智能电风扇控制器设计与开发毕业论文

智能电风扇控制器设计与开发毕业论文内容摘要：

则步进电机旋转的速度扩大 10 倍，需要的时间也就相应缩短。 两种方案硬件电路完全一样，只是对红外感应装置的处理不同，主要表现在 红外感应装置的 探测范围上，实现不同的方案由程序控制。 本设计选用方案一作为主要思路，原因有几点：思路简单，容易被他人理解； 可以允许在未检测区域内随意改动位置，在当前正转结束后用 LED 模拟显示出； 在实物演示中，正转后反转不会对引线产生影响；在较短时间内可以看到演示效果。 3 硬件设计 本系统主要由微处理器控制 、红外感应模块、步进 电机模块 及 LED 模拟风扇旋 转 模块 等组成。 下面介绍各部分原理及电路图。 微处理器 SN8P2500 系列 介绍 SN8P2500 系列单片机是 SONIX 公司最新推出的 高速 低功耗 8 位单片机。 它采用低功耗 CMOS 设计工艺及高性能的 RISC 架 构，具有优异的抗干扰性能。 突出的特点是：低成本、高抗干扰性、内 置 16Mhz RC 振荡电路、高速 8 位 、 59 条精简指令集。 SN8P2501B 单片机介绍 当前市场上的单片机有 51 系列， STC 系列 等 单片机，考虑到 设计只需实现自动开关机及锁定人范围 LED 闪烁 的功能， 但又要确保其抗干扰能 力强的特点， 在考虑功能需求及成本的基础上，选择了 SONIX 公司研发的 SN8P2501B 8 位单片机作为本系统的控制器， 有 14 个引脚，如图 31，它具有以下特性： a) OTP ROM 空间： 1K * 16 位； b) RAM 空间： 48 字节； c) STKP 堆栈： 4 层； d) 多种振荡源选择：最大可达 16MHz 的外部晶振、 10MHz 的外部 RC 振荡、内部16MHz 的高速时钟及 16KHz 的低速时钟； e) 高速的 CPU 指令周期，可达 1T，即每个指令周期为 1 个时钟周期； f) 满足低功耗的需求，可编程设定 4 种工作模式：正常模式、低速模式、睡眠模式和绿 色模式； g) 内置高速 PWM/Buzzer 输出接口，可输出不同频率的信号； h) 内置 RTC 实时时钟（ ）、看门狗定时器 （ 16KHz@3V,32KHz@5V） 及 3级低电压检测系统； i) 具有 3个中断源， 2 个内部中断源： T0、 TC0， 1个外部中断源： INT0。 1) I/O 引脚配置 I/0 口引脚为： a) 输入输出双向端口： P0、 P P P5； b) 单向输入引脚： ； c) 可编程的漏极开路引脚： ； d) 具有唤醒功能的端口： P0、 P1 电平变化触发 ； e) 内置上拉电阻端口： P0、 P P P5； f) 外部中断引脚： ，由寄存 器 PEDGE 控制，其触发方式为上升沿或下降沿。 图 31 SN8P2501B 引脚 2) 程序寄存器 复 位 向 量通 用 区 域中 断 向 量通 用 区 域系 统 保 留用 户 复 位 向 量用 户 程 序 开 始用 户 中 断 向 量用 户 程 序用 户 程 序 结 束R O M0 0 0 0 H0 0 0 1 H0 0 0 7 H0 0 0 8 H0 0 0 9 H0 0 0 F H0 3 F C H0 3 F D H0 3 F F H 图 32 程序存储器 SN8P2501B 的程序寄存器为 OTP ROM（一次性可编程），存储器容量为 1K*16 位，可由 10 位程序计数器 PC 对程序寄存器进行寻址，或由系统寄存器（ R， X， Y 和 Z）对 ROM内的数据进行查表访问。 其中：系统复位后从地址 0000H 开始执行；地址 0008H 是中断向量入口地址。 3) 数据存储器 R A M通 用 区 域系 统 寄 存 器B a n k 0 结 束0 0 0 H0 2 F H0 8 0 H0 F F H地 址B a n k 0b a n k 0 的 0 8 0 H 0 F F H是 系 统 寄 存 器 图 33 数据存储器 SN8P2501B 单片机的片内 RAM 共有 256 个存储单元，地址范围为 000H0FFH。 片内寄存器可分为通用数据存储区和系统存储器两大部分。 通用数据存储区可作为用户自定义的变量，临时数据，中间数据存放地，而系统寄存器则用来控制片内外设或表示外设的状态。 4) 定时 /计数器 SONIX SN8P2708A MCU 定时 /计数器大分致为两大类。 一类为基本定时器 T0，另一类为多功能定时器 TC0。 二进制定时器 T0 溢出（从 0FFH 到 00H）时， T0 继续计数并给出一个溢出信号触发T0 中断请求。 定时器 T0 的主要用途如下： a) 8 位可编程定时器：根据选定的时钟频率定时产生中断请求； b) 定时器：根据选定的时钟信号产生中断请求， RTC 功能仅限于编译选项为High_Clk = IHRC_RTC； c) 绿色模式唤醒功能： T0ENB = 1 时， T0 溢出将系统从绿色模式中唤醒。 定时 /计数器 TC0 具有双时钟源，可根据实际需要选择内部时钟或外部时钟作为计时标准。 其中，内部时钟来自 Fcpu，外部时钟 INT0 由 引脚（下降沿触发）输入。 寄存器 TC0M 控制时钟源的选择。 当 TC0 从 0FFH 溢出到 00H 时， TC0 在继续计数的同时产生一个溢出信号，触发 TC0 中断请求。 TC0 的主要作用如下： a) 8 位可编程定时器：根据选定的时钟频率在特定时间产生中断信号； b) 外部事件计数：对外部事件计数； c) 蜂鸣器输出； d) PWM输出。 下面以基本定时器 T0 为例，说明初始值的设定方法。 T0C： T0 累加计数寄存器，上电初始值为 00H，可以软件重置，每次溢出之后，初始值需要用户重置。 初始值设定方法如下： T0C初始值 = 256 – (T0溢出间隔时间 179。 输入时钟 ) 例如：用 T0 做一个 10ms 的定时 ， Fcpu=1M。 T0rate 选择 010（ Fcpu/64），那么 T0C初始值 = 256 – (T0溢出间隔时间 179。 输入时 钟 ) = 256 – ( 10ms 179。 1M/64 ) = 64H T0M 中的 Bit6:Bit4 决定分频数的比率， T0 的时钟源来自 CPU，通过 T0M 中的Bit6,Bit5,Bit4 来控制分频数的比率， T0ENB 位控制计数器时钟，如果为 1则时钟输入到 T0 计数器 T0C 中， T0 开始计数，否则 T0C 的时钟被切断， T0C 停止计数。 当 T0C 计数器从 0FFH 增加到 000H 时，系统会将 标志位 T0IRQ 置为 1。 表 31 T0M 寄存器 0D8H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 T0M T0ENB T0rate2 T0rate1 T0rate0 T0TB 复位后 0 0 0 0 0 T0TB： RTC 时钟控制位。 0 = 禁止 RTC； 1 = RTC 模式。 T0RATE[2:0]： T0 分频选择位。 T0ENB： T0 启动控制位。 0 = 禁止 T0； 1 = 开启 T0。 表 32 分频比 T0rate2~T0rate0 分频比 000 Fcpu/256 001 Fcpu/128 010 Fcpu/64 011 Fcpu/32 100 Fcpu/16 101 Fcpu/8 110 Fcpu/4 111 Fcpu/2 注：在 RTC 模式下， T0RATE 的设置是无效的。 5) 中断 SONIX单片机是当今世界上很有影响力的精简指令集微控器，具有丰富的中断功能。 不过它们也存在一定的局限性，例如中断矢量只有一个，并且各个中断源之间也没有优先级别之分，不具备中断屏蔽功能。 不同的芯片具有不同的中 断。 SN8P2501B 单片机具有 3 个中断源： 2 个内部中断源（定时器 T0、定时 /计数器 TC0） 、 1 个外部中断源（ INT0/P00）。 对于 SONIX 单片机来说，中断源的要求是否会得到响应，受允许中断寄存器 INTIEN中各位的控制。 在全局中断控制位 GIE 为 1 时，才能使能中断请求，当中断源 同时 产生中断时，要靠内部的查询逻辑来确定响应的次序，不同的中断源 其中断地址均为 0008H。 一次中断活动的全过程如图 34 所示。 执 行 一 条 指 令 ( 1 )有 中 断 请 求。 ( 2 )中 断 屏 蔽 ( 3 )中 断 响 应 ( 4 )保 护 ( 5 )调 查 中 断 源 ( 6 )中 断 处 理 ( 7 )清 除 标 志 ( 8 )恢 复 现 场 ( 9 )中 断 返 回 ( 1 0 )N oY e sY e sN o 图 34 中断处理流程图 在图中， (1)， (2)， (3)和 (9)是由硬件自动实现的，而其它的阶段是由用户软件完成的。 有中断请求发生并被响应后，程序转至 0008H 执行中断子程序。 响应中断之前，必须保存 ACC、 PFLAG 的内容。 芯片提供 PUSH 和 POP 指令进行入栈保存和出栈恢复，从而避免中断结束后可能的程序运行错误。 PUSH/POP指令仅对 ACC和 PFLAG作中断保护，而不包括 NT0和 NPD。 某些芯片 PUSH/POP只能保护 PFLAG寄存器内的值， ACC内的值需要用户自己保存，此芯片中 PUSH/POP可直接对 ACC和 PFLAG进行保护。 PUSH/POP 缓存器是唯一的且仅有一层，因此只能出现在中断保护现场中。 6) SN8P2501B 单片机 编译选项 表 利用 SN8P2501B 芯片作为微控制器，在编译过程中需要注意对应的选项表，见表33。 表 33 SN8P2501B 单片机编译选项表 编译选项 配置项目 功能说明 Noise_Filter Enable 开启杂讯滤波功能， Fcpu = Fosc/4~Fosc/16 Disable 关闭杂讯滤波功能， Fcpu = Fosc/1~Fosc/16 Fcpu Fhosc/1 指令周期 = 1个时钟周期 ，必须关闭杂讯滤波功能； IHRC_16M 和 IHRC_RTC 模式下，不支持 Fosc/1 Fhosc/2 指令周期 = 2 个时钟周期，必须关闭杂讯滤波功能； IHRC_16M 和 IHRC_RTC 模式下，不支持 Fosc/2 Fhosc/4 指令周期 = 4 个时钟周期 Fhosc/8 指令周期 = 8 个时钟周期 Fhosc/16 指令周期 = 16 个时钟周期 High_Clk IHRC_16M 高速时钟采用内部 16MHz RC 振荡电路， XIN/XOUT（ ）作为普 通的 I/O 引脚； IHRC_16M 模式下， Fcpu 取值在 Fosc/4~Fosc/16 之间 IHRC_RTC 高速时钟采用内部 16MHz RC 振荡电路，具有 RTC 功能（ ）， XIN/XOUT（ ）作 为普通的 I/O 引脚； IHRC_RTC 模式下， Fcpu 取值在 Fosc/4~Fosc/16 之间 RC 外部高速时钟振荡器采用廉价的 RC 振荡电路， XOUT（ ）为普通的 I/O 引脚 32K X’tal 外部高速时钟振荡器采用低频、省电晶体 /陶瓷振荡器（ ） 12M X’tal 外部高速时钟振荡器采用高频晶体 /陶瓷振荡器（如10MHz~12MHz） 4M X’tal 外部高速时钟振荡器采用标准晶体 /陶瓷振荡器（如1M~10MHz） Watch_Dog Always_On 始终开启看门狗定时器，即使在睡眠模式和绿色模式下也 处于开启状态 Enable 开启看门狗定时器，但在睡眠模式和绿色模式下关闭 Disable 关闭看门狗定时器 Reset_Pin Reset 使能外部复位引脚 P11 为单向输入引脚，无上 拉电阻 LVD LVD_L VDD 低于 时， LVD 复位系统 ； LVD_M VDD 低于 时， LVD 复位系统； PFLAG 寄存器的 LVD24 位作为 低电压监测器 LVD_H VDD 低于 时， LVD 复位系统； PFLAG 寄存器的 LVD36 位作为 低电压监测器 Security Enable ROM 代码加密 Disable ROM 代码不加密 注： a) 在干扰严重的情况下，建议开启杂讯滤波功能，此时 Fcpu = Fosc/4 ~ Fosc/16，并将 Watch_Dog 设置为 “ Always_On” ； b) 如果用户设置看门狗为 “ Always_On” ，编译器将自动开启看门狗定时器； c) 编译选项 Fcpu 仅针对高速时钟，在低速模式下 Fcpu = FILRC/4； d) 在 IHRC_16M 和 IHRC_RTC 模式下， Fcpu = Fosc/4 ~ Fosc/16。 单片机复位电路 SN8P2501B 有以下几种复位方式： a) 上电复位； b) 看门狗复位；。