基于单片机的电风扇.doc

第一章 绪论 1.1 选题背景及设计目的 背景介绍： 电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称， 家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。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。 设计目的： 1、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； 2、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； 3、通过对设计方案的分析、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。 1．2 完成的功能 系统主要功能如下： 1、用数码管实时显示电风扇的工作状态，显示定时时间：动态倒计时显示剩余的定时时间，无定时显示“0”。显示风类：“自然风” LED1、 “常风” LED2、“睡眠风” LED3。 2、设计 “自然风”、 “常风”和“睡眠风” 三个风类键用于设置风类； 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。 3、设计过热检测与保护电路，若电风扇电机过热，则电机停止转动，电机冷却后电机又恢复转动。 1．3 任务的内容和要求 1.必须充分利用给定套装元件（内附元件，材料清单表）进行设计。 2.用一个直流小电机模拟电风扇电机，按下相应的风类键，电机工作在相应状态：“自然风”运行时PWM的占空比为1:3；“睡眠风”运行时PWM的占空比为1:5；“常风”运行时PWM的占空比为3:1。 3.每按一次“定时”键，定时时间增加10秒钟，工作过程如下： 图1 4. 用另一个直流小电机模拟风扇摇头机构，按下“摇头” 键，“摇头”电机先正转30ms，再反转30ms，如次往复。 6.过热检测与保护电路用传感器，若信号为低电平，则电机停止转动。 系统设计总体方案 本设计采用AIP15F2K61S2单片机为核心控制器件，系统框图如图2所示 图2 2.1 设计方案特点 1、初始加电时，电风扇不加电，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。 3、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。 4、过热检测与保护电路用传感器，若信号为低电平，则电机停止转动。 5、按下“摇头”键，“摇头”电机先正转30ms，再反转30ms，如此往复。 第三章 系统硬件设计 3.1 系统硬件设计电路图 该系统已AIP15F2K61S2单片机为核心，由电源电路，复位电路，显示电路，键盘，电机驱动组成。图2是系统硬件电路图。 图4 3.2 系统硬件电路 复位电路： 首先形成单片机最小系统，RST加入复位电路，EA加入高电平。 AIP15F2K61S21的复位是由外部的复位电路来实现的。复位电路分为上电复位和手动复位，我们采用的是上电+手动复位，正常工作时按下S2键，IO口变成高电平，单片机复位，按键松开，通过电容放电，IO口回到低电平。所以C=10uf,R1=10K。 3.3 单片机电源电路 电路主要是稳压。电流进入电路，7805稳压后，输出稳定的+5V直流工作电压。 图7 3.7 稳压芯片H7805 稳压芯片H7805 系列为 3 端正稳压电路,TO-220 封装，能提供多种固定的输出电压，应用范围广。内含过流、过热和过载保 护电路。带散热片时，输出电流可达 1A。虽然是固定稳压电 路，但使用外接元件，可获得不同的电压和电流。外形图及引脚排列如图13所示。 图13 它的主要特点： ?输出电流可达 1A输出电压有：5V ?过热保护 ?短路保护 ?输出晶体管 SOA 保护 功能框图如图14所示。 图14 3.8 直流电机 直流电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置，它能使绕组在气隙磁场中旋转感生出交流电动势，并依靠换向装置，将此交流电变为直流电。其产生交流电的物理根源在于，电机中存在磁场和与之有相对运动的电路，即气隙磁场和绕组。旋转绕组和静止气隙磁场相