智能风扇课程作品设计报告
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
所以我们找到一款“L298N 迷你 2 路直流电机驱动模块”，供电电压范围 2V~10V，可同时驱动两个直流电机或者 1 个 4 线 2 相式步进电机，可实现正反 转和调速的功能，每路电流能到 1.5A 持续电流，峰值电流可达 2.5A，有热保护 并且能够自动恢复。并且具有发热小，无需散热片，体积小，省电，质量轻，0 待机电流等特点，是此实验驱动电机的更好选择。
五. 总结.....................................................................................................................- 8 5.1. 小组分工.....................................................................................................- 8 5.2. Xu 心得体会.................................................................................................- 8 5.3. Wang 心得体会........................................................................................... - 9 -
二. 硬件电路设计
2.1. 51 单片机 I/O 口连接概述：
因本实验需要同时用到 LED 灯、4 位数码管、矩阵键盘，所以将这三部分模 块分别连接到不同的 I/O 口。其中，八个 LED 灯连接到 P1 口，数码管连接到 P0 口，按键连接到 P3 口。蜂鸣器连接至 P2^3 口，DS18B20 温度传感器连接至 P2^2 口。同时，硬件电路还设计了单片机供电 DC 口、双电源开关、供电指示灯、复
四. 调试与测试.........................................................................................................- 4 4.1. 硬件部分.....................................................................................................- 4 4.2. 软件部分.....................................................................................................- 4 -
-1-
智能风扇课程设计
位电路、功能选择使用（跳线帽）、3.3V 稳压部分。
2.2. 矩阵按键对应表
S4
S3
S2
S1
0X7E 0XBE 0XDE 0XEE
S8
S7
S6
S5
0X7D 0XBD 0XDD 0XED
S12
S11
S10
S9
0X7B 0XBB 0XDB 0XEB
S16
S15
S14
S13
Fra Baidu bibliotek0X77 0XB7 0XD7 0XE7
二. 硬件电路设计.................................................................................................... - 1 2.1. 51 单片机 I/O 口连接概述：..................................................................... - 1 2.2. 矩阵按键对应表.........................................................................................- 2 2.3. 电机驱动模块.............................................................................................- 2 2.4. DS18B20 温度传感器.................................................................................. - 2 -
三. 软件设计.............................................................................................................- 3 3.1. 软件设计流程图.........................................................................................- 3 3.2. 程序调试方案.............................................................................................- 3 3.3. 程序源码.....................................................................................................- 4 -
所以我们选择了 DS18B20 作为我们的温度传感器。
三. 软件设计
3.1. 软件设计流程图
3.2. 程序调试方案
图表 2：程序设计流程图
程序在 Keil 4 上调试，采用模块化程序设计，逐个调试好后再进行总调试。 程序编写完成时，进行调试。调试可用单步运行方式和断点运行方式，根据 程序执行结果判断程序是否有错误，同时还可以发现硬件设计错误。单步和断点 调试后，还应进行连续调试。
-0-
智能风扇课程设计
一. 概述
1.1. 原理
本实验设计是一款简单实用的小型风扇，所采用的主要元件有 STC89C52 芯 片，DS18B20 温度传感器，四位共阴极数码管、按键和 LED 灯。并且使用了 L298N 迷你驱动、130 电机小马达和三叶风扇等模块。
本实验智能风扇的设计共分为五部分：主控制器、PWM 调速部分、数码管 显示部分、传感器部分、按键设置及复位部分。 1) 主控制器：单片机部分，用于存储程序和控制电路。 2) PWM 调速部分：软件使用定时器 0 中断模拟产生 PWM，并输出给 LED 灯，
使占空比变化明显可见。 3) 数码管显示部分：是指四位共阴极数码管，用来显示温度。 4) 传感器部分：即 DS18B20 温度传感器，用来采集温度，进行温度转换。 5) 按键设置及复位部分：按键用来手动调速，并进行手动与自动温控的切换；
复位部分即复位电路。
1.2. 功能
（1）手动控制风扇。风扇转速一共有四挡，通过对按键的控制，实现对风扇转 速的手动控制。 （2）自动温控风扇。开启自动模式后，当外界环境大于 20℃时，风扇开始运行。 温度越高风扇转速越快。
X X X X 大学
机电工程学院
MCS-51 单片机原理系统设计与应用 课程作品设计报告
作品题目： 学院： 班级： 组长姓名及学号： 组员姓名及学号： 完成时间：
智能风扇 机电工程学院 18 电气信息类
2020 年 1 月 2 日
智能风扇课程设计
目录
一. 概述.....................................................................................................................- 1 1.1. 原理.............................................................................................................- 1 1.2. 功能.............................................................................................................- 1 -
-3-
智能风扇课程设计
各程序模块通过后进行程序总调试。这个阶段若有故障可以考虑各子程序运 行时是否破坏了现场缓冲单元、工作寄存器是否发生冲突标志位的建立和清除是 否有误堆栈区是否有溢出，输入设备的状态是否正常等等。当全部调试和修改完 成后，将程序固化到单片机中，进行整机调试，各功能实现则调试完成。
六. 附件...................................................................................................................- 11 附件一：硬件设计图............................................................................................. - 11 附件二：作品照片..................................................................................................- 12 附件三：源代码清单............................................................................................. - 13 附件四：元件清单..................................................................................................- 23 -
3.3. 程序源码 具体程序源码见附件 3
四. 调试与测试
在调试过程中，发现以下问题：
4.1. 硬件部分
1) 部分线路没有焊接好，经测试通断后找到虚焊点，重新焊接。 2) 原理图和实际焊接有一些差距，需要提前对洞洞板线路进行布局。 3) 在焊接过程中，通过焊接一个部分后，用程序进行试验的办法，验证所焊模
-2-
智能风扇课程设计
传感器，十分方便。 DS18B20 有以下特点：
1) 通信采用 1-Wire 接口； 2) 每个 DS18B20 都有唯一的 64 位序列码储存在板载 ROM 中； 3) 无需外部元件； 4) 可从数据线供电，电源范围为 3.0V ~ 5.5V； 5) 可测量的温度范围在-55℃ ~ +125℃； 6) 在－10～＋85℃范围内精确度为±0.5℃； 7) 温度计分辨率可设置为 9~12 位，12 位时分辨率对应为 0.0625℃。
并且我们将驱动模块通过排针排母焊接固定于洞洞板上，方便使用；并且将 此小板用螺丝铜柱锁紧在大开发板上，增加稳定性。
2.4. DS18B20 温度传感器
DS18B20 数字温度传感器是 DALLAS 公司生产的单总线器件，用它来组成一 个测温系统具有线路简单，体积小，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度
图表 1：矩阵按键实际位置与 16 进制值对应表
2.3. 电机驱动模块
本实验采用 130 电机小马达，带动风扇进行转动，虽然经试验此电机接入单 片机可以转动，但考虑到单片机的 I/O 引脚输出电流只有几十毫安，而很小的电 动机所需电流都有几百毫安，启动电流则更大。会损坏单片机的 I/O 端口。所以 在单片机的 I/O 端口与电机之间加驱动模块，采用了通用 L298N 集成块。但通常 使用的 L298 双 H 桥直流电机驱动供电范围在+5~+35V，经之前使用此模块经验 来看，需要外加更大电压，驱动才能正常驱动电机工作。即需要用学生电源或电 池进行外加供电，并需要增加稳压模块，这无疑增加了设计的工作量，成本也大 大提升。
五. 总结.....................................................................................................................- 8 5.1. 小组分工.....................................................................................................- 8 5.2. Xu 心得体会.................................................................................................- 8 5.3. Wang 心得体会........................................................................................... - 9 -
二. 硬件电路设计
2.1. 51 单片机 I/O 口连接概述：
因本实验需要同时用到 LED 灯、4 位数码管、矩阵键盘，所以将这三部分模 块分别连接到不同的 I/O 口。其中，八个 LED 灯连接到 P1 口，数码管连接到 P0 口，按键连接到 P3 口。蜂鸣器连接至 P2^3 口，DS18B20 温度传感器连接至 P2^2 口。同时，硬件电路还设计了单片机供电 DC 口、双电源开关、供电指示灯、复
四. 调试与测试.........................................................................................................- 4 4.1. 硬件部分.....................................................................................................- 4 4.2. 软件部分.....................................................................................................- 4 -
-1-
智能风扇课程设计
位电路、功能选择使用（跳线帽）、3.3V 稳压部分。
2.2. 矩阵按键对应表
S4
S3
S2
S1
0X7E 0XBE 0XDE 0XEE
S8
S7
S6
S5
0X7D 0XBD 0XDD 0XED
S12
S11
S10
S9
0X7B 0XBB 0XDB 0XEB
S16
S15
S14
S13
Fra Baidu bibliotek0X77 0XB7 0XD7 0XE7
二. 硬件电路设计.................................................................................................... - 1 2.1. 51 单片机 I/O 口连接概述：..................................................................... - 1 2.2. 矩阵按键对应表.........................................................................................- 2 2.3. 电机驱动模块.............................................................................................- 2 2.4. DS18B20 温度传感器.................................................................................. - 2 -
三. 软件设计.............................................................................................................- 3 3.1. 软件设计流程图.........................................................................................- 3 3.2. 程序调试方案.............................................................................................- 3 3.3. 程序源码.....................................................................................................- 4 -
所以我们选择了 DS18B20 作为我们的温度传感器。
三. 软件设计
3.1. 软件设计流程图
3.2. 程序调试方案
图表 2：程序设计流程图
程序在 Keil 4 上调试，采用模块化程序设计，逐个调试好后再进行总调试。 程序编写完成时，进行调试。调试可用单步运行方式和断点运行方式，根据 程序执行结果判断程序是否有错误，同时还可以发现硬件设计错误。单步和断点 调试后，还应进行连续调试。
-0-
智能风扇课程设计
一. 概述
1.1. 原理
本实验设计是一款简单实用的小型风扇，所采用的主要元件有 STC89C52 芯 片，DS18B20 温度传感器，四位共阴极数码管、按键和 LED 灯。并且使用了 L298N 迷你驱动、130 电机小马达和三叶风扇等模块。
本实验智能风扇的设计共分为五部分：主控制器、PWM 调速部分、数码管 显示部分、传感器部分、按键设置及复位部分。 1) 主控制器：单片机部分，用于存储程序和控制电路。 2) PWM 调速部分：软件使用定时器 0 中断模拟产生 PWM，并输出给 LED 灯，
使占空比变化明显可见。 3) 数码管显示部分：是指四位共阴极数码管，用来显示温度。 4) 传感器部分：即 DS18B20 温度传感器，用来采集温度，进行温度转换。 5) 按键设置及复位部分：按键用来手动调速，并进行手动与自动温控的切换；
复位部分即复位电路。
1.2. 功能
（1）手动控制风扇。风扇转速一共有四挡，通过对按键的控制，实现对风扇转 速的手动控制。 （2）自动温控风扇。开启自动模式后，当外界环境大于 20℃时，风扇开始运行。 温度越高风扇转速越快。
X X X X 大学
机电工程学院
MCS-51 单片机原理系统设计与应用 课程作品设计报告
作品题目： 学院： 班级： 组长姓名及学号： 组员姓名及学号： 完成时间：
智能风扇 机电工程学院 18 电气信息类
2020 年 1 月 2 日
智能风扇课程设计
目录
一. 概述.....................................................................................................................- 1 1.1. 原理.............................................................................................................- 1 1.2. 功能.............................................................................................................- 1 -
-3-
智能风扇课程设计
各程序模块通过后进行程序总调试。这个阶段若有故障可以考虑各子程序运 行时是否破坏了现场缓冲单元、工作寄存器是否发生冲突标志位的建立和清除是 否有误堆栈区是否有溢出，输入设备的状态是否正常等等。当全部调试和修改完 成后，将程序固化到单片机中，进行整机调试，各功能实现则调试完成。
六. 附件...................................................................................................................- 11 附件一：硬件设计图............................................................................................. - 11 附件二：作品照片..................................................................................................- 12 附件三：源代码清单............................................................................................. - 13 附件四：元件清单..................................................................................................- 23 -
3.3. 程序源码 具体程序源码见附件 3
四. 调试与测试
在调试过程中，发现以下问题：
4.1. 硬件部分
1) 部分线路没有焊接好，经测试通断后找到虚焊点，重新焊接。 2) 原理图和实际焊接有一些差距，需要提前对洞洞板线路进行布局。 3) 在焊接过程中，通过焊接一个部分后，用程序进行试验的办法，验证所焊模
-2-
智能风扇课程设计
传感器，十分方便。 DS18B20 有以下特点：
1) 通信采用 1-Wire 接口； 2) 每个 DS18B20 都有唯一的 64 位序列码储存在板载 ROM 中； 3) 无需外部元件； 4) 可从数据线供电，电源范围为 3.0V ~ 5.5V； 5) 可测量的温度范围在-55℃ ~ +125℃； 6) 在－10～＋85℃范围内精确度为±0.5℃； 7) 温度计分辨率可设置为 9~12 位，12 位时分辨率对应为 0.0625℃。
并且我们将驱动模块通过排针排母焊接固定于洞洞板上，方便使用；并且将 此小板用螺丝铜柱锁紧在大开发板上，增加稳定性。
2.4. DS18B20 温度传感器
DS18B20 数字温度传感器是 DALLAS 公司生产的单总线器件，用它来组成一 个测温系统具有线路简单，体积小，在一根通信线上可以挂很多这样的数字温度
图表 1：矩阵按键实际位置与 16 进制值对应表
2.3. 电机驱动模块
本实验采用 130 电机小马达，带动风扇进行转动，虽然经试验此电机接入单 片机可以转动，但考虑到单片机的 I/O 引脚输出电流只有几十毫安，而很小的电 动机所需电流都有几百毫安，启动电流则更大。会损坏单片机的 I/O 端口。所以 在单片机的 I/O 端口与电机之间加驱动模块，采用了通用 L298N 集成块。但通常 使用的 L298 双 H 桥直流电机驱动供电范围在+5~+35V，经之前使用此模块经验 来看，需要外加更大电压，驱动才能正常驱动电机工作。即需要用学生电源或电 池进行外加供电，并需要增加稳压模块，这无疑增加了设计的工作量，成本也大 大提升。