)，是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是我們當(dāng)代電氣系大學(xué)生學(xué)習(xí)的重要課程之一。</p><p>　　目前遠(yuǎn)程遙控控制技術(shù)也日漸成熟，形形色色的遙控器的出現(xiàn)給人們帶來(lái)了極大的方便。本設(shè)計(jì)把遠(yuǎn)程紅外線遙控結(jié)合到單片機(jī)中，制

19、作一種簡(jiǎn)單的遙控器，用于發(fā)射不同的輸出信號(hào)，來(lái)控制小型直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到風(fēng)扇速度控制智能化的目的。</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1課題背景</b></p><p>　　隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和深入，目前工業(yè)上對(duì)電機(jī)的調(diào)速不再是原有的模擬調(diào)速，而是向數(shù)字調(diào)速發(fā)展，通

20、過(guò)利用單片機(jī)的控制，能使系統(tǒng)具有控制精度高、受環(huán)境影響小、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。目前傳統(tǒng)的家用電風(fēng)扇雖然具有檔位調(diào)速功能，但是檔位控制開關(guān)通常連接在風(fēng)扇機(jī)座，當(dāng)要調(diào)節(jié)不同檔位的時(shí)候，人要走到風(fēng)扇前調(diào)節(jié)檔位開關(guān)，而不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離調(diào)節(jié)控制，使用起來(lái)很不方便。本文通過(guò)用單片機(jī)制作的紅外線電器遙控器，使用PWM調(diào)速，對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)距離快、中、慢三個(gè)檔位的速度控制，并且具有顯示功能和定時(shí)風(fēng)扇開啟時(shí)間的功能。</p><p>

21、<b>　　1.2 課題現(xiàn)狀</b></p><p>　　1.2.1單片機(jī)的發(fā)展概況</p><p>　　在單片機(jī)誕生的 30余年里，以其獨(dú)特的性能和特點(diǎn)得到了迅猛的發(fā)展。大致上單片機(jī)的發(fā)展可以分為3個(gè)階段。</p><p>　　第一階段（1974年～1978年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的初級(jí)階段。Intel公司推出的8位MCS-48系列單片機(jī)，具有體積小，價(jià)

22、格低，功能齊全的特性得到了廣泛的應(yīng)用，并為單片機(jī)的發(fā)展奠定的基礎(chǔ)。在單片機(jī)的發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。</p><p>　　第二階段（1978年～1982年）：?jiǎn)纹瑱C(jī)的發(fā)展階段。隨著單片機(jī)的廣泛應(yīng)用，各生產(chǎn)廠家和公司不斷改進(jìn)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和功能，使其不僅具有串行接口，多級(jí)中斷控制系統(tǒng)，而且片內(nèi)RAM、ROM容量大大增加，尋址范圍可達(dá)64KB。其中最典型的是Intel公司推出的MCS-51系列單片機(jī)，該系列

23、具有集成度高、功能強(qiáng)、可靠性高、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等一系列優(yōu)點(diǎn)，直到現(xiàn)在還有廣泛的用途。</p><p>　　第三階段（1982年至今）：高性能單片機(jī)的發(fā)展階段。隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)單片機(jī)的性能要求越來(lái)越高，在不斷完善和提高8位單片機(jī)的性能的同時(shí)，許多公司還推出了16位、32位單片機(jī)和一些專用單片機(jī)，包括Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、

24、6502，日立公司的H8/3048系列等。</p><p>　　目前，單片機(jī)的種類和性能日新月異，單片機(jī)發(fā)展會(huì)向著低功耗CMOS化、高性能、大容量等方向發(fā)展。</p><p>　?、俚凸腃MOS化：現(xiàn)在單片機(jī)基本上采用CMOS工藝，不僅使集成度大大提高，具有低功耗的優(yōu)點(diǎn)，而且產(chǎn)品具有可靠性，抗干擾能力大。為進(jìn)一步降低功耗，很多單片機(jī)具有多種低功耗工作方式，功耗普遍在100mW左右。例如T

25、I公司的MSP430系列單片機(jī)，設(shè)置了等待、停止和睡眠三種低功耗工作方式。許多生產(chǎn)廠家還對(duì)單片機(jī)工作電壓范圍加寬，一般可在3～6V環(huán)境下工作，使單片機(jī)更適合在電池供電場(chǎng)合，便于攜帶。 目前0.8V供電的單片機(jī)已經(jīng)問(wèn)世。</p><p>　　②高性能化：隨著CPU字長(zhǎng)的增加和時(shí)鐘頻率的提高，CPU處理數(shù)據(jù)的能力和運(yùn)算速度得到大大地提高。有些單片機(jī)為了提高執(zhí)行指令速度，采用精簡(jiǎn)指令集和流水線技術(shù)，并且強(qiáng)化了位處理、中

26、斷和定時(shí)控制功能，大幅度提高了運(yùn)算速度?，F(xiàn)在的單片機(jī)在接口上也有很大的發(fā)展，有些單片機(jī)可以直接驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管；有些單片機(jī)I/O口可以直接輸出大電流和高電壓等，大大提高了單片機(jī)的性能。</p><p>　?、鄞笕萘炕浩鸪醯膯纹瑱C(jī)RAM一般為64～128B，ROM也在1～2KB，目前的單片機(jī)RAM最大可以達(dá)到2KB，ROM最大可以達(dá)到64KB。新型的單片機(jī)片內(nèi)也采用快速閃存技術(shù)，能夠在線編程。</p>

27、<p>　　1.2.2電動(dòng)機(jī)的發(fā)展</p><p>　　電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的機(jī)電裝置。1821年英國(guó)科學(xué)家法拉第首先提出電動(dòng)機(jī)原理。1834年，德國(guó)的雅可比第一個(gè)發(fā)明了直流電動(dòng)機(jī)。1879年，西門子公司用直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電車。1888年發(fā)明家特斯拉發(fā)明了交流電動(dòng)機(jī)。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動(dòng)機(jī)構(gòu)想。至今為止，電動(dòng)機(jī)發(fā)展迅速，電機(jī)理論、設(shè)計(jì)及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛

28、應(yīng)用與現(xiàn)代的各種機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域。如在機(jī)械制造工業(yè)、輕重型制造工業(yè)、運(yùn)輸行業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各個(gè)領(lǐng)域，電動(dòng)機(jī)以不同的種類和功能發(fā)揮著重要的作用?？梢赃@么說(shuō)，電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)使社會(huì)生產(chǎn)力大大提高，促進(jìn)了社會(huì)的發(fā)展。</p><p>　　隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，人們對(duì)電動(dòng)機(jī)的要求也越來(lái)越高，比如要求電動(dòng)機(jī)在電力拖動(dòng)中的啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速、正反轉(zhuǎn)方面具有更加快速的響應(yīng)，更加精確的速度調(diào)節(jié)，更加效率的電-機(jī)能量轉(zhuǎn)換及更加靈活的控制方式。

29、目前，隨著電力電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，電力拖動(dòng)在向著計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)化的方向邁進(jìn)，許多企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程逐步向半自動(dòng)化和自動(dòng)化方向發(fā)展，許多工廠已經(jīng)出現(xiàn)大批的自動(dòng)生產(chǎn)線。</p><p>　　1.3直流電機(jī)調(diào)速原理</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速特性可以根據(jù)以下幾個(gè)有關(guān)方程式和計(jì)算公式得到：</p><p>　?。?-1）

30、 （1-2）</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中—電樞的端電壓，如忽略電樞電阻壓降，則</p><p><b>　　（1-4）</b></p><p>　　由式（1-4）可知，可以通過(guò)改變勵(lì)磁磁通或電樞端電壓來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p>

31、<p>　　隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展,直流電機(jī)調(diào)速方式逐步從模擬化向數(shù)字化方向轉(zhuǎn)變，特別是單片機(jī)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用,使直流電機(jī)調(diào)速技術(shù)進(jìn)入到一個(gè)新的階段,智能化、高可靠性、操作簡(jiǎn)便已成為它的發(fā)展趨勢(shì)。</p><p>　　改變電樞電壓可通過(guò)多種途徑實(shí)現(xiàn) ,如晶閘管供電速度控制系統(tǒng)、大功率晶體管速度控制系統(tǒng) 、直流發(fā)電機(jī)供電速度控制系統(tǒng)及晶體管直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)等。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制的系統(tǒng)中,如果按一個(gè)固定的

32、頻率來(lái)接通和斷開電源,并根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開”時(shí)間的長(zhǎng)短。即通過(guò)改變直流電機(jī)電樞上電壓的“占空比”來(lái)改變平均電壓的大小,從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。PWM就是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開關(guān)的頻率，從而改變負(fù)載兩端的電壓 ,進(jìn)而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。因此PWM又被成為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用PWM控制技術(shù)是一種比較簡(jiǎn)單且應(yīng)用廣泛的調(diào)速方法。而且很容易在單片機(jī)控制系統(tǒng)

33、中得以實(shí)現(xiàn)。在PWM調(diào)速系統(tǒng)中，電源電壓一定，通過(guò)改變電樞端電壓的平均值，即改變占空比，從而達(dá)到調(diào)速控制的目的。在沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)，其效果基本相同。假設(shè)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速為，占空比為D，平均轉(zhuǎn)速為，則</p><p><b>　　（1-5）</b></p><p>　　平均速度和占空比并不是嚴(yán)格的線形關(guān)系，但是在一般應(yīng)用中可將其近似看成線形

34、關(guān)系。利用微處理器的數(shù)字輸出不同占空比的PWM信號(hào)，轉(zhuǎn)變成不同的電壓驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)得到不同的轉(zhuǎn)速。這種調(diào)速方式具有動(dòng)態(tài)性能良好、開關(guān)頻率高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。</p><p><b>　　1.4軟件編程環(huán)境</b></p><p>　　匯編語(yǔ)言是一種面向機(jī)器的低級(jí)語(yǔ)言，是最早應(yīng)用于單片機(jī)開發(fā)編程的程序語(yǔ)言。匯編語(yǔ)言具有執(zhí)行速度快、代碼短小精悍、執(zhí)行周期明確的特點(diǎn)，但是匯編語(yǔ)

35、言代碼冗長(zhǎng)單調(diào)、調(diào)試?yán)щy，而且可讀性差，移植性差。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，匯編語(yǔ)言逐漸被C語(yǔ)言所代替。</p><p>　　C語(yǔ)言是一種功能十分強(qiáng)大的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，在1972年由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Dennis Ritchie開發(fā)出來(lái)，是目前應(yīng)用最廣泛，最受編程人員喜愛的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言之一。許多著名的系統(tǒng)軟件都是由C語(yǔ)言編譯的。</p><p>　　C語(yǔ)言語(yǔ)言功能齊全。有完善的數(shù)據(jù)類型、運(yùn)算符及函數(shù)

36、，能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)算，并且語(yǔ)法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)使用起來(lái)靈活方便。C語(yǔ)言是結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)言，如if…else、while、for等語(yǔ)句，讓程序設(shè)計(jì)起來(lái)有層次性，方便調(diào)試和修改。C語(yǔ)言還可以直接對(duì)硬件進(jìn)行操作，而且可移植性高，適合編寫系統(tǒng)軟件?；谝陨螩語(yǔ)言的優(yōu)點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)的軟件編程環(huán)境就是采用C語(yǔ)言編程。</p><p>　　第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)

37、主要由2個(gè)模塊組成，一個(gè)模塊是遙控發(fā)射器部分，一塊是遙控接收器部分，共同完成對(duì)風(fēng)扇速度控制的目的。遙控發(fā)射部分器主要用到了AT89C2051單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)不同的按鍵控制紅外線發(fā)射器發(fā)出不同的脈沖信號(hào)。遙控接收部分就是采用一體化紅外線接收器將遙控發(fā)射部分發(fā)射出來(lái)的脈沖信進(jìn)行接收、還原，然后利用STC12C5A60S2單片機(jī)，根據(jù)接收到的不同脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)至相應(yīng)的控制程序，單片機(jī)發(fā)出PWM信號(hào)到電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，控制小型直流電動(dòng)機(jī)的速度，從而達(dá)

38、到風(fēng)扇速度控制的目的。單片機(jī)還會(huì)在LED數(shù)碼顯示器上顯示當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的速度檔位和定時(shí)的時(shí)間?？傮w設(shè)計(jì)的模塊圖如圖2.1所示。</p><p>　　圖2.1風(fēng)扇速度控制的總體設(shè)計(jì)框架</p><p>　　遙控發(fā)射器模塊主要由8個(gè)功能按鍵、AT89C2051單片機(jī)和紅外線發(fā)射電路等組成。利用AT89C2051單片機(jī)的P1口接按鍵開關(guān)得到不同的高低電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)編程操作，由P3.5口接紅外線發(fā)射電

39、路，發(fā)射出不同的脈沖信號(hào)。遙控接收器模塊主要由紅外線接受器，STC125C5A60S2單片機(jī)、7446編碼器、LED數(shù)碼管和電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等組成。STC125C5A60S2單片機(jī)把接收到的紅外線脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、還原、判斷，轉(zhuǎn)至相應(yīng)的控制程序，一方面由P1.3口輸出相應(yīng)PWM信號(hào)，另一方面通過(guò)7446譯碼器在LED顯示器上顯示當(dāng)前的檔位和定時(shí)的時(shí)間。</p><p>　　下面對(duì)將用到的兩種單片機(jī)芯片和一種譯碼器做

40、簡(jiǎn)單的介紹。</p><p>　　圖2.2 AT89C2051引腳</p><p>　　表2.1 AT89C2051各引腳功能</p><p>　　表2.2 P3口功能的第二功能</p><p>　　AT89C2051單片機(jī)屬于51系列單片機(jī)，它是51單片機(jī)的簡(jiǎn)化版。片內(nèi)自帶2KB可編程FLASH存儲(chǔ)器和128B的隨機(jī)存儲(chǔ)器，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-5

41、1指令系統(tǒng)和輸出管腳相兼容。該單片機(jī)把多功能八位中央處理和閃速存儲(chǔ)器結(jié)合在片內(nèi)，因此具有體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效率的優(yōu)點(diǎn)，而且成本低廉，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。</p><p>　　與8051單片機(jī)相比，AT89C2051只有20個(gè)引腳，減少了兩個(gè)對(duì)外端口（即P0、P2口），其引腳配置如圖2.2所示。各引腳功能如表2.1所示。P3口功能和P1口一樣，但還有第二功能，其功能如表2.2所示。該單片機(jī)具有較完善的中斷功能，可

42、以很方便地完成各種外部硬件響應(yīng)的操作。</p><p>　　STC12C5A60S2單片機(jī)的51單片機(jī)的一種增強(qiáng)型單片機(jī)，其內(nèi)部集成了MAX810專用復(fù)位電路，4個(gè)16位定時(shí)器，2個(gè)時(shí)鐘輸出口，7路外部中斷I/O口，2路PWM，8路10位精度A/D轉(zhuǎn)換等，具有高速、低功耗的特點(diǎn)，對(duì)于電機(jī)的控制有顯著的優(yōu)勢(shì)，兼容于8051的指令代碼。表2.3是對(duì)STC12C5A60S2單片機(jī)的部分引腳做簡(jiǎn)單說(shuō)明。</p>

43、;<p>　　表2.3 STC12C5A60S2部分引腳功能</p><p>　　7446譯碼器是由與非門、輸入緩沖器和7個(gè)與或非門組成。7446譯碼器在使用的時(shí)候必須使用共陽(yáng)極顯示器，并且要串入一個(gè)限流電阻，然后和LED顯示器相連。這樣可以防止大電流經(jīng)過(guò)而燒毀LED顯示器。其真值表如表2.4所示。</p><p>　　表2.4 7446譯碼器的真值表</p>

44、<p>　　第3章 遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)</p><p>　　遙控器的控制方式有很多，比如紅外線遙控、無(wú)線電波控制，聲控式等。目前應(yīng)用最廣泛的是紅外線遙控方式，而且隨著單片機(jī)技術(shù)的日漸成熟，數(shù)碼編制的紅外線遙控已經(jīng)在家電的遠(yuǎn)程控制上占主導(dǎo)地位。由于紅外線遙控器利用波長(zhǎng)為0.76μm-1.5μm之間近紅外線來(lái)傳遞控制信號(hào)，不會(huì)對(duì)其他正常工作的電器設(shè)備產(chǎn)生干擾，而且采用紅外線發(fā)光二極管，能夠使遙控器體積小，成

45、本低廉，通過(guò)單片機(jī)的數(shù)字信號(hào)編碼，能夠使遙控器工作穩(wěn)定，傳輸效率高，并且能拓展多電路多功能遙控控制。</p><p>　　3.1遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)原理及編碼方式</p><p>　　本紅外線遙控發(fā)射器由AT89C2051單片機(jī)、獨(dú)立式按鍵開關(guān)和紅外線發(fā)射電路組成，下圖是紅外線遙控發(fā)射器原理框圖：</p><p>　　圖3.1紅外線遙控發(fā)射器原理框圖</p>

46、<p>　　當(dāng)按下遙控按紐的時(shí)候，單片機(jī)讀出所按的鍵值，并產(chǎn)生設(shè)定的脈沖個(gè)數(shù)，再調(diào)制成40kHZ的方波由紅外線發(fā)光二極管發(fā)射出去。</p><p>　　3.2遙控發(fā)射器硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.2為該遙控發(fā)射器的電路原理圖，其中P1口作為按鍵控制部分，分別為關(guān)閉電動(dòng)機(jī)鍵，慢、中、快三檔位速度控制和定時(shí)15分鐘、30分鐘、45分鐘和1小時(shí)四個(gè)定時(shí)控制鍵共8個(gè)功能

47、操作鍵組成。P1口需接上拉電阻。時(shí)鐘電路為內(nèi)部方式時(shí)鐘電路，在4腳和5腳外接定時(shí)元件，這里使用常用的石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。選擇12MHZ晶振，電容值選擇33pF。9腳作為作為紅外線發(fā)射的輸出口，輸出40kHZ的方波。1腳為系統(tǒng)的復(fù)位腳，采用簡(jiǎn)單的RC上電自動(dòng)復(fù)位電路。只要RST保持10ms以上的高電平就能達(dá)到復(fù)位。</p><p>　　圖3.2遙控發(fā)射器的電路原理圖</p><p&

48、gt;　　3.2.1按鍵部分設(shè)計(jì)</p><p>　　將89C2051單片機(jī)的P1口作為按鍵控制部分，按鍵開關(guān)一端接+5V電源，一端接P1口引腳，并且接上1KΩ的上拉電阻。當(dāng)按鍵開關(guān)沒有按下時(shí)，P1口通過(guò)電阻接+5V電源，是高電平；按下S1按鍵時(shí)，P1.0口接地，是低電平。P1口接的上拉電阻可以防止干擾，增加電路的穩(wěn)定性。上拉電阻取1。P1口各開關(guān)鍵具有不同的功能，其中p1.0的開關(guān)鍵功能為關(guān)閉風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)；p1.1

49、的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇慢速（1檔）檔位控制；p1.2的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇中速（2檔）檔位控制；p1.3的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇快速（3檔）檔位控制；p1.4的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇15分鐘定時(shí)控制；p1.5的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇30分鐘定時(shí)控制；p1.6的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇45分鐘定時(shí)控制；p1.7的開關(guān)鍵功能為風(fēng)扇60分鐘定時(shí)控制。下表為不同的功能按鍵被按下時(shí)，P1口的輸入狀態(tài)表。</p><p>　　表3.1 P1口的輸入狀態(tài)表&l

50、t;/p><p>　　在按鍵掃描的程序里，可以添加一個(gè)消除抖動(dòng)的程序。因?yàn)樵谀承┣闆r的干擾下，比如在P1口突然產(chǎn)生一個(gè)峰值電壓，雖然沒有任何鍵按下，但是單片機(jī)會(huì)誤以為有鍵按下，發(fā)出不必要的動(dòng)作；或者由于按鍵時(shí)手的抖動(dòng)，使按鍵在短時(shí)間里可能通-斷數(shù)次，導(dǎo)致單片機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤的處理方式；單片機(jī)的工作頻率比較高，在按鍵按下去的過(guò)程中和按鍵松開的過(guò)程中，都有可能產(chǎn)生連續(xù)的電平脈沖，從而使其P1口發(fā)生連續(xù)的電平變化，因此在按鍵掃描

51、的程序里，添加一個(gè)消除抖動(dòng)的程序是可行的而且非常有用處。</p><p>　　具體的軟件實(shí)現(xiàn)方法可以對(duì)與單片機(jī)掃描到某個(gè)按鍵被按下的時(shí)候做一個(gè)延時(shí)判定，比如在檢測(cè)到該鍵按下的隨后100ms內(nèi)，該鍵被彈起，則可以認(rèn)為是按鍵抖動(dòng)，單片機(jī)不作出任何反應(yīng)；反之，如果在這100ms內(nèi)，該鍵確實(shí)一直被按下，則讀出鍵值并轉(zhuǎn)至相應(yīng)的發(fā)射程序?？梢愿鶕?jù)需要和按鍵的靈敏度設(shè)定延時(shí)的時(shí)間。</p><p>　　

52、3.2.2發(fā)射部分設(shè)計(jì)</p><p>　　將89C2051單片機(jī)的P3.5作為紅外線發(fā)射部分，P3.5產(chǎn)生的脈沖通過(guò)三極管的放大驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)射信號(hào)。R10取39，R9取4.7K，三極管的型號(hào)為9013。它是一種低電壓，大電流，小信號(hào)的NPN型硅三極管。當(dāng)P3.5為高電平的時(shí)候，9013導(dǎo)通，發(fā)光二極管發(fā)出紅外線；反之，當(dāng)P3.5為低電平的時(shí)候，9013截止，發(fā)光二極管不發(fā)光。</p><

53、p>　　該遙控器采用簡(jiǎn)單的脈沖個(gè)數(shù)編碼，不同的脈沖個(gè)數(shù)代表不同的編碼，第一個(gè)脈沖為驗(yàn)證脈沖，碼寬為3ms，其余脈沖碼寬均為1ms，遙控碼數(shù)據(jù)幀間隔大于10ms。當(dāng)P1口有鍵按下時(shí)，P3.5端口輸入編碼波形如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 P3.5端口輸入編碼波形圖</p><p>　　3.3風(fēng)扇遙控器的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　遙控發(fā)射器的控

54、制流程圖如圖3.4所示。</p><p>　　圖3.4 遙控發(fā)射器的程序流程圖</p><p>　　在51單片機(jī)中，中斷的允許和禁止是由中斷允許寄存器IE控制的，其各位功能如表3.2所示。</p><p>　　表3.2 IE各位功能</p><p>　　其中EA為中斷總允許標(biāo)志位。當(dāng)EA=0時(shí),CPU禁止所有中斷,當(dāng)EA=1時(shí),CPU開放中斷

55、。ES為串行接口中斷允許位。當(dāng)ES=0時(shí)，串行接口禁止中斷，當(dāng)ES=1時(shí)，串行接口允許中斷。ET1和ET0分別是定時(shí)器/記數(shù)器T1和定時(shí)器/記數(shù)器T2溢出的中斷允許位。EX1和EX0分別是外部中斷1和外部中斷0的中斷允許位。</p><p>　　對(duì)于每個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，都由單片機(jī)的中斷優(yōu)先級(jí)IP控制。其各位功能如表3.3所示。</p><p>　　表3.3 IP各位功能</p>

56、<p>　　其中PS為串行借口中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PT1和PT0為T1和T0的中斷優(yōu)先級(jí)控制位。PX1和PX0為外部中斷1和外部中斷0的中斷優(yōu)先級(jí)。</p><p>　　單片機(jī)的TMOD各功能位如表3.4所示。用于控制定時(shí)器的工作方式。</p><p>　　表3.4 TMOD各位功能</p><p>　　它有4種控制方式，本程序使其工作方式為定時(shí)器方式下8位

57、自動(dòng)裝入時(shí)間常數(shù)模式，只要定時(shí)器控制寄存器TCON中的TR0或TR1置1，T0或T1就按加法計(jì)數(shù)器開始記數(shù)。</p><p>　　定時(shí)器控制寄存器TCON可以控制定時(shí)器的操作及控制定時(shí)器中斷，單片機(jī)的TCON各功能位如表3.5所示。</p><p>　　表3.5 TCON各位功能</p><p>　　TR0和TR1分別是T0和T1運(yùn)行控制位。TF0和TF1分別為定時(shí)

58、器/中斷器T0和T1的溢出中斷標(biāo)志。IT0和IT1分別是外部中斷0和1觸發(fā)方式控制位。IE0和IE1分別為外部中斷0和1的中斷請(qǐng)求標(biāo)志。</p><p>　　由于T1是在方式2工作，定時(shí)時(shí)間為1ms，時(shí)鐘振蕩頻率為12MHZ，所以一個(gè)機(jī)器周期為</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　設(shè)時(shí)間常數(shù)為，

59、則</b></p><p>　　得到=241，化成十六進(jìn)制=F1。</p><p><b>　　初始化程序如下：</b></p><p>　　clearmen()</p><p>　　{remoteout=0;</p><p><b>　　IE=0x00;</b>

60、</p><p><b>　　IP=0x01;</b></p><p>　　TMOD=0x22;</p><p><b>　　TH1=0xF1;</b></p><p><b>　　TL1=0xF1;</b></p><p><b>　　EA=

61、1;</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　主程序不停地進(jìn)行按鍵掃描，當(dāng)有功能按鍵按下的時(shí)候，P1口產(chǎn)生信號(hào)，定時(shí)器T1溢出，產(chǎn)生中斷。單片機(jī)先讀出鍵值，然后通過(guò)設(shè)定的鍵掃描程序?qū)⒚}沖個(gè)數(shù)裝入發(fā)射程序里。首先打開定時(shí)器1的中斷允許位，然后將TR1置1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)。先以40KHZ的頻率發(fā)射3ms脈沖信號(hào),然后以停1ms、發(fā)射1ms

62、為一個(gè)周期發(fā)射裝入的脈沖次數(shù)，最后停10ms作為整個(gè)編碼結(jié)束的標(biāo)志。</p><p><b>　　發(fā)射程序如下：</b></p><p><b>　　sed()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ET1=1;TR1=1;delay1ms(3);

63、ET1=0;TR1=0;remoteout=0;</p><p>　　for(m=keyvol;m>0;m--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1ms(1);</p><p>　　ET1=1;TR1=1;delay1ms(1);ET1=1;TR1=0;remoteout=0;

64、</p><p><b>　　}</b></p><p>　　delay1ms(10);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　第4章 遙控接收器設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1遙控接收器原理</p><p>　　紅外線遙控接收器

65、由89C51單片機(jī)、紅外線接受器、LED數(shù)碼顯示管和電動(dòng)機(jī)速度控制電路組成。該接收器的振蕩電路和發(fā)射器一樣，也采用簡(jiǎn)單的并聯(lián)諧振電路。 下圖是紅外線遙控接收器原理框圖：</p><p>　　圖4.1 紅外線遙控接收器原理框圖</p><p>　　4.2紅外線接收器硬件電路的設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.2風(fēng)扇的紅外線接受和控制電路圖</p><

66、p>　　圖4.2為風(fēng)扇的紅外線接受和控制電路圖。其中STC12C5A60S2單片機(jī)片的P3.1用于接紅外線接收器的信號(hào)輸入腳。12腳作為中斷輸出口。同發(fā)射器一樣，在18腳和19腳外接定時(shí)元件，也采用常用的石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路。9腳接RC上電復(fù)位電路和手動(dòng)復(fù)位按鈕，可以通過(guò)按鍵進(jìn)行手動(dòng)復(fù)位重新調(diào)整，增加了人為的可控性。使用手動(dòng)復(fù)位裝置可以處理緊急的事情，防止意外的發(fā)生。</p><p>　　單片機(jī)

67、的P1口接LED數(shù)碼管，用于顯示風(fēng)扇的速度檔位和定時(shí)的時(shí)間。P1.3口接風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，通過(guò)PWM技術(shù)控制風(fēng)扇電機(jī)的速度。P1.0口為指示信號(hào)燈，用來(lái)指示風(fēng)扇是否開啟和關(guān)閉。</p><p>　　具體要實(shí)現(xiàn)的功能如下：在沒有任何遙控按鍵按下時(shí)，指示信號(hào)燈滅，LED數(shù)碼管顯示均為0，電動(dòng)機(jī)不工作，；當(dāng)發(fā)射遙控器S1關(guān)閉按鍵按下時(shí)，風(fēng)扇停止工作，LED顯示器顯示數(shù)字“0”。若按下發(fā)射器的S2慢速檔位按鍵，則接收器

68、P1.3口發(fā)出占空比為50%的PWM方波脈沖，控制電動(dòng)機(jī)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在LED檔位顯示管中顯示數(shù)字“1”； 若按下發(fā)射器的S3中速檔位按鍵，則接收器P1.3口發(fā)出占空比為75%的PWM方波脈沖，控制電動(dòng)機(jī)中速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在LED檔位顯示管中顯示數(shù)字“2”； 若按下發(fā)射器的S4快檔位按鍵，則接收器P1.3口發(fā)出占空比為100%的PWM方波脈沖，控制電動(dòng)機(jī)快速轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)在LED檔位顯示管中顯示數(shù)字“3”。若在風(fēng)扇工作的時(shí)候，按下發(fā)射器的S5的

69、定時(shí)15分鐘按鍵，則在LED定時(shí)顯示器上將顯示數(shù)字“15”，并隨著定時(shí)時(shí)間逐漸顯示剩余的分鐘數(shù)，電風(fēng)扇將在定時(shí)時(shí)間結(jié)束后進(jìn)入停止運(yùn)行狀態(tài)。按下發(fā)射器的S6定時(shí)30分鐘按鍵，則在LED定時(shí)顯示器上將顯示數(shù)字“30”，并隨著定時(shí)時(shí)間逐漸顯示剩余的分鐘數(shù)，電風(fēng)扇將在定時(shí)時(shí)間結(jié)束后進(jìn)入停止運(yùn)行狀態(tài)。按下發(fā)射器的S7定時(shí)45分鐘按鍵，則在LED定時(shí)顯示</p><p>　　4.2.1紅外線接收部分</p>&

70、lt;p>　　本次設(shè)計(jì)的紅外線接收器采用一體化紅外線接收頭，其紅外線監(jiān)測(cè)二極管，放大器，限副器，帶通濾波器，積分電路，比較器等均被廠家集成在一個(gè)元器件上。由于紅外接收頭內(nèi)部放大器的增益很大，很容易引起干擾，因此要在接收頭的供電腳上加上濾波電容，一般在22uf以上?；蛘咴诠╇娔_和電源之間接入330歐電阻，以降低電源產(chǎn)生的干擾。紅外線接收頭的信號(hào)輸出腳輸出的高低電平和發(fā)射器發(fā)出的波形是相反的。這里使用型號(hào)為L(zhǎng)F2038的紅外線接收器，

71、它適用于長(zhǎng)距離接收，抗干擾能力強(qiáng)，能夠抵擋環(huán)境的干擾光線，并且使用于低電壓工作。</p><p>　　將紅外線接受器的供電腳接+5V電壓，接地腳接地，信號(hào)輸出腳接在單片機(jī)的P3.1引腳。在當(dāng)紅外線接收器輸出脈沖幀數(shù)據(jù)時(shí)，第一位碼產(chǎn)生低電平用于啟動(dòng)中斷程序，實(shí)時(shí)接收信號(hào)。并且對(duì)接受數(shù)據(jù)幀的第一位碼進(jìn)行碼寬驗(yàn)證。如果第一位低電平碼寬小于2ms，則當(dāng)無(wú)效碼處理。當(dāng)間隔位的高電平碼寬大于3ms時(shí)，表示一個(gè)信號(hào)接收完畢，將

72、紅外線脈沖信號(hào)輸入到單片機(jī)的INT0引腳，根據(jù)P3.1口記下的脈沖個(gè)數(shù)來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的操作。</p><p>　　4.2.2 LED顯示部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　LED即發(fā)光二極管顯示器，是單片機(jī)應(yīng)用中最常見，也比較廉價(jià)的輸出設(shè)備之一。常用的七段數(shù)碼管是由7個(gè)條狀發(fā)光二極管和一個(gè)點(diǎn)狀發(fā)光二極管DP組成，可以通過(guò)控制二極管的亮暗來(lái)顯示不同的數(shù)字、字符或其他符號(hào)，一般用于電源指示燈，工作狀態(tài)

73、指示等。</p><p>　　LED顯示器一共有2種接法，一種是共陽(yáng)極，就是把發(fā)光二極管的陽(yáng)極都接在一起，接+5V高電平。當(dāng)陰極端為低電平的時(shí)候，發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光，，當(dāng)陰極端為高電平的時(shí)候，發(fā)光二極管截止不亮；另一種接法是共陰極，即把發(fā)光二極管的陰極都接地，當(dāng)陽(yáng)極端為高電平的時(shí)候，發(fā)光二極管就導(dǎo)通發(fā)光，，當(dāng)陽(yáng)極端為低電平的時(shí)候，發(fā)光二極管不亮；本設(shè)計(jì)把單片機(jī)的P0口和七段數(shù)碼管相連接，采用共陽(yáng)極的接法，為低電

74、平有效。用七段LED顯示器顯示風(fēng)扇的擋位和定時(shí)時(shí)間。所顯示的十六進(jìn)制數(shù)的字形代碼如表4.1所示。在LED的使用中，串加了限流電阻，以免損壞器件。限流電阻的阻值應(yīng)根據(jù)所使用的電壓和所需的工作電流來(lái)選取，一般取二極管的壓降為1.5V～2V，工作電流為10mA～20mA。這里取限流電阻的阻值為470。</p><p>　　表4.1十六進(jìn)制數(shù)字代碼表</p><p>　　圖4.3 風(fēng)扇檔位和定時(shí)顯

75、示部分</p><p>　　LED顯示部分由2個(gè)方面顯示，如圖4.3所示。一塊是風(fēng)扇的速度檔位顯示，另一方面是風(fēng)扇的定時(shí)時(shí)間顯示。風(fēng)扇的速度檔位顯示器采用靜態(tài)顯示方法。即當(dāng)七段數(shù)碼管接收到信號(hào)顯示某個(gè)數(shù)字的時(shí)候，其相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定地導(dǎo)通或關(guān)閉。風(fēng)扇的定時(shí)時(shí)間顯示器則采用動(dòng)態(tài)顯示方式。即一位一位地輪流掃描，顯示器的亮暗不僅跟各數(shù)碼管的導(dǎo)通電流有關(guān)，還和導(dǎo)通時(shí)間和間隔時(shí)間的比例有關(guān)。通過(guò)對(duì)于電流和時(shí)間參數(shù)的調(diào)整，

76、可以實(shí)現(xiàn)顯示器的動(dòng)態(tài)掃描。</p><p>　　4.2.3風(fēng)扇速度控制部分設(shè)計(jì)</p><p>　　圖4.4為風(fēng)扇的速度控制電路。本方案采用PWM技術(shù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由圖可示，將電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分接在8051單片機(jī)的P1.3口，當(dāng)P1.3口為高電平的時(shí)候，三極管Q2的基極電壓為高電平，Q2導(dǎo)通，Q2集電極電壓為低電平，因此三極管Q1基極也為低電平，Q1導(dǎo)通，電機(jī)開始得電運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)P1.3口為低電平

77、的時(shí)候，Q2基極為低電平，Q2截止，Q1基極為高電平，Q1也截止，電機(jī)失電不工作。由此可見，當(dāng)P1.3口為高電平，電機(jī)工作，當(dāng)P1.3口為低電平，電機(jī)不工作。因此只要控制P1.3口輸出的高低電平，讓其輸出PWM信號(hào)，就能得到我們想要的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到風(fēng)扇調(diào)速控制的目的。</p><p>　　圖4.4風(fēng)扇的速度控制電路</p><p>　　圖中，R9為P2.1口的上拉電阻，R8為限流電阻。上拉

78、電阻的選取一般考慮以下兩方面：一方面是節(jié)約功耗且保證I/O口不過(guò)流，另一方面能確保提供所需的驅(qū)動(dòng)電流。通常上拉電阻在1K～10K之間選取，這里選取1K的電阻作為上拉電阻。R6也為限流電阻，防止在Q1和Q1同時(shí)導(dǎo)通的時(shí)候12V電源直接對(duì)地短路。在該電路中，二極管D1作為續(xù)流二極管使用。它的作用就是續(xù)流和消除反電動(dòng)勢(shì)，防止電機(jī)突然失電時(shí)擊穿Q1，并且能使電機(jī)電流不中斷，能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。Q1的型號(hào)為PNP9012，其集電極電流可達(dá)到0.5A，Q2

79、的型號(hào)為NPN8050，最大集存器電流(A):0.5A; 直流電增益:10到60; 功耗:625mW; 最大集存器發(fā)射電（VCEO）:25; 頻率:150 KHz，該驅(qū)動(dòng)電路可以實(shí)現(xiàn)小功率直流電動(dòng)機(jī)的PWM調(diào)速控制。圖的左邊部分是光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路。利用光電器件來(lái)隔離兩個(gè)電路之間的電氣聯(lián)系，降低了強(qiáng)電對(duì)單片機(jī)的產(chǎn)生的影響。光耦隔離器的工作原理是通過(guò)發(fā)光二極管，把輸入邊的電信號(hào)變換成相同規(guī)律變化的光信號(hào)，然后光敏三極管把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成原來(lái)的電

80、信號(hào)。光耦隔離器的抗干擾能力很強(qiáng)，應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　從電動(dòng)機(jī)的的原理中可以知道，改變他勵(lì)電動(dòng)機(jī)電樞端的電壓得到的機(jī)械特性是一組平行線。這種調(diào)速方法調(diào)速范圍大，應(yīng)用廣泛。在改變電樞電壓時(shí)，轉(zhuǎn)速只能往低于額定轉(zhuǎn)速的方向調(diào)節(jié)，而且最低轉(zhuǎn)速受到靜差率的限制不能太低，因此本系統(tǒng)的調(diào)速分別是50%額定速度、75%額定速度和額定速度3個(gè)速度檔位。</p><p>　　在實(shí)際的風(fēng)扇速度

81、調(diào)節(jié)中，需要調(diào)節(jié)的風(fēng)速往往和實(shí)際的風(fēng)速不相等，因此可以增加一個(gè)轉(zhuǎn)速測(cè)量裝置，把實(shí)際測(cè)量到的速度反饋到單片機(jī)中，進(jìn)行比較調(diào)節(jié)，從而達(dá)到精確控制的目的。</p><p>　　常用的測(cè)量速度的器件是用霍爾元器件。當(dāng)電流通過(guò)一根長(zhǎng)的直導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)的大小與流過(guò)導(dǎo)線的電流成正比。將霍爾元件的端面加以外電流，則電子的運(yùn)動(dòng)軌跡在外磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生偏移，使霍爾元件的側(cè)面產(chǎn)生霍爾感應(yīng)電壓。若所施加的外電流不

82、變，霍爾感應(yīng)電壓就和外磁場(chǎng)成線性關(guān)系。根據(jù)這一原理，將轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)盤上固定一塊永久磁鋼，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磁鋼也跟著轉(zhuǎn)盤同步轉(zhuǎn)動(dòng)，可以在附近安裝霍爾元件，使其產(chǎn)生一個(gè)同實(shí)際轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號(hào)，然后通過(guò)外電路把脈沖信號(hào)輸入到單片機(jī)的T1口，進(jìn)行計(jì)數(shù)。T0口作為定時(shí)器，把2者的數(shù)據(jù)通過(guò)運(yùn)算得到實(shí)際轉(zhuǎn)速，然后轉(zhuǎn)換成占空比，最后將其與P2.1口的給定值做比較，如果比給定值大，則將給定的占空比增大n，如果比給定值小，則將給定的占空比減小n。通過(guò)這種方法

83、，可以達(dá)到精確調(diào)節(jié)風(fēng)扇速度的目的。</p><p>　　4.2.4 單片機(jī)電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)所使用的單片機(jī)直流電源有+5V和+12V，可以通過(guò)直流穩(wěn)壓電路實(shí)現(xiàn)。如圖4.5所示。</p><p>　　圖4.5 單片機(jī)電源的設(shè)計(jì)</p><p>　　該電路主要由變壓器、整流部分、濾波部分和穩(wěn)壓部分組成。整流部分采用單橋式整流

84、電路，利用4個(gè)二極管的單向?qū)ㄗ饔冒呀涣麟娮兂芍绷麟姟?2V電源還可以使用12V的穩(wěn)壓直流源直接提供。這里的濾波方式采用電容濾波電路。7805芯片的穩(wěn)壓集成塊的極限輸出電壓為36V，最底輸入電壓為輸出電壓的8V，因此可以穩(wěn)定提供5V直流電源。采用該方式獲得的5V電壓穩(wěn)定，紋波系數(shù)小、低功耗、高效率。D2為工作指示燈，顯示電路是否正常。</p><p>　　4.3風(fēng)扇調(diào)速的軟件設(shè)計(jì)</p><p

85、>　　紅外線接收器的程序框圖如圖4.6所示。</p><p>　　圖4.6 紅外線接收器的程序框圖</p><p>　　由于LED顯示器的定時(shí)顯示部分為動(dòng)態(tài)掃描，因此要每1分鐘改變所剩余的定時(shí)時(shí)間。為了設(shè)計(jì)起來(lái)簡(jiǎn)單，在本設(shè)計(jì)程序里采用1s代替1min。定時(shí)器0所選用的工作方式為方式1—16位定時(shí)器，為了得到1s的時(shí)間，可以通過(guò)計(jì)算得到10ms的時(shí)間，然后循環(huán)100次得到。設(shè)時(shí)間常數(shù)為

86、，則</p><p>　　將計(jì)算得到的值轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制，=D8F0。</p><p>　　定時(shí)顯示器的每秒動(dòng)態(tài)掃描程序如下：</p><p>　　void tim(void) interrupt 1 </p><p>　　{ static unsigned char count; </p><p>　　TH0=0xD

87、8;//重新賦值10ms</p><p><b>　　TL0=0xF0;</b></p><p><b>　　count++;</b></p><p>　　if (count==100)</p><p>　　{ count=0;</p><p>　　second--;//秒減

88、1</p><p>　　Dis_Shiwei=second/10;//十位顯示值處理</p><p>　　Dis_Gewei=second%10; //個(gè)位顯示處理</p><p>　　if(second=0){P1=0x00; P0=0x00;ET0=0;}</p><p><b>　　}</b></p>

89、<p><b>　　}</b></p><p>　　下面是STC12C5A60S2單片機(jī)根據(jù)不同的脈沖信號(hào)對(duì)電動(dòng)機(jī)和數(shù)碼管做出相應(yīng)發(fā)操作。PWM信號(hào)的獲得可以通過(guò)控制P1.3的高低電的時(shí)間來(lái)模擬。比如使高電平持續(xù)1ms后變成1ms時(shí)間的低電平，這樣就獲得了占空比為50%的PWM脈沖信號(hào)。下面是占空比為50%、75%的PWM信號(hào)程序。</p><p>　　c

90、ase 3:{P0=0x01; while(1){delay1ms(1);P1=0x09;delay1ms(1);P1=0x01; EX0=1; } break;}</p><p>　　case 4:{P0=0x02; while(1){delay1ms(3);P1=0x09;delay1ms(1);P1=0x01; EX0=1; } break;}</p><p><b&g

91、t;　　小結(jié)</b></p><p>　　本課題針對(duì)電風(fēng)扇速度控制的研究和設(shè)計(jì)，介紹了紅外線遙控的原理和直流電動(dòng)機(jī)速度控制的方法，從發(fā)射部分和接收部分兩方面對(duì)遙控器進(jìn)行了闡述。本次設(shè)計(jì)主要利用89C2051單片機(jī)控制紅外線發(fā)射器進(jìn)行遠(yuǎn)程速度控制，然后用一體化紅外線接收器把發(fā)射的脈沖信號(hào)接收到，通過(guò)STC12C5A60S2單片機(jī)的編碼將速度檔位顯示在七段數(shù)碼管上，再在P1.3口發(fā)出PWM脈沖信號(hào)到電機(jī)驅(qū)

92、動(dòng)電路來(lái)控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、遙控器的設(shè)計(jì)和用數(shù)碼管顯示檔位的要求，基本符合任務(wù)要求。</p><p>　　利用單片機(jī)將PWM用軟件的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)的速度控制，這種設(shè)計(jì)思路充分發(fā)揮了單片機(jī)強(qiáng)大的功能，具有靈活性、穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，并且降低了成本。為其他系統(tǒng)的速度控制提供了一種不錯(cuò)的解決方案，使單片機(jī)有了更廣闊的應(yīng)用前景。</p><p>　　該系統(tǒng)遙控發(fā)

93、射部分的定時(shí)按鍵可以改進(jìn)成只用1個(gè)按鍵就能實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能，比如每按一下定時(shí)加15分鐘，60分鐘后返回初值，這樣就可以留出更多的按鍵去控制風(fēng)扇其他的功能。遙控接受部分的STC12C5A60S2還有許多端口沒有使用，可以增加其他功能，比如可以控制風(fēng)扇的搖擺，或者根據(jù)不同環(huán)境溫度來(lái)調(diào)整當(dāng)前的轉(zhuǎn)速，這些功能的實(shí)現(xiàn)都可以通過(guò)添加相應(yīng)的外接電路和合理的編程加以實(shí)現(xiàn)。</p><p><b>　　[參考文獻(xiàn)]</

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98、版.北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2010. 8–268.</p><p>　　[12]顧繩谷,張曉江,唐海源,等.電機(jī)及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M].第四版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007. 19–55.</p><p>　　[13]高禹,馮相忠,等.C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)[M].第二版.北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)大學(xué)出版社,2007.</p><p>　　[14]風(fēng)扇遙控器. http://

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101、ters and PWM Techniques. Power Electronics And Motor Drives, 2006.</p><p><b>　　附錄1</b></p><p><b>　　1、發(fā)射部分程序</b></p><p>　　#include "reg51.h"</p&g

102、t;<p>　　#include "intrins.h"</p><p>　　#define uchar unsigned char</p><p>　　#define uint unsigned int</p><p>　　sbit remoteout=P3^5;</p><p>　　uint i,j,m,

103、n,k,s;</p><p>　　uchar keyvol;</p><p>　　delay1ms(uint t)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　for(i=0;i<t;i++)</p><p>　　for(j=0;j<120;j++);</p>

104、;<p><b>　　}</b></p><p>　　clearmen()</p><p><b>　　{</b></p><p>　　remoteout=0;</p><p><b>　　IE=0x00;</b></p><p><

105、b>　　IP=0x01;</b></p><p>　　TMOD=0x22;</p><p><b>　　TH1=0xF1;</b></p><p><b>　　TL1=0xF1;</b></p><p><b>　　EA=1;</b></p>&

106、lt;p><b>　　}</b></p><p><b>　　sed()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　ET1=1;TR1=1;delay1ms(3);ET1=0;TR1=0;remoteout=0;</p><p>　　for(m=

107、keyvol;m>0;m--)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　delay1ms(1);</p><p>　　ET1=1;TR1=1;delay1ms(1);ET1=1;TR1=0;remoteout=0;</p><p><b>　　}</b></p>

108、<p>　　delay1ms(10);</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　tx()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　switch(keyvol)</p><p><

109、b>　　{</b></p><p>　　case 0:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case 1:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case 2:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case

110、3:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case 4:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case 5:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case 6:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><

111、p>　　case 7:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　case 8:keyvol=keyvol+1;sed();break;</p><p>　　default:break;</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b&

112、gt;</p><p><b>　　keywork()</b></p><p>　　{if(P1==0xFE){keyvol=0;tx();}</p><p>　　if(P1==0xFD){keyvol=1;tx();}</p><p>　　if(P1==0xFB){keyvol=2;tx();}</p>