目录 1. 任务说明 2 2. 方案论证 3 3. 原理图设计说明 4 元器件功能： 4 4.程序设计说明 8 5. 程序流程图并给出程序清单 14 6.总结体会 22 附录 24 任务说明 设计实现家用电风扇控制系统。 计要求：本设计要求电风扇有三种风速选择，运转时间设定，以及三种运行形式： 1 正常：指电扇连续运转； 自然指电扇以运转4秒、间断4秒的方式工作，表示电扇模拟产生自然风； 睡眠断8秒，产生轻柔的微风 方案论证 通过小组讨论，我们对于需要实现的5种功能，进行了方案讨论，讨论所得方案如下： 三种风速实现：①可以通过编写软件，利用PWM脉宽调制，控制直流电机两端高电压的持续时间，来改变直流电机两端的平均电压，来控制直流电机的转速，从而实现电风扇的三种风速控制。风速的选择与改变通过外围的三个按钮，从单片机的I\O口输入控制信号，来改变风速大小。②可以通过外围硬件电路，串联电阻分压，改变直流电机的工作电压来实现。通过三个按钮来改变加载在直流电机两端的电压，从而改变风扇的转速。大致的电路为：三个按钮分别串联三个阻值不同的电阻，而三个开关则并联在一起，同一时间只有一个开关闭合，即可以通过闭合不同的开关来改变串联在直流电机两端的电阻，即直流电机工作在不同的电压下。 为降低难度，采用方案2并用单片机直接驱动。经试验，不能驱动电机。 查询资料后，了解单片机的灌电流最大也不过10mA,即单片机不能直接驱动直流电机，所以需要驱动电路。采用三极管放大电路驱动电机，变速方案有在直流电机旁并联电阻分流和改变三极管的基极电阻两种方法来改变直流电机的转速。显然考虑到电阻损耗的功率，前者功率损失比较大，效率低下（流经电阻的电流大）。故采用后者比较合理。 运转时间设定的实现：①可以通过89C51内部的定时功能，来实现风扇工作时间的长短和定时时间到之后风扇的关闭。同时有一块数码管实时显示定时时间，定时时间到之后，停止显示，同时停止直流电机的运转。②可以通过机械开关来实现。机械开关就是利用材料具有弹性的性质，通过对材料施加力产生一定的形变，对应一定的定时时间，来实现定时功能，缺点就是用久了之后，不准确，而且价格较贵。为节约成本，有效利用单片机资源和训练编程能力，采用方案1. 三种风扇工作模式的选择与改变：①首先必须要有选择信号的输入，即需要开关或者按钮向89C51输入选择信号。这里需要3个I/O口。在程序执行的 同时，可以随时改变工作的模式，即需要不断扫描这几个按键的状态，从而可以 实时地改变风扇的工作状态。②三种工作模式的实现是通过片内定时器，定时选择4秒或者8秒的延时，到达定时时间之后，即停止直流电机的运转，直到下一个4秒或者8秒的定时时间到，再打开直流电机，从而实现电风扇的自然风睡眠风的功能。 原理图设计说明 原理图如下： 元器件功能： 数码管：实时显示定时工作的时间，以及输入定时的时间。 电容和石英晶体：为单片机提供脉冲。 电阻：有两种作用，一种是上拉电阻，一种是限流电阻（保护三极管）。 按钮或者两位双刀开关：三位开关向单片机输入工作模式的信号，其中必有一种工作模式被选中；按钮输入定时时间信号，按钮的功能有移位按键，加数按键和计数开关。因为按键用来移动输入时间的十分秒位；加数按键用来控制相应位置的时间的加一；计数开关用来将显示的时间送入技术器，同时打开计数器，开始定时。 三极管：因为单片机输出的电流太小，无法驱动电动机和数码管，所以需要PNP型三极管来进行电流放大，从而驱动数码管和电动机。 Led发光二极管：用来指示电机工作在那种工作状态。 元器件的工作过程： 这里，通过家用电风扇的4中功能，一一叙述。 直转功能：因为电风扇默认在直转状态下工作，开机之后就会执行。上电复位之后，SW4在1位工作，SW1，SW2，和SW3需要有一个按下，电机才能工作，将001信号输如单片机，单片机通过比较选择直转工作模式，在P0.0输出低电平。这时，PNP型三极管的基极B为低电平，三极管导通，直流电机上有电流通过，电机转动。 自然风：上电复位之后，SW1，SW2，SW3其中之一按下，通过按以为按钮，移位输入分，秒高位和秒低位；通过按钮加数按键，来增加相应位的数值，按一下，相应位加一。输入完成后，按下计时开关，将内部计时开关打开，数码管开始倒计时。 睡眠风：工作原理与自然风类似，只不过电风扇的旋转时间和停 止时间为8秒。 风俗的选择：在电风扇转动的前提下，通过低速开关，中速开关和高速开关，来选择串联在三极管基极的电阻大小，从而控制通过电动机的电流，最终控制电机的转速。 三极管原理图如下： 三极管放大电路及调速控制电路如下,当P0.0输出地电位时，三极管截止，电机不工作。当P0.0输出高电平时，三极管放大状态，电机工作。 直流电机额定电压5V，功率2W，故额定电流400mA。 查S8550D三极管(硅）放大倍数约为160~300倍。 取200倍，算得基极电流约为2mA. 又Ueb=Vcc-0.7V≈4.3V 故估算基极串联电阻阻值约为2.2KΩ。实际阻值在试验中调整后确定。 4位八段数码管引脚图 2位八段数码管引脚图 4.程序设计说明 4.1 程序整体功能及结构 4.1.1 程序所能实现的功能 根据设计题目要求以及在生活中对电风扇功能的了解，我们小组初步确定了一下功能作为我们这次电扇设计的主要功能： 风扇具有三种不同的风速功能，通过三个开关控制相应的风扇转速。 风扇可以根据需要选择不同的工作模式 正常：即电扇连续运转； 自然电扇以运转4秒、间断4秒的方式工作 睡眠断8秒，的方式工作 定时关闭电扇设定，通过外部时间设定按键进行时间设定。 在定时状态下，通过8段LED数码管对定时剩余时间进行显示。 4.1.2 程序结构 此次单片机的控制程序设计我们小组选择用汇编语言编程进行实现。并在设计初期便对个各功能进行了模块分化，并通过主函数调用子函数的方式，以及主函数与各子函数之间往复循环的执行来实现多功能在同一时间段同时实现，例如通过定时器/计数器的中断以及主函数循环调用显示计数子程序得以实现包括1、风扇工作于自然模式，2、风扇定时关机，3、LED数码管对定时剩余时间的显示着三个功能的同时实现。 4.2 程序模块的划分、个模块的功能及个模块之间的关系。 4.1.1程序模块的划分及模块之间的关系 1、主函数模块：部分条件初始化部分，以及通过判断p3.0-p3.2口引脚输入信号确定调用哪类工作模式子函数，并通过无条件调用送数子程序和调用定时及显示子程序来实现程序在主程序、模式子程序、送定时数子程序以及显示子程序之间的连续执行。 2、电扇连续运转功能模块：通过循环调用p3.0口的开关信号确定是否需要返回主函数模块，并且通过无条件调用送数子程序和调用定时及显示子程序来实现 程序在，连续运转工作模式、送定时数子程序以及显示子程序之间的连续执行。 3、电扇间断运转功能模块：该模块与其余模块关系与模块2相同。 4、定时时间输送模块：通过读7FH数据存储器字节单元的值来确定是否已执行过送数功能，并在计时时读计时信号对于引脚信号确定是否需要重新送数。该模块将在主函数及工作模式子函数模块中被循环调用。 5、定时计数与剩余时间显示模块：主要用于定时关闭程序以及实时显示剩余计时时间，由于有显示时间能且数码管在动态显示下工作故该程序必须实时工作于各个循环程序之中。 4.2.2 各个模块的功能 1、电扇连续运转功能模块： L0子程序流程图 通过流程图我们可以看出连续运转模式模块的功能是判断连续运转方式是否被 改变，若改变着返回主程序查找改变后的工作模式，若未改变则调用定时程序判断是否送定时值，若送有定时值则相应于显示/计数函数的判断语句成了，进行显示以及倒计时。 2、电扇间断运转功能模块：此部分功能初连续转动功率模块所具有的功能外，还主要通过定时器0进行相应的输出高低电平周期转换以达到风扇周期转停的目的，定时器晶振6MHZ。 L1子程序流程图 定时器0中断程序 3.定时时间输送模块：如下流程图所见， 7EH：存放送数标志 P3.4：接计时开始开关 P3.5：接计时加1按钮 P3.6：接计时移位按钮 当按键按下时对应引脚为底电平，R0初值为30H，当第一次送计时值时将7EH标志加为一，通过判断语句跳出程序，避免重复送定时值，干扰定时，在出定时程序前通过判断p3.4=0？，即计时开关是否取消计时来判断开不开送数功能即将7EH清0. 定时时间输送模块的功能为确保送定时值，且在一次定时中只送一次定时值，在未到定时时间关闭定时则重新开启定时时，定时时间输送模块任可再次送定时值。 定时值的输送通过两个按键实现，一个为定时加1按，另一个为定时移位按键，当按一次加1建时对应位时间加1，当按一次移位建时对应的定时为移动一位。 定时时间输送函数流程图 4，定时计数与定时剩余时间显示模块： 程序流程图并给出程序清单 电扇连续运转功能模块 L0子程序流程图 电扇间断运转功能模块 定时器0中断程序 6.总结体会 在这次单片机的课程设计中，我收获良多。在这期间，我有后悔过选择做实物，因为做实物的过程中，发现做一个东西不仅仅是仿真，连线这么简单，还得联系实际，还有各个部件之间的兼容情况，驱动情况。不过庆幸的是，我们在最后一天晚上终于做出了实物的效果，所以还是有很大收获的，所以我现在庆幸我选择了做实物。 首先，在做这个家用电风扇控制系统时，我们分工写代码。根据电风扇需要实现的功能来写子程序。在写子程序的过程中，我发现我们平时学习的代码编写规则在这里十分重要，往往在出错的地方，就是一些很小的语法错误。现在看来，代码的学习并不是那么的枯燥，反而先付出耐心之后，收获的细节的成功。在写代码的时候，速度回更快的。同时，代码的编写，十分锻炼人的逻辑思维。因为，刚开始就一个功能，后来就需要与其他的功能进行分时操作，所以有逻辑规则，还有实际工作中的规则需要注意，这就需要我们在考虑程序的时候，逻辑要十分严谨，同时需要有足够的耐心，因为查找逻辑错误是十分考验人的。 在编写代码的时候，我遇见的一个问题是，要编写一个类似于软件复位的代码，同学写的只是跳转到MAIN函数，但是，实际模拟的时候，只能正确执行2次，之后就不能实现。在这时，我们的程序的逻辑已经很混乱了，梳理一遍很费时间，我尝试了几次，还是失败了。但是，如果不修改程序就不能正常运行。我又从功能的角度来分析这句代码，发现其实就是一个软件复位功能。但是89C51没有内置看门狗程序，所以利用看门狗程序就不能实现。但在我的影像中，曾经SP被赋过值，也就是说SP可以访问。那么，在程序硬件复位的时候，SP我们知道是07H，所以我就冒险在那个跳转代码后面加了一句SP赋值07H，模拟后发现能够实现之前不饿能够实现的功能。从这件事情中，我就发现，软件编程，真的需要积累很多经验，需要多多实践。 在硬件电路的连接完成之后，我们的89S52芯片无法驱动数码管和直流电机。这让我们很是失望，因为无法按照模拟的电路简单的实现所需要的功能。第二天，我们查找资料，找了相关的硬件图，得出结论，可以用三极管放大电流来驱动。 因为单片机最大只能输出10MA的电流，二驱动电机或者数码管需要更大的电流，因此用三极管驱动是可以的。 总的来说，这次课程设计基本完成，结果也令我们基本满意，收获的不仅仅是实践了知识，而且还增长了很多实际操作中的经验。这次课程设计很有意义。 附录 汇编程序： ORG 0000H AJMP MAIN ORG 000BH LJMP LL1 ORG 001BH AJMP SERVE ORG 0030H MAIN: MOV TMOD,#11H SETB EA MOV 20H,#0AH MOV R0,#30H MOV A,#00 MOV 30H,A MOV 31H,A MOV 32H,A MOV 34H,A MOV 35H,A MOV 36H,A MOV TH1,#3CH MOV TL1,#0B0H MOV 7EH,#0 //标志值 MAIN1: MOV P3,#0FFH MOV A,P3 CPL A ANL A,#07H CJNE A,#00H,COMP0 LCALL D10ms MOV A,P3 CPL A ANL A,#07H CJNE A,#00H,COMP0 MOV C,P3.4 JC JCC LCALL MAINN JCC: MOV A,30H CJNE A,#00H,TIAO MOV A,31H CJNE A,#00H, TIAO MOV A,32H CJNE A,#00H, TIAO SJMP MAIN1 TIAO: LCALL MAIN2 SJMP MAIN1 COMP0: MOV P3,#0FFH MOV A,P3 CPL A ANL A,#07H CJNE A,#01H,COMP1 CLR P0.0 ACALL L0 //跳入联系转 COMP1: MOV P3,#0FFH MOV A,P3 CPL A ANL A,#07H CJNE A,#02H,COMP2 MOV R2,#40 MOV 7DH,R2 CLR P0.0 ACALL L1 //跳入4s COMP2: MOV P3,#0FFH MOV A,P3 CPL A ANL A,#07H CJNE A,#04H,MAIN1 MOV R2,#80 MOV 7DH,R2 CLR P0.0 ACALL L1 //跳入8s AJMP MAIN1 L0: MOV P3,#0FFH MOV A,P3 CPL A
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