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毕业设计USB迷你可调速风扇设计.doc

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  • 卖家[上传人]:枫**
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  • 上传时间:2023-10-13
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    • 广州大学松田学院毕业论文(设计)题 目 USB迷你可调速风扇设计 二○一三 年 六 月USB迷你可调速风扇设计摘要:在这几年来,直流驱动控制作为电气传动的核心在现代化生产和生活需求中显得越来越重要一直以来,由于直流电机具有调速性能好、起动和制动转矩大、易于控制和可靠性较高等特点,因其长期以来在电气传动领域中占有重要位置它在直流电动工具、机械和家电设备中广泛应用,尤其在风扇方面,随着全球气温的升高,在现代化生产机械、家用电器及电脑对风扇的需求越来越强烈,这对提高风扇性能的要求越来越高因此,设计USB迷你可调速风扇起着举足轻重的作用本设计是以单片机为核心的PWM占空比输出的直流调速系统的风扇,其特点是用单片机代替速度调节器、电流调节器及模拟触发器等硬件设备由USB接口对整个模块提供电源,从而实现系统的多级调速,其大部分是由键盘输入信号传给单片机,此时主要由数码管显示,单片机进行逻辑判断和复杂运算后,输出PWM信号控制于直流电机转速,使用红外对管进行黑白信号检测来反馈电机的运转速速其中,通过USB接口统一给电机(电扇)提供电源程序是使用C语言来编写的,实验结果显示,0到100r/min是理想的调速范围。

      关键词:直流电机,直流调速,单片机,PWM,USBUSB Mini speed-adjustable fan designAbstract: In recent years, DC-driving control as the core of electric drive in modern production and living needs more and more important .because DC motor has good speed performance, starting and braking torque, easy control and reliability higher characteristic ,so it is long time in the field of electric drive occupies an important position .it is widely used in the DC electric tools, mechanical and electrical equipment ,especially in term of fan. As global temperatures rise, the modernization of production machinery ,household appliances and computer more and more demand for fan, the fan performance is required more and more high .Therefore ,the design of USB Mini adjustable speed fan play a decisive role.The design is based on single-chip microcomputer as the core of the PWM duty ratio fan speed control system of DC output ,features is used instead of the speed regulator and analog trigger hardware .The whole module is powered by USB interface ,multistage speed so as to achieve system ,most of them are from the keyboard input signal to the single-chip ,then it is mainly composed of digital tube display ,after single-chip micro-computer for logic and complex operation ,the output PWM signal controls the speed of DC motor, it is used of infrared black-and-white signal detection of pipe to feedback the motor running quickly, among them, through the USB interface to provide power motor(fan).The program is use to C language to write ,the experimental results show 0 to 100r/min is the ideal speed range.Keywords: DC motor ,DC speed regulation ,Single-chip ,PWM ,USB目 录 1. 绪论 51.1. 选题的背景 51.2. 选题意义 52. 整体方案设计 52.1. 系统整体设计 52.2. 系统框图 53. 元器件介绍 53.1. 单片机控制系统 53.2. AT89S52单片机 53.3. 三极管9012介绍 53.4. 独立键盘的介绍 54. 硬件电路模块 54.1. 单片机工作电路 54.1.1. 单片机最小应用系统 54.1.2. 电源电路 54.1.3. 晶振电路 54.1.4. 复位电路 54.2. 键盘输入电路 54.3. 逻辑延时电路(消抖) 54.4. 续流电路的设计 54.5. 红外测速部分电路的设计 54.6. 电机控制电路设计 54.7. PWM简单介绍 54.7.1. PWM调速原理 54.7.2. PWM调速方法 54.8. H桥的原理分析 54.9. 显示设计 55. 软件设计 55.1. Keil软件介绍 55.2. 总体程序设计分析与流程图 55.3. 按键子程序分析 55.4. 电机驱动子程序分析 56. 系统调试 56.1. 电路调试 56.2. 整机调试 57. 总结 5参考文献: 5致谢 5附录 5附录1 整体系统电路原理图 5附录2 程序 51. 绪 论1.1. 选题的背景USB迷你可调速风扇,指的是通过台式电脑或笔记本电脑的USB接口通电来实现风扇转动的迷你风扇,其直接通过一根细长的波纹管连接USB口,只要插入台式电脑或笔记本电脑的USB接口立即产生习习凉风,无需外接电源,且可以调速。

      USB风扇的扇叶是采用软质材料制作的,即使旋转速度很快,但绝对是安全的,噪音较小,携带方便随着生活质量的提高,人们应用单片机越来越广泛,它具有体积小、重量轻、性价比高、抗干扰能力强、集成度高等特点,特别是适用于微型的控制系统且通过单片机控制的USB迷你可调速风扇,实现了风扇速度调节的智能化,与普通的风扇系统相比,其具有重要的现实意义1.2. 选题意义这几年来,随着全球气温升高,天气越来越热,市面上生产的机械零件和日常生活中的家用电器与发热问题息息相关,如何解决散热问题成为热门的话题,尤其是家用电器,其中空调和风扇是最普遍应用空调具有快速冷却室内的温度,但价钱昂贵、体积大、耗电量大及导致空气不流通等缺点因此,在当今社会,风扇越来越受市场的热销,其中风扇有电风扇和空调扇两种,电风扇价格便宜、风量较大及选择型号多等优点,但体积较大,降温不是很明显;而空调扇耗电低、具有冷暖风的功能,但不适合于大面积制冷和温度高的地方使用本系统设计的风扇跟以上各种风扇有明显的不一样,重点是解决电脑散热问题,首先是使用USB接口供电,即插即用,无需直接插电;其次是具有可调速的功能,根据电脑的发热程度去改变风扇,从而降低电脑CPU的工作温度,而市面上的电脑散热器都是恒速的;最后是价格低、体积小及携带方便等优点。

      因此,设计一个USB接口可调速迷你风扇具有重要的意义2. 整体方案设计2.1. 系统整体设计本系统设计实现一个可调速控制的迷你风扇,利用直流电机带动扇叶运转,由于这里没有装上扇叶,可直接用硬纸片来代替,开始用USB接口给单片机及整个系统提供电源,设置各段运行的参数由键盘部分实现,通过数码管显示出来,输出PWM由单片机控制,占空比的改变是由定时器的中断来实现,因此,占空比的改变也导致PWM输出控制电机运转速度的改变,此时使用红外对管来检测电机的运转速度,从而反馈到单片机,进行进一步的修改其中,单片机系统采用AT89S52型主体电路:利用单片机的PWM对电机进行控制该电路主要由单片机的外部中断、定时器及I/O端口等控制电机的速度,既能调整电动机的正反转,也能对风扇进行智能的控制同时是由单片机输出的脉宽可调的脉冲信号再输入到L298驱动芯片,从而实现对直流电动机运转的控制该PWM控制系统是由下面的电路模块组成:系统的输入:使用独立键盘对风扇速度的控制,正反转,复位输出控制:主要由单片机的外部中断扩展电路组成以及PWM模块是由L298直流电机驱动模块和风扇组成系统显示模块:主要由数码管显示,显示在该PWM脉宽调制占空比下对应电动机的转速。

      2.2. 系统框图本系统设计的电路框图是由电机驱动模块,单片机系统(AT89S52型),电源模块,显示模块,直流电动机组成,各部分之间的关系由图1所示单片机系统是本设计的大脑,电源模块是由USB接口电路作为单片机提供电源,显示模块由数码管作为显示直流电机速度,键盘控制是用来控制电机的加减速,检测电路是用来检测直流电机的转动速度,由于单片机驱动的能力有限,则必须采用驱动电路对直流电机和数码管进行驱动图1 系统框图3. 元器件介绍3.1. 单片机控制系统本设计中选用的是AT89S52单片机,使用精简指令集结构,配置内部12兆赫兹晶振,运行速度较快,内部定时器计数器和中断资源丰富,利用单片机的定时器和计数器来进行PWM的调制,可随意控制直流减速电机,32个I/O接口,能丰富拓展外设3.2. AT89S52单片机AT89S52单片机具有低电压、低功耗、高性能CMOS8位的一款单片机,其片内有8KB的FLASH可编程可反复擦写的只读程序存储器,器件的制造是选择非易失性存储器、CMOS工艺及ATMEL公司的高密度的技术,其指令系统都和输出引脚和MCS-51兼容所以,AT89C52单片机是一项灵活性高、功能强及性价比高的单片机,在各个控制领域广泛应用,AT89S52引脚说明如图2所示。

      AT89S52的主要性能:1.外部双向输入,输出(I、O)口有32个;2.全表态工作 :0~24HZ;3.8KB可改编程序FLASH存储器;4.256X8字节内部RAM; 图2 AT89S52引脚说明3.3. 三极管9012介绍9012是一种非常常见的晶体三极管,在收音机及各种放大电路中经常看到它,应用范围很广,是PNP型小功率三极管,其特性如图3所示图3 三极管的特性三极管除了具有作为交流信号放大器的功能之外,也有具有开关的功能来使用。

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