基于单片机的智能电风扇毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的智能电风扇毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

部环境数据和外部输入数据，经过单片机进行数据分析与处理，然后控制输出端，输出端包括运行指示灯，提示音模块， LCD 显示模块 ，继电器开关，调速模块。 系统的整体设计框图如图 21 所示。 图 21 系统整体设计框 架 毕业 设计正文 5 单片机系统模块的设计 STC89C52 单片机的 简介 STC89C52 是 STC 公司生产的一种低功耗、高性能 CMOS8 位微控制器，具有 8K 在系统可编程 Flash 存储器。 STC89C52 使用经典的 MCS51 内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统 51 单片机不具备的功能。 在单芯片上，拥有灵巧的 8 位 CPU 和在系统可编程 Flash，使得 STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 STC89C52 可降至 0Hz 静态逻辑操作，支持 2 种软件可选择节电模式。 空闲模式下， CPU 停止工作，允许 RAM、定时器 /计数器、串口、中断继续工作。 掉电保护方式下， RAM 内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。 最高运作频率 35MHz， 6T/12T 可选。 （ 1） 特性 ●8 位 CPU； ●32 根 I/O 线 ； ●8K 字节程序存储空间 ； ●512 字节数据存储空间 ； ●内带 2K 字节 EEPROM 存储空间 ； ●3 个 16 位的定时器 /计数器 ； ●4 个外部中断 ； ●看门狗定时器。 （ 2） STC89C52 的芯片 采用 PID 封装，一共 40 个引脚，与外围电路组成单片机最小系统。 其中外围电路包括晶振电路、复位电路、电源滤波电路。 STC89C52 最小系统 如图 31 所示。 毕业 设计正文 6 图 31 STC89C52 最小系统 单片机时钟电路的设计 时钟是时序的基础， STC89C52 单片机内部有一个构成振荡器的高增益反向放大器，它的输入端为芯片引脚 XTAL1，输出端为引脚 XTAL2。 这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，构成一个稳定的自激振荡器。 本设在 XTAL1 和 XTAL2 跨接晶振 Y1 和微调电容 C1， C2。 电容选 30pf，晶振频率选择 12MHz。 由石英晶体构成的振荡器产生的脉冲频率很稳定且速率很高，且电路简单。 时钟电路 如图 32 所 示。 图 32 时钟电路 单片机复位电路的设计 复位是单片机的初始化操作，除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复位键以重新启动。 单片机复位电路设计的好坏，直接影响到整个系统工作的可靠性。 STC89C52 芯片的第 9 脚 RESET 是复位信号的输入端，复位信号时高电平有效， 毕业 设计正文 7 有效时间应持续 2 个机器周期以上，若使 用频率为 12MHz 的晶振，则复位信号持续时间超过 2181。 s 才能完成复位操作。 图 33 所 示为复位电路，只要 VCC 上升时间不超过 1ms，通过在 VCC 和 RESET 引脚之间加一个 10181。 f 的电容，上电瞬间，电容充电电流最大，电容相当于短路， RESET 端为高电平，自动复位；电容两端的电压达到电源电压时，电容充电电流为零，电容相当于开路， RESET 端为低电平，程序正常运行 ；当开关 S 按下， RESET 端为高电平 为高电平，系统复位。 图 33 复位电路 液晶显示模块 LCD1602 的简介 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块它有若干个 5X7 或者 5X11 等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符。 每位之间有一个点距的间隔每行之间也有间隔起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以他不能显示图形。 （ 1） LCD1602 的特性 ●+5V 电压，对比度可调； ●内含复位电路； ●提供各种控制命令，如：清屏、字符闪烁、光标闪烁、显示移位等多种功能； ●有 80 字节显示数据存储器 DDRAM； ●内建有 192 个 5X7 点阵的字型的字符发生器 CGROM； ●8 个可由用户自定义的 5X7 的字符发生器 CGRAM[4]。 （ 2） LCD1602 主要技术参数 ●显示容量 :162 个字符 ； ●芯片工作电压 :—； ●工作电流 :()； ●模块最佳工作电压 :； 毕业 设计正文 8 ●字符尺寸 :(WH)mm。 （ 3） LCD1602 引脚功能说明 ●第 1 脚： VSS 接 地 ； ●第 2 脚： VDD 接 5V 正电源 ； ●第 3 脚： VL 为液晶显示器 对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影 ”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度 ； ●第 4 脚： RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器 ； ●第 5 脚： R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。 当RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据 ； ●第 6 脚： E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平，液晶模 块执行命令 ； ●第 7～ 14 脚： D0～ D7 为 8 位双向数据线 ； ●第 15 脚：背光源正极 ； ●第 16 脚：背光源负极。 液晶显示模块的设计 本设计通过单片机控制 lcd1602 显示室内温度及电风扇的档位。 LCD1602 第 3 脚VO 为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生 “鬼影 ”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚 RS为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚 R/W为读写信号线，高电平时进行读操 作，低电平时进行写操作。 当 RS 和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W 为低电平时可以写入数据。 第 6 脚 E 端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 如图所示 P0 口接 lcd1602 的八位数据接口， 、 、 分别接 LCD1602 的 RS、 RW、 EN 端，液晶显示电路如图 34所示。 毕业 设计正文 9 图 34 液晶显示电路 温度采集模块的设计 DS18B20 简介 DS18B20 温度传感器是美国 DALLAS 半导体公司最新推出的一种改进型智能温度传感器，与传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测温度，并且可根据实际要求通过简单的编程实现 9～ 12 位的数字值读数方式。 DS18B20 测温原理如图 35 所示。 图中低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器 1。 高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器 2 的脉冲输入。 计数器 1 和温度寄存器被预置在－ 55℃ 所对应的一个基数值。 计数器 1 对低温度系数晶振产生的脉冲信号 进行减法计数，当计数器 1 的预置值减到 0 时，温度寄存器的值将加 1，计数器 1 的预置将重新被装入，计数器 1 重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器 2 计数到 0 时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即 为所测温度。 图 35 DS18B20 测温原理 毕业 设计正文 10 DS18B20 的 特点 (1)独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通信； (2)多个 DS18B20 可以并联在惟一的三线上，实现多点组网功能； (3)无须外部器件； (4)可通过数据线供电，电压 范围为 ~； (5)零待机功耗； (6)温度以 9 或 12 位数字； (7)用户可定义报警设置； (8)报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件； (9)负电压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。 DS18B20 用于采集温度，并将采集到的温度传送给单片机。 DS18B20 可以采用两种方式供电，一种是寄生电源供电方式，单片机端口接单线总线，为保证在有效的DS18B20 时钟周期内提供足够的电流，可用一个 MOSFET 管来完成对总线的上拉；另一种是采用电源供电方 式。 DS18B20 的 2 脚为数字信号输入 /输出端，此管脚必须接上拉电阻，使其在无数据传输时一直处于高电平状态，以此保持信号的稳定传输 ，1 脚为电源地 ， 3 脚为外接供电电源输入端。 单片机根据温度作相应处理，并输出处理结果。 温度采集电路如图 36 所示。 图 36温度采集电路 继电器 模块的设计 继电器简介 继电器（ relay）是一种电子控制器件，它具有控制系统（又 称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，当输入量（电、磁、声、光、热）达到定值时，输出量将发生跳跃式变化。 它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种 “自动开关 ”。 故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。 毕业 设计正文 11 电磁式 继电器工作原理 电磁继电器的工作原理和特性电磁式继电器一般由铁芯、线圈、衔铁、触点簧片等组成的。 只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触 点（常开触点）吸合。 当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，动触点与原来的静触点（常闭触点）释放。 这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。 对于继电器的 “常开、常闭 ”触点，可以这样来区分：继电器线圈未通电时处于断开状态的静触点，称为 “常开触点 ”；处于接通状态的静触点称为 “常闭触点 ”。 继电器电路的设计 输入端信号先由 PNP 型三极管放大，经放大后的电压由稳压二极管稳压，稳压后的电压足够驱动继电器线圈，同时信号输入时伴有 LED 指示，继电器线圈有电压后， 产生磁场并吸合开关 K1，控制电路导通；当没有输入信号时，三级管没有输出信号，继电器线圈不能够驱动，不能产生磁场，从而不能吸合开关 K1，控制电路断开。 继电器电路图如图 37 所示。 图 37 继电器电路 调速电路的设计 固态继电器 简介 固态继电器（亦称固体继电器）英文名称为 Solid State Relay，简称 SSR。 它是用半导体器件代统电接点作为切换装置的具有继电器特性的无触点开关器件，单相SSR 为四端有源器件，其中两输入控制端，两个输出端，输入输出间为光隔离，输入端加上直流或脉冲信号到一定电流值后，输出端就能从断态转变成通态。 从而代替传统的电磁式继电器。 实现对单相或者三相机的正反转控制，或者其它控制。 无触点无动作噪音 .开关速度快无 火花干扰和可靠性高等优点。 按负载电源的类型不同，固态 毕业 设计正文 12 继电器分交流和直流两种，按触发类型又分为过零触发型和随机触发型。 电路主要由输入 (控制 )电路，驱动电路和输出 (负载 )电路三部分组成，其中驱动电路可以包括隔离耦合电路、功能电路和触发电路三部分。 MGR1 D4810 型固态继电器特点 过零触发型 AC—SSR 为四端器件，其内部电路原理如图 38所示。 左面为输入控制端（直流），。