电风扇模拟控制系统

福建电力职业技术学院

课程设计课程名称：智能仪器

题目：电风扇模拟控制系统设计

专业班次：11（三）建筑电气1

姓名：林毅宾

学号：201128013116

指导教师：张继伟

学期：2012-2013学年第一学期

日期：2014.4

目录

引言 ........................................................................................................................................ I 第一章设计任务 . (1)

1.1 课题内容 (1)

1.2 课题任务 (1)

第二章系统设计方案 (2)

2.1 设计方案特点 (2)

2.1.1 系统的工作原理 (2)

2.1.2 系统的组成 (2)

2.1.3 系统设计框图 (2)

第三章系统硬件设计与软件设计 (3)

3.1 系统硬件设计电路图 (3)

3.1.1 系统复位电路和时钟电路 (4)

3.1.2 AT89C51单片机电源电路 (4)

3.1.3 稳压芯片7805 (4)

3.1.4 集成块74LS245功能 (4)

3.1.5 集成块74LS06功能 (4)

3.1.6 LED显示电路 (4)

3.1.7 直流电机原理 (14)

3.2 系统软件设计 (14)

3.2.1 占空比技术 (14)

3.2.2 程序框图 (14)

3.2.3 电风扇系统控制程序 (6)

3.2.4 系统程序清单 (7)

第四章总结 (8)

参考文献 (9)

引言

电风扇简称电扇，香港称为风扇，日本及韩国称为扇风机，是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。广泛用于家庭、办公室、商店、医院和宾馆等场所。1882年，美国纽约的克罗卡日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊•斯卡茨•霍伊拉，最早发明了商品化的电风扇。

如今的电风扇已一改人们印象中的传统形象，在外观和功能上都更追求个性化，而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能，也被众多的电风扇厂家采用，并增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。这些外观不拘一格并且功能多样的产品，预示了整个电风扇行业的发展趋势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。

本课程设计的目的：

1、培养针对课题需要，选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力，提高组成系统、编程、调试的动手能力；

2、通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程，软硬件设计的方法、内容及步骤；

3、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面，提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。

第一章设计任务

1.1 课题内容

电风扇模拟控制系统设计

1.2 课题任务

1. 用4个LED显示电风扇的工作状态（1,2,3,4四档风力），显示风类：“自然风”、“常风”和“睡眠风”；

2. 设计“自然风”、“常风”和“睡眠风”三个风类键用于设置风类；

3. 设计一个“定时”键，用于定时时间长短设置；

设计一个“摇头”键用于控制电机摇头；

第二章系统设计方案

2.1 设计方案特点

1. 初始加电时，电风扇不加电，四位数码显示器不显示，只有按下“自然风”、“常风”和“睡眠风”任一按键，电风扇开始工作。同时，定时器只要不进行新的时间设置，电路就将按系统默认控制负载定时工作的时间方式自动开始运行。

2. 电路允许用户随时通过按键开关自行输入设置新的定时时间参数，其范围可在1分钟至990秒之间任意设置。

3. 在进行时间参数设置和整个定时过程中，系统采用四位数码管显示，最高位显示风类，后三位显示定时时间，做“百位、十位、个位”的倒计时显示，同时用数码管上小数点的同步闪亮作为秒显示，显示直观、准确。

4. 在整个定时状态下，电路具有允许用户随时自行选择使用“自然风”状态，也可选择使用“常风”和“睡眠风”状态。

5. 按下“摇头”键，“摇头”电机先正转30ms，再反转30ms，如此往复。

2.1.1 系统的工作原理

AT89C51是一种带4K字节FLASH存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。

2.1.2 系统的组成

AT89C51单片机主要功能部件

•与MCS-51兼容

•4K字节可编程FLASH存储器

•寿命：1000写/擦循环

•数据保留时间：10年

•全静态工作：0Hz-24MHz

•三级程序存储器锁定

•128×8位内部RAM

•32可编程I/O线

•两个16位定时器/计数器

•5个中断源

•可编程串行通道

•低功耗的闲置和掉电模式

•片内振荡器和时钟电路

2.1.3 系统设计框图

本设计采用AT89C51单片机为核心控制器件，系统框图如图2所示

控制电机

键盘功能输入AT89C51

输出显示

图2