多功能LED显示电风扇控制器的设计

1、多功能LED显示电风扇控制器的设计摘要本课题设计了一种使用ATC89C51单片机当做核心控制器的智能系统产品。实现了电风扇的多功能，而且能够将检测到的实时温度使用高清晰的液晶屏来显示。用户还可以通过使用按键对电风扇的启动温度进行设置，超过该值后将使得电风扇转动功能。这款多功能LED显示电风扇控制器内部核心框架是由ATC89C51单片机作为主控部分并且在这款高性能的微处理器芯片外部还配置了LCD1602液晶屏幕、DS18B20温度传感器和有源蜂鸣器等智能模块。通过ATC89C51单片机对这些模块电路的高效控制驱动，实现了对单一功能的电风扇的扩展。整体设计框架方面分为了硬件电路和软件程序两大部分。本课题通过模块设计方法将多功能LED显示电风扇控制器的整体部分化繁为简，逐一进行设计，最终实现所有功能指标。课题最终对这款系统的设计结果进行了长时间的功能检测，检测过程中出现的所有问题都进行了优化和改进，实现了非常高的稳定性。关键词：C51单片机，LCD，DS18B20温度传感器，电动机AbstractThis subject invented an intelligent system prod

2、uct using ATC89C51 single chip computer as the core controller.The multi-functional electric fan is realized, and the current temperature detected can be displayed through a high-definition liquid crystal screen.Users can also set the starting temperature of the electric fan by pressing keys, which will make the fan turn.The core framework of this multi-functional LED display fan controller is ATC89C51 single chip microprocessor as the main control part, and the intelligent modules such as LCD16

3、02 LCD screen, DS18B20 temperature sensor and active buzzer are also configured outside the chip of this high-performance microprocessor. These modules are efficiently controlled and driven by ATC89C51 single chip microprocessor to realize the single function of electricity. Fan expansion, The overall design framework is divided into the two parts: hardware circuit and software program. The whole part of the multi-functional LED display fan controller is simplified by module design method and th

4、e design can be carried out one by one, and finally all the functional indicators can be achieved. Finally, I spent a lot of time on testing in the design result of this system , and all the problems in the process of testing have been optimized and improved to achieve very high stability.Key word：C51 single chip microcomputer，DS18B20 Temperature sensorLCD，Motor,目录一、 引言5（一） 本课题的研究背景5二、 多功能LED显示电风扇控制器的设计5三、 多功能LED显示电风扇控制器硬件电路设计6（一） AT89C51最小系统电路设计6（二） 报警模块硬件电路设计8（三） 温度模块的硬件电路设计91. 温度传感器92. DS18B2

5、0数字温度传感器的工作流程93. DS18B20数字温度传感器的技术性能94. DS18B20数字温度传感器的运用范围105. DS18B20数字温度传感器的接法106. DS18B20数字温度传感器的特点107. DS18B20温度传感器的主要特性为11（四） 照明模块的硬件电路设计12（五） 显示模块的硬件电路设计12（六） 电动机控制的硬件电路设计141. 直流电动机工作原理142. 直流电动机基本构造14（七） 多功能LED显示电风扇控制器总硬件电路设计15四、 多功能LED显示电风扇控制器软件程序设计16（一） 多功能LED显示电风扇控制器软件总程序设计16（二） 时间模块的软件程序设计17（三） 温度模块的软件程序设计17（四） 电动机控制的软件程序设计18五、 仿真19六、 总结21七、 致谢22八、 附件231. 原理图232. PCB图243. 元件清单254. 总程序26一、 引言（一） 本课题的研究背景 电风扇在最初的时候还不是用电来使它转动的，而是用一种类似于钟表结构的发条装置来使固定在天花板上的机械风扇转动的，就是因为是发条结构，所以需要人用梯子去上发条，特别

6、的麻烦。所以，人们结合了电动机，把扇叶装在电动机上再接上电源，这样扇叶高速的转动，这就是电风扇的起源。现如今电风扇可以说是家家户户都有的存在，因为它方便，快捷，有效的解决夏天的炎热。但是随着国民经济的增长和科技的发展，人们对于电风扇的要求越来越高，不仅仅希望电风扇能够带来凉爽，还希望可以有更多的功能。在使用电风扇时，大多数人是希望知道此时的温度是多少，现在的时间是多少，或者它可不可以看时间，可不可以当闹钟，可不可以根据温度自己启动呢？为了能使更多的人使用到多功能的电风扇，本文结合了C51单片机将会在电风扇中插入报警模块，温度模块，照明模块，电动机运转，来使得电风扇具有多种功能。并且将详细的介绍其中各个模块的工作原理及其对应的程序。 二、 多功能LED显示电风扇控制器的设计市场上的的电风扇大多数就只有调节功能，你可以调节它的开与关，它的低速，中速和高速转动，这是通过按键来控制的，特别的简单实用，本文的产品将保留这个有点，将在它的基础上增加一些功能。如何来增加功能？单片机是一个功能十分丰富的只读存储器单片机，所以将采用AT89C51单片机来实现这些功能。图1 多功能LED显示电风扇控制器设

7、计图本文的主要任务就是设计硬件电路和软件程序，并且要将它们结合起来能够实现功能，主要的设计思路是：时间模块控制时间并且将时间输送到显示模块；温度模块测量温度再将测量的温度输送到显示模块；照明模块将会有一个开关与之串联从而起到控制亮暗的作用；控制模块主要的功能是控制电风扇的三档调节和电风扇能够随着温度的变化而开启，这个功能将主要使用软件来实现；显示模块的主要功能是将得到的时间，温度及档位显示在屏幕上，电源模块就是为本产品提供电源。三、 多功能LED显示电风扇控制器硬件电路设计根据图1将分成五个部分：AT89C51最小系统,报警模块，温度模块，照明模块，电动机运转。（一） AT89C51最小系统电路设计1. AT89C51的简介 是一个功能十分丰富的只读存储器单片机，可以反复的擦除1k多次，保存时间为10年。它是一种很廉价的储存器，会极大地降低本产品的成本，它的管脚有40个，20脚和40脚用来接地和电源，在本产品中P0口用来控制的是显示模块的，P2口用来控制温度模块，P3口是用来控制时间模块和控制模块的。 振荡器特性:脚和脚各自代表着反向放大对应的输入以及输出。其反向放大器可以是片内振荡器

8、。在使用外部时钟源驱动器件时，设定为不接通。有余输入至内部时钟信号过程中需要经过二分频触发器，因此对其脉宽无其余标准，不过需要确保其位于脉冲高低电平要求的范围内。所具有的主要优点有：兼容4Kb可编程的存储器写/擦的循环数据保留的时间：10年全静态工作：三级程序存储器锁定位内部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 图2 AT89C51的外形及引脚排列图2就是AT89C51单片机的实体图，可以看到它的管脚很多，大小也不是很大，至于它的封装就如图2所示是双列直插式的封装。图3 最小系统电路图3为AT89C51的最小系统电路，它是链接在AT89C51的XTAL1,XTAL2和EA三个接口的，它是由电容，电阻，接地线等组成。电容C3，C4和X1构成晶振电。X1是晶振，两个电容C3和C4为负载电容。其作用是方便减小频率和启震的温漂。复位电路其主要功能是把特殊功能寄存器的数据刷新成为默认的数据。AT89C51单片机运算过程中因为干扰等外界的原因造成寄存器中数据错乱，不能使其功能正常的继续执行程序或者产生的结果为错时都是需要复位，

9、从而使得程序重新开始运行。（二） 报警模块硬件电路设计时间模块硬件电路主要是由：电阻，三极管，+5V的电源，蜂鸣器，接地线组成。图4 报警电路图4为时间模块硬件电路，它与AT89C51的P3.1脚相连，其主要的功能是当当前时间为设置的闹钟时间，将发出报警信号，这部分电路将接收时间信号，然后由蜂鸣器做出反应（鸣叫）。（三） 温度模块的硬件电路设计温度模块硬件电路主要是由温度传感器，电源线，接地线，电阻组成。1. 温度传感器温度传感器是一种能够识别周围温度并将其转化为电信号的一种常用传感器。它也是一些测量仪表当中的重要元器件，类型众多。按测量温度的方法可以分为接触式和非接触式两大种。按照传感器材料及电子元器件特点可以分为热电阻和热电偶两大种。本产品用的是温度传感器中的DS18B20数字温度传感器。是市面上一种主流的数字温度传感器。能够输出数字信号，同时具有着占地面积小，抗干扰性能突出，对硬件需求较低等优点。DS18B20接线十分方便，封装后就能够直接进行运用。2. DS18B20数字温度传感器的工作流程l 低温系数情况下晶振振荡的频率往往不会被温度所干扰，会传输相应的脉冲信号至1计数器；l 高温系数情况下晶振会伴随温度的改变随之变化，传输的信号主要由2计数器接收；l 1计数器以及温度寄存器提前设定于-55相应的基数值；l 1计数器对低温系数情况下的信号实施减法计数。3. DS18B20数字温度传感器的技术性能l 特殊的单线接口模式，数字温度传感器和微处理器衔接的情况下，只需使用一根线就能够完成双方通讯工作。l DS18B20数字温度传感器测温的范围在

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