智能電風(fēng)扇的畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)主要介紹了一種智能電風(fēng)扇的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，應(yīng)用Motorola的電場(chǎng)傳感器MC33794和加速度MNA1260D，為風(fēng)扇提供了多方位的保護(hù)，也為用戶(hù)提供了更智能化的管理。</p><p>　　本設(shè)計(jì)采用的溫度智能控制，使風(fēng)扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。用

2、戶(hù)可以選擇這種智能調(diào)速的方式，也可以選擇手動(dòng)設(shè)定方式來(lái)控制轉(zhuǎn)速。當(dāng)選擇手動(dòng)設(shè)定方式時(shí)，該功能不發(fā)揮作用。智能照明功能，在晚間當(dāng)，用戶(hù)接近風(fēng)扇時(shí)候，風(fēng)扇能夠探測(cè)到人體的接近，從而啟動(dòng)微光照明，方便用戶(hù)操作并避免用戶(hù)和風(fēng)扇或其他物體發(fā)生不必要的碰撞。而定時(shí)工作功能可以讓用戶(hù)自己定制風(fēng)扇工作時(shí)間的長(zhǎng)短，以提供更人性化的服務(wù)。液晶顯示功能使用液晶屏顯示當(dāng)前室溫度，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇的工作模式，當(dāng)前時(shí)間，風(fēng)扇工作時(shí)間等參數(shù)，美觀大方。</p&

3、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：智能，電風(fēng)扇，電場(chǎng)傳感器，加速度，接近檢測(cè)</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　This design mainly introduced one kind of intelligent electric fan design proposal. This system take the m

4、onolithic integrated circuit as a core, applies Motorola electric field sensor MC33794 and acceleration MNA1260D, has provided the multi- positions protection for the ventilator, also has provided a more intellectualized

5、 management for the user.</p><p>　　This design uses the temperature intelligence control, enables the ventilator to be possible the sensation environment temperature, by adjusts the ventilator the rotational

6、 speed, achieves the better work effect. The user may choose this kind of intelligent velocity modulation the way, also may choose the manual hypothesis way to control the rotational speed. When chooses the manual hypoth

7、esis way, this function does not play the role. The intelligent illumination function, works as in the eveni</p><p>　　Key word: intelligent, electric fan, electric field sensor, acceleration</p><p

8、><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABSTRACTII</p><p><b>　　1 緒言１</b></p><p>　　1.1 課題背景１</p><p>　　1.2 課題研究的

9、目的和意義２</p><p>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究３</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的控制特點(diǎn)與性能要求３</p><p>　　2.2 系統(tǒng)概述３</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)５</b></p><p>　　3.1 Motorola單片機(jī)MC68HC908AP64

10、簡(jiǎn)介５</p><p>　　3.2MC33794控制模塊６</p><p>　　3.3 傾倒檢測(cè)電路（MMA1260D）１１</p><p>　　3.4 串口模擬通信電路１２</p><p>　　3.5 定時(shí)器電路１３</p><p>　　3.6 紅外收/發(fā)電路１３</p><p&g

11、t;　　3.7 電機(jī)控制電路１４</p><p>　　3.8 溫度探測(cè)電路１５</p><p>　　3.8.1 關(guān)于傳感器１５</p><p>　　3.8.2溫度傳感器DS18B20１６</p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)２０</b></p><p><b>　　4.1綜述

12、２０</b></p><p>　　4.1.1硬件層：２０</p><p>　　4.1.2硬件驅(qū)動(dòng)層：２０</p><p>　　4.1.3軟件驅(qū)動(dòng)層２１</p><p>　　4.1.4應(yīng)用層：２１</p><p>　　4.2軟件總體流程描述２１</p><p>　　4.3軟

13、件子模塊２３</p><p>　　4.3.1 MC33794軟件模塊２３</p><p>　　4.3.2 NMA1260D模塊２７</p><p>　　4.3.3電機(jī)控制模塊２８</p><p>　　4.3.4人機(jī)接口２９</p><p>　　4.3.5 紅外接收模塊３１</p><p&

14、gt;　　5 總結(jié)與展望３３</p><p><b>　　致謝３４</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)３５</p><p><b>　　附 錄３７</b></p><p><b>　　1 緒言</b></p><p>　　本章主要闡述了

15、智能電風(fēng)扇的研究背景，現(xiàn)狀，發(fā)展方向，明確的指出了制作智能電風(fēng)扇所用到的元器件，以及各個(gè)元器件的功能描述。</p><p><b>　　1.1 課題背景</b></p><p>　　電風(fēng)扇在我國(guó)，是80年代開(kāi)始興起的一種小型的家用電器，剛開(kāi)始它的功能單一，而且耗電量大。隨著技術(shù)的不斷更新，它的功能更加強(qiáng)大，更加趨于人性化。 </p><p&

16、gt;　　作為一種老式的家電，電風(fēng)扇具有價(jià)格便宜，擺放方便，體積輕巧等特點(diǎn)。由于大部分家庭消費(fèi)水平的限制，電風(fēng)作為扇作為一個(gè)成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市，以及鄉(xiāng)村將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)占有市場(chǎng)大部分份額。</p><p>　　面臨龐大的市場(chǎng)需要的同時(shí)，也要提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。使之在技術(shù)含量上有所提高，應(yīng)使風(fēng)扇不僅功能多樣，操作簡(jiǎn)便，而且更加安全可靠。本設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)作為該智能電風(fēng)扇系統(tǒng)的核心部分。&l

17、t;/p><p>　　在國(guó)際市場(chǎng)上，單片機(jī)產(chǎn)品的類(lèi)型很多。其中Intel公司的產(chǎn)品比較領(lǐng)先和占有較大銷(xiāo)售份額。在我國(guó)Intel公司MCS-48系列，MCS-51系列，MCS-96系列的各種機(jī)型用得最多，占主流地位。</p><p>　　隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的演進(jìn)，單片機(jī)的性能仍在快速提高。其生產(chǎn)工藝經(jīng)歷了PMOS，NMOS，HMOS，CMOS等各個(gè)階段，正朝CHMOS（高速型CMOS）工藝的

18、方向發(fā)展并繼續(xù)提高集成度；增大RAM，ROM容量；增多功能模塊；提高速度；降低功耗。</p><p><b>　　單片機(jī)的特點(diǎn):</b></p><p>　　單片機(jī)芯片的集成度很高，它將微型計(jì)算機(jī)的主要不見(jiàn)都集成在一塊芯片上，具有下列特點(diǎn)：</p><p>　　1.體積小，重量輕，價(jià)格便宜，耗電少。</p><p>　　

19、2.根據(jù)工控環(huán)境要求設(shè)計(jì)，且許多功能部件集成在芯片內(nèi)部，其信號(hào)通道受外界影響小，故可靠性高，抗干擾性能優(yōu)于采用一般的CPU。</p><p>　　3.控制功能強(qiáng)，運(yùn)行速度快。其結(jié)構(gòu)組成與指令系統(tǒng)都著重滿足工控要求。。有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令，有很強(qiáng)的位處理功能和I/O口邏輯操作功能.</p><p>　　4.片內(nèi)存儲(chǔ)器的容量不可能很大；引腳也嫌少，I/O引腳常不夠用，且兼第二功能以至第三

20、功能。但存儲(chǔ)器和I/O接口都易于擴(kuò)展。</p><p>　　人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，人民的社會(huì)活動(dòng)主要依靠對(duì)信息資源的開(kāi)發(fā)及獲取，傳輸與處理。傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的借口位置，即檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首。因此，傳感器成為感知，獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程要獲取的信息，都要通過(guò) 獲取并通過(guò)它轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號(hào)。所以傳感器的作用與地位就特別重要了。</p><p&

21、gt;　　若將計(jì)算機(jī)比喻為人的大腦，那么傳感器就可以比喻為人的感覺(jué)器官了?？梢栽O(shè)想，沒(méi)有功能正常而完美的感覺(jué)器官，不能迅速而準(zhǔn)確的采集與轉(zhuǎn)換欲獲得的外界信息，縱有再好的大腦也無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用?？茖W(xué)技術(shù)越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳感器的依賴(lài)性就越大。所以，20世紀(jì)80年代以來(lái)，世界各國(guó)都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)，備受重視。</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義</p><

22、p>　　面臨龐大的市場(chǎng)需要，需要提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。使之在技術(shù)含量上有所提高，應(yīng)使風(fēng)扇不僅功能多樣，操作簡(jiǎn)便，而且更加安全可靠。為此，在將要走出大學(xué)校門(mén)，撰寫(xiě)畢業(yè)論文之計(jì)，我選擇了《智能電風(fēng)扇》作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)的研究課題。大學(xué)學(xué)習(xí)期間，分別學(xué)習(xí)了《單片微機(jī)原理及其應(yīng)用》，《傳感器檢測(cè)及應(yīng)用技術(shù)》等課程，對(duì)單片機(jī)有一定的了解，特別是MCS-51系列的單片機(jī)的特點(diǎn)及其應(yīng)用非常熟悉；而對(duì)于傳感器的一些應(yīng)用也略知一二。所以，在設(shè)計(jì)智能

23、電風(fēng)扇的時(shí)候，給電風(fēng)扇賦予了更多人性化的設(shè)計(jì)，如安全保護(hù)，傾倒保護(hù)，智能照明等功能，使電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能，人性化的設(shè)計(jì)將大大提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　而且最主要的是通過(guò)智能的控制使得科技的應(yīng)用深入生活中,讓廣大的人民能享受到科技帶來(lái)的方便.</p><p>　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的研究 </p><p>　　2.1 系統(tǒng)的控制特

24、點(diǎn)與性能要求</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要目的是使普通的電風(fēng)扇的功能更加強(qiáng)大，使操作簡(jiǎn)單化，智能化，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)部分的功能：</p><p>　　1.溫度控制功能：電風(fēng)扇可以感知環(huán)境溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇 的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。用戶(hù)可以選擇這種智能的調(diào)速方式，也可以選擇手動(dòng)設(shè)定方式來(lái)控制轉(zhuǎn)速。當(dāng)選擇手動(dòng)設(shè)定方式時(shí)，該功能不發(fā)揮作用。</p><p>　　2.智

25、能照明功能：在晚間，當(dāng)用戶(hù)接近風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇能夠探測(cè)到人體的接近，從而啟動(dòng)微光照明，方便用戶(hù)操作并避免用戶(hù)和風(fēng)扇或其他物體 發(fā)生不必要的碰撞。</p><p>　　3.定時(shí)工作功能：該定時(shí)功能可以讓自己制定風(fēng)扇工作時(shí)間的長(zhǎng)短，以提供更人性化的服務(wù)。</p><p><b>　　2.2 系統(tǒng)概述</b></p><p>　　智能電風(fēng)扇主要由MCU，

26、接近檢測(cè)，傾倒檢測(cè)，溫度檢測(cè) </p><p>　　人機(jī)接口等主要部分組成：</p><p>　　1.MCU使用Motorola的8位單片機(jī)MC68HC908AP64。</p><p>　　2.接近檢測(cè)模塊使用Motorola的電場(chǎng)傳感器MC33794，利用電場(chǎng)成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體的檢測(cè)。</p><p>　　3.溫度檢測(cè)模塊使用DS18B20

27、,主要用來(lái)監(jiān)測(cè)室溫和電機(jī)溫度..</p><p>　　4.人機(jī)接口包括鍵盤(pán)模塊和LCD顯示模塊,實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇與用戶(hù)的信息交互.</p><p>　　其系統(tǒng)框圖如圖所示：</p><p>　　圖2.1 智能電風(fēng)扇系統(tǒng)框圖</p><p><b>　　3 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)對(duì)智

28、能電風(fēng)扇的控制，主要采用的是Motorola的8位單片機(jī)MC68HC908AP64和溫度傳感器，加速度傳感器。</p><p>　　3.1 Motorola單片機(jī)MC68HC908AP64簡(jiǎn)介</p><p>　　Motorola單片機(jī)MC68HC908AP64</p><p>　　在電風(fēng)扇開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，很多業(yè)界采用的都是專(zhuān)用的風(fēng)扇控制芯片，雖然它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是跟我們所

29、要設(shè)計(jì)的智能電風(fēng)扇相比，其計(jì)算能力就相差甚遠(yuǎn)了。在認(rèn)真分析了功能需求和成本限制的基礎(chǔ)上，我們決定選用Motorola單片機(jī)MC68HC908AP64作為本系統(tǒng)的核心控制部分，它具有以下特點(diǎn)：</p><p>　　較高的8MHZ總線頻率。</p><p>　　豐富的片內(nèi)資源：2K片內(nèi)RAM，62K片內(nèi)FLASH。</p><p>　　2路16位，雙通道的時(shí)鐘接口模塊。

30、</p><p>　　串行通信接口模塊，用于跟電場(chǎng)傳感器MC33794進(jìn)行串行通信。</p><p>　　串行外設(shè)接口，外接一74HC164串轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換芯片，與液晶屏連接。</p><p>　　8通道10位的A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換器。</p><p>　　8位鍵盤(pán)喚醒口：用于跟小鍵盤(pán)連接，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，控制電扇。</p><p&g

31、t;　　圖3.1 AP64 核心電路</p><p>　　MC33794控制模塊</p><p>　　MC33794控制模塊的控制芯片選用的是MC68HC908QY4，在保證了對(duì)MC33794很好的控制的同時(shí)，有效的控制了成本。</p><p>　　1.由于MC33794可以為外部電路提供5V的電壓，所以整個(gè)控制模塊只要一個(gè)12V的電壓電源即可。</p>

32、<p>　　2.MC33794是通過(guò)對(duì)外發(fā)射低頻的純正的正弦波來(lái)實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)成像的連接在R-OSC引腳上調(diào)整電阻可以對(duì)正弦波的頻率進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到最優(yōu)。</p><p>　　3.控制芯片MC68HC908QY4通過(guò)串口與主控模塊通信，采用雙通道RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)PTA0引腳來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串口模擬收發(fā)。</p><p>　　有關(guān)電場(chǎng)感應(yīng)器件MC33794</p>

33、<p>　　Motorola公司提供可產(chǎn)生及檢測(cè)低水平電場(chǎng)和功率并支持微控制器（MCU）的集成電路（IC）電場(chǎng)成像器件IC（MC33794）。設(shè)計(jì)工程師在需要非接觸探測(cè)和三維（3D）電場(chǎng)成像的嵌入式系統(tǒng)中使用MC33794，可減少系統(tǒng)所需器件和成本。這款I(lǐng)C支持微控制器及9個(gè)簡(jiǎn)單的電極。這些電極均可獨(dú)立使用，提供在微弱電場(chǎng)中物體的尺寸和位置等信息。</p><p>　　以前為了實(shí)現(xiàn)相同功能需要使用許

34、多分立器件，MC33794是為了替代這些分立器件而設(shè)計(jì)的。這款I(lǐng)C的應(yīng)用目標(biāo)包括電器、機(jī)器、汽車(chē)安全系統(tǒng)和使用人體感應(yīng)觸摸板輸入作為用戶(hù)接口的任何產(chǎn)品或者系統(tǒng).MC33794的工作原理如圖3.2.1所示。正弦波生成器與外接負(fù)載電阻配合產(chǎn)生120kHz的純正弦波，當(dāng)電極的電場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，相應(yīng)的電容值發(fā)生改變，測(cè)得的電壓與1/C成比例，即電容增加檢測(cè)的電壓減小。圖3.2.1中的檢波器和低通濾波器均在MC33794片內(nèi)，使用時(shí)只需接10nF電

35、容。</p><p>　　圖3.2.1 MC33794的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　MC33794的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.2.2所示，其特點(diǎn)如下：</p><p>　　1.最多可接9個(gè)電極，2個(gè)參考電極；</p><p>　　2.用屏蔽同軸電纜可遠(yuǎn)距離驅(qū)動(dòng)電極；</p><p>　　3.+5V調(diào)節(jié)器為外部電路供電</

36、p><p>　　4.ISO-9141物理層接口</p><p><b>　　5.燈驅(qū)動(dòng)輸出</b></p><p>　　6.看門(mén)狗和電源復(fù)位定時(shí)器</p><p>　　7.測(cè)量時(shí)臨界內(nèi)部接點(diǎn)比例縮放和選擇</p><p>　　8.由外部電阻產(chǎn)生無(wú)諧波的正弦波</p><p>　

37、　9.封裝形式：44HSOP, 54SOICW</p><p>　　圖3.2.2 MC33794結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　MC33794主要管腳的功能如下：</p><p>　　1.E1-E9是連接電極的管腳，用屏蔽的同軸電纜連接的電極是有方向的，每次選擇一個(gè)電極，測(cè)量它的電容，其它電極由內(nèi)部開(kāi)關(guān)自動(dòng)接地。</p><p>　　2.REF_

38、A、REF_B是參考值接入管腳，通常將已知電容值的電容接在這２個(gè)管腳上，但電容值不同，用A、B、C、D選通REF_A或REF_B。當(dāng)REF_A或REF_B不被選通時(shí)，它們不接地。</p><p>　　3.A、B、C、D用于選擇要電極，參見(jiàn)下表。</p><p>　　4.ISO_OUT管腳給MCU發(fā)送符合ISO-9141的5.0V邏輯值。</p><p>　　5.IS

39、O_IN管腳從MCU接收符合ISO-9141通訊接口的5.0V邏輯值。</p><p>　　6.ISO-9141管腳與ISO-9141總線相接，它提供驅(qū)動(dòng)，并檢測(cè)總線上的信號(hào)，為MCU提供總線電平到邏輯電平的轉(zhuǎn)換。</p><p>　　7.LP_CAP是低通濾波電容管腳，通常接10nF的電容。</p><p>　　8.LEVEL管腳用于測(cè)量選定電極的電壓，它與MCU

40、的模擬信號(hào)輸入管腳相連，連接在LP_CAP管腳的電容實(shí)現(xiàn)校正信號(hào)的濾波。</p><p>　　9.VDD_MON是VDD監(jiān)測(cè)管腳，VDD經(jīng)內(nèi)部電阻分壓使供給MCU的電壓值在ADC的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi), 它與MCU的模擬信號(hào)輸入管腳相連。</p><p>　　10.PWR_MON是VPWR監(jiān)測(cè)管腳，VPWR經(jīng)內(nèi)部電阻分壓使供給MCU的電壓值在ADC的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，它與MCU的模擬信號(hào)輸入管腳相連。&l

41、t;/p><p>　　11.PWR_MON是VPWR監(jiān)測(cè)管腳，VPWR經(jīng)內(nèi)部電阻分壓使供給MCU的電壓值在ADC的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，它與MCU的模擬信號(hào)輸入管腳相連。</p><p>　　12.LAMP_MON是LAMP_SENSE監(jiān)測(cè)管腳，LAMP_SENSE經(jīng)內(nèi)部電阻分壓使供給MCU的電壓值在ADC的轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，它與MCU的模擬信號(hào)輸入管腳相連。</p><p>　　13

42、.LAMP_SENSE管腳電壓被降低后送給LAMP_MON，它通常與LAMP_OUT管腳相連。</p><p>　　14.LAMP_CTRL是燈控制管腳，當(dāng)管腳是高電平時(shí)，燈是亮的。</p><p>　　LAMP_GND管腳提供燈電流的地，電流流進(jìn)LAMP_OUT，從此管腳流出。</p><p>　　表3.1 電極的選擇</p><p>&

43、lt;b>　　電極的選擇(續(xù))</b></p><p>　　15.LAMP_OUT是燈驅(qū)動(dòng)管腳，它為指示燈提供吸電流，燈的一端接電源正極，燈的另一端接此管腳，它能限制電流以便保護(hù)IC，同時(shí)在燈的開(kāi)和關(guān)的瞬間抑制浪涌。</p><p>　　16.WD_IN是看門(mén)狗輸入管腳。</p><p>　　17.IS_SHIELD是屏蔽驅(qū)動(dòng)禁止管腳，用于禁止屏蔽

44、信號(hào)，目的是判斷屏蔽信號(hào)是否工作正常，或者同軸屏蔽線是否斷開(kāi)。當(dāng)禁止了屏蔽信號(hào)，且屏蔽信號(hào)工作不正常，那么被測(cè)電容不會(huì)改變。</p><p>　　18.SHIELD是屏蔽驅(qū)動(dòng)管腳，它與電纜的屏蔽端相連，用于消除電纜電容。</p><p>　　19.R_OSC是振蕩器電阻管腳，電阻的一端接此管腳，另一端接地。電阻值決定MC33794的振蕩器頻率，最好讓它工作在120kHz。</p>

45、;<p>　　20.CLK管腳輸出方波，方波頻率與內(nèi)部振蕩器頻率相同，方波的邊沿與正弦波的峰值一致。</p><p>　　21.VPWR正電源輸入管腳，它接12V電源，它能將此電壓調(diào)節(jié)成5V(VCC)和8.5V(VDD)，為MCU和其它外部器件供電。 </p><p>　　MC33794與MCU的典型連接如圖3.2.3所示。值得一提的是，我們只需提供12V電源電壓，MCU使用

46、的5V電源由MC33794提供，MCU有８位AD即可。MC33794的電容測(cè)量范圍是０pF-100pF,當(dāng)使用８位的ADC時(shí)，分別率是0.4pF, 當(dāng)使用10位的ADC時(shí)，分別率是0.1pF。從圖３可以看出，MC33794使用非常方便，只需外界少量的電阻電容即可工作。同時(shí)MC33794對(duì)MCU的要求也不高，只需8位ADC和通用接口。</p><p>　　典型的測(cè)量方法是：首先測(cè)量已知電容值(REF_A和REF_B

47、)對(duì)應(yīng)的電壓，電容值通常選擇被測(cè)電極的最小值和最大值，一般在10pF-100pF之間。在圖４和圖５的應(yīng)用實(shí)例中，REF_A和REF_B分別接10pF和56pF。然后測(cè)量電極的電壓。用這種方法可以消除溫度和感應(yīng)時(shí)間變化產(chǎn)生的影響。</p><p>　　MC68HC908GR8片內(nèi)有6個(gè)8位的ADC、１個(gè)SCI和最多21個(gè)I/O接口。用SCI與PC機(jī)進(jìn)行串行通信，可以將測(cè)量結(jié)果傳送給PC機(jī)，做進(jìn)一步的分析和處理。此應(yīng)

48、用實(shí)例中沒(méi)有接指示燈和ISO9141，如果要使用指示燈和ISO9141，可以連接LSP2-LSP4。若要與其他MCU進(jìn)行SPI通信可以連接JP1。如果要使用MC33794的CLK和WD_IN，可以連接JP2。如圖3.2.3所示。</p><p>　　圖3.2.3 MC33794與微控制器連接</p><p>　　MC33794控制模塊的控制芯片選用的是MC68HC908QY4，在保證了對(duì)M

49、C33794很好控制的同時(shí)，有效的控制了成本。</p><p>　　1.MC33794可以為外部電路提供5V的電壓，所以整個(gè)控制模塊只要一個(gè)12V的電源電壓即可。</p><p>　　2.MC33794是通過(guò)對(duì)外發(fā)射 低頻的純正的正弦波來(lái)實(shí)現(xiàn)電場(chǎng)成像的，連接在R-OSC引腳上調(diào)整電阻可以對(duì)正弦波的頻率進(jìn)行調(diào)整 ，以達(dá)最優(yōu)。</p><p>　　3.控制芯片MC68H

50、C908QY4通過(guò)串口與主控制模塊通信，采用雙通道RS232電平轉(zhuǎn)換芯片，通過(guò)PTAO引腳來(lái)單線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的串口模擬收發(fā)。</p><p>　　3.3 傾倒檢測(cè)電路（MMA1260D）</p><p>　　本電路采用Motorola 的加速度傳感器芯片MMA1260D，為了測(cè)量加速度傳感器芯片的輸出電壓，我們將Volt 引腳與AP64 的A/D 口連接。管腳之間接一個(gè)電阻和電容，起濾波作用

51、，以減小時(shí)鐘噪聲。電源與地之間的接一個(gè)0.01uF 的電容用于去耦。同時(shí)盡可能縮短了MMA1260D 與AP64 的距離。我們將MMA1260D 豎直的固定在風(fēng)扇機(jī)身，當(dāng)風(fēng)扇正常工作時(shí)，MMA1260D 測(cè)得的加速度為0，而當(dāng)機(jī)身傾倒時(shí)，MMA1260D 測(cè)得的加速度將增大，由于加速度與輸出電壓成正比，則AP64 通過(guò)A/D 端口得到的電壓值也會(huì)發(fā)生變化（根據(jù)傾倒方向的不同，測(cè)得的加速度值也會(huì)不同），然后將對(duì)應(yīng)的電壓值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角度值

52、，進(jìn)行判斷，即</p><p>　　實(shí)現(xiàn)了傾倒檢測(cè)。如圖3.3所示。</p><p>　　圖3.3 MMA1260D 連接電路</p><p>　　3.4 串口模擬通信電路</p><p>　　主控模塊和MC33794模塊的通信采用的是串口通信。在AP64端，可以通過(guò)SCI模塊輕松實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的串口數(shù)據(jù)的收發(fā)，而MC33794控制模塊端則不存在

53、對(duì)應(yīng)的SCI模塊，這樣就需要一定的硬件電路來(lái)保證對(duì)串口通信的正確模擬，同時(shí)也為軟件上實(shí)現(xiàn)高低電平的發(fā)送提供了基礎(chǔ)。</p><p>　　串口發(fā)送，發(fā)送“1”時(shí)，將PTA0設(shè)置為輸入，PTA0引腳為+5V，與Vcc等電勢(shì)，則RS232發(fā)送輸出端T1為邏輯“1”；發(fā)送“0”時(shí)，將PTA0設(shè)置為輸出，RS232發(fā)送端的電壓值應(yīng)該為1/（1+10）V，即0.45V。</p><p>　　串口接收，

54、接收“1”時(shí)，RS232的接收輸出端引腳為邏輯“1”，則PTA0輸入為邏輯“1”；接收“0”時(shí)，RS232的接收輸出端引腳為邏輯“0”，則PTA0輸入為邏輯“0”。</p><p>　　MC33794控制模塊串口通信電路如下圖3.4所示：</p><p>　　圖3.4 MC33794控制模塊串口通信電路</p><p><b>　　3.5 定時(shí)器電路<

55、;/b></p><p>　　采用MAXIM公司DS1302低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘新片為本系統(tǒng)提供時(shí)間，它可以對(duì)年，月，日，周，時(shí)，分，秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。DS1302可以雙電源供電，使用電池作為第二供電電源，保證了在系統(tǒng)不供電的情況下長(zhǎng)時(shí)間維持時(shí)鐘的正常工作。DS1302的電路圖如下圖3.5所示：</p><p>　　圖3.5 DS1302的電路圖</p>

56、<p>　　3.6 紅外收/發(fā)電路</p><p>　　使用TC9148 編碼芯片將按鍵信號(hào)調(diào)制在38KHz 的載波信號(hào)上通過(guò)三極管放大后發(fā)射出去。如圖3.6.1所示。</p><p>　　圖3.6.1 紅外信號(hào)發(fā)射電路</p><p>　　紅外接收電路采取紅外接收器件HS0038，通過(guò)系統(tǒng)的輸入捕捉接收紅外遙控信號(hào)。如圖3.6.2所示。</p&g

57、t;<p>　　圖3.6.2 紅外信號(hào)接收電路</p><p>　　3.7 電機(jī)控制電路</p><p>　　由CPU來(lái)控制信號(hào)經(jīng)光電耦合器TLP521-4耦合后，接可控硅MAC-97的門(mén)極，以控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。如圖3.7所示。</p><p>　　3.7 電機(jī)控制電路</p><p>　　3.8 溫度探測(cè)電路</p>

58、<p>　　3.8.1 關(guān)于傳感器</p><p><b>　　一. 傳感器的組成</b></p><p>　　傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。但是由于傳感器輸出信號(hào)一般都很微弱，需要有信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路將其放大或變換為容易傳輸，處理，記錄和顯示的形式。隨著半導(dǎo)體器件與集成技術(shù)在傳感器中的應(yīng)用，傳感器的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換可以安裝在傳感器的殼體里或與敏感元件一

59、起集成在同一芯片上。因此，信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路以及所需電源都應(yīng)作為傳感器的組成部分。常見(jiàn)的信號(hào)調(diào)節(jié)與轉(zhuǎn)換電路有放大器，電橋，震蕩器，電荷放大器等，他們分別與響應(yīng)的傳感器相配合。</p><p>　　二. 傳感器的作用和地位 </p><p>　　人類(lèi)社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，人民的社會(huì)活動(dòng)主要依靠對(duì)信息資源的開(kāi)發(fā)及獲取，傳輸與處理。傳感器處于研究對(duì)象與測(cè)試系統(tǒng)的借口位置，即檢測(cè)與控制系統(tǒng)之首。因

60、此，傳感器成為感知，獲取與檢測(cè)信息的窗口，一切科學(xué)研究與自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程要獲取的信息，都要通過(guò) 獲取并通過(guò)它轉(zhuǎn)換為容易傳輸與處理的電信號(hào)。所以傳感器的作用與地位就特別重要了。</p><p>　　若將計(jì)算機(jī)比喻為人的大腦，那么傳感器就可以比喻為人的感覺(jué)器官了?？梢栽O(shè)想，沒(méi)有功能正常而完美的感覺(jué)器官，不能迅速而準(zhǔn)確的采集與轉(zhuǎn)換欲獲得的外界信息，縱有再好的大腦也無(wú)法發(fā)揮其應(yīng)有的作用。科學(xué)技術(shù)越發(fā)達(dá)，自動(dòng)化程度越高，對(duì)傳

61、感器的依賴(lài)性就越大。所以，20世紀(jì)80年代以來(lái)，世界各國(guó)都將傳感器技術(shù)列為重點(diǎn)發(fā)展的高技術(shù)，備受重視。</p><p>　　3.8.2溫度傳感器DS18B20</p><p>　　單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20采用一線總線接口，大大節(jié)省了系統(tǒng)的I/O資源。</p><p>　　DS18B20是DALLAS公司生產(chǎn)的一線式數(shù)字溫度傳感器，具有3引腳TO－92小體積封

62、裝形式；溫度測(cè)量范圍為－55℃～＋125℃,可編程為9位～12位A/D轉(zhuǎn)換精度，測(cè)溫分辨率可達(dá)0.0625℃，被測(cè)溫度用符號(hào)擴(kuò)展的16位數(shù)字量方式串行輸出；其工作電源既可在遠(yuǎn)端引入，也可采用寄生電源方式產(chǎn)生；多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)到3根或2根線上，CPU只需一根端口線就能與諸多DS18B20通信，占用微處理器的端口較少，可節(jié)省大量的引線和邏輯電路。以上特點(diǎn)使DS18B20非常適用于遠(yuǎn)距離多點(diǎn)溫度檢測(cè)系統(tǒng)。</p>&l

63、t;p>　　DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　DS18B20內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.8.1所示，主要由4部分組成：64位ROM、溫度傳感器、非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器。DS18B20的管腳排列如圖3.5.2所示，DQ為數(shù)字信號(hào)輸入／輸出端；GND為電源地；VDD為外接供電電源輸入端（在寄生電源接線方式時(shí)接地，見(jiàn)圖3.8.2）。</p><p>　　ROM中的64

64、位序列號(hào)是出廠前被光刻好的，它可以看作是該DS18B20的地址序列碼，每個(gè)DS18B20的64位序列號(hào)均不相同。64位ROM的排的循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC=X8＋X5＋X4＋1）。ROM的作用是使每一個(gè)DS18B20都各不相同，這樣就可以實(shí)現(xiàn)一根總線上掛接多個(gè)DS18B20的目的。</p><p>　　圖3.9.1 DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖3.8.2 DS18B20的

65、管腳排列</p><p>　　DS18B20中的溫度傳感器完成對(duì)溫度的測(cè)量，用16位符號(hào)擴(kuò)展的二進(jìn)制補(bǔ)碼讀數(shù)形式提供，以0.0625℃/LSB形式表達(dá)，其中S為符號(hào)位。例如＋125℃的數(shù)字輸出為07D0H，＋25.0625℃的數(shù)字輸出為0191H，－25.0625℃的數(shù)字輸出為FF6FH，－55℃的數(shù)字輸出為FC90H。 </p><p><b>　　溫度值低字節(jié)</b&g

66、t;</p><p><b>　　MSBLSB </b></p><p><b>　　溫度值高字節(jié)</b></p><p>　　高低溫報(bào)警觸發(fā)器TH和TL、配置寄存器均由一個(gè)字節(jié)的EEPROM組成，使用一個(gè)存儲(chǔ)器功能命令可對(duì)TH、TL或配置寄存器寫(xiě)入。其中配置寄存器的格式如下： </p><p>&

67、lt;b>　　MSBLSB </b></p><p>　　R1、R0決定溫度轉(zhuǎn)換的精度位數(shù)：R1R0=“00”，9位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為93.75ms；R1R0=“01”，10位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為187.5ms；R1R0=“10”，11位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為375ms；R1R0=“11”，12位精度，最大轉(zhuǎn)換時(shí)間為750ms；未編程時(shí)默認(rèn)為12位精度。</p><p>

68、　　高速暫存器是一個(gè)9字節(jié)的存儲(chǔ)器。開(kāi)始兩個(gè)字節(jié)包含被測(cè)溫度的數(shù)字量信息；第3、4、5字節(jié)分別是TH、TL、配置寄存器的臨時(shí)拷貝，每一次上電復(fù)位時(shí)被刷新；第6、7、8字節(jié)未用，表現(xiàn)為全邏輯1；第9字節(jié)讀出的是前面所有8個(gè)字節(jié)的CRC碼，可用來(lái)保證通信正確。</p><p>　　DS18B20的工作時(shí)序</p><p>　　DS18B20的一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM操作指令→存儲(chǔ)器操

69、作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序。</p><p>　　DS18B20與單片機(jī)的典型接口設(shè)計(jì)</p><p>　　圖3.8.3以MCS－51系列單片機(jī)為例，畫(huà)出了DS18B20與微處理器的典型連接。圖3.8.3（a）中DS18B20采用寄生電源方式，其VDD和GND端均接地，圖3.8.3（b）中DS18B20采用外接電源方式，其VDD端用3V～5.5V電源供電。&

70、lt;/p><p>　　假設(shè)單片機(jī)系統(tǒng)所用的晶振頻率為12MHz，根據(jù)DS18B20的初始化時(shí)序、寫(xiě)時(shí)序和讀時(shí)序，分別編寫(xiě)了3個(gè)子程序：INIT為初始化子程序，WRITE為寫(xiě)（命令或數(shù)據(jù)）子程序，READ為讀數(shù)據(jù)子程序，所有的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)均由最低位開(kāi)始。</p><p>　?。╝）寄生電源工作方式</p><p>　?。╞）外接電源工作方式</p><p

71、>　　圖3.8.3 DS18B20與微處理器的連接圖</p><p>　　主機(jī)控制DS18B20完成溫度轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過(guò)三個(gè)步驟：初始化、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。必須先啟動(dòng)DS18B20開(kāi)始轉(zhuǎn)換，再讀出溫度轉(zhuǎn)換值。假設(shè)接一單元，再按照溫度值字節(jié)的表示格式及其符號(hào)位，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的變換即可得到實(shí)際。 </p><p><b>　　溫度探測(cè)電路</b></p&

72、gt;<p>　　單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20 采用一線總線接口，大大節(jié)省了系統(tǒng)的I/O 資源。如圖3.8.4所示。</p><p>　　圖3.8.4 溫度傳感器DS18B20 電路</p><p><b>　　4軟件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　4.1綜述</b></p>&l

73、t;p>　　系統(tǒng)是在MC-51的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，但為了能夠后的更好的可移植性，我們將系統(tǒng)設(shè)計(jì)分層結(jié)構(gòu)。如圖所示4.1所示：</p><p>　　圖4.1 軟件層次結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　4.1.1硬件層：</b></p><p>　　硬件層是指具體的CPU以及所使用的各種外設(shè)，這是所有設(shè)計(jì)的物理基礎(chǔ)。一般情況下，硬件層是直接通過(guò)各

74、個(gè)寄存器和物理地址來(lái)和其他部分?jǐn)?shù)據(jù)和信息交互的。每一寄存器和地址的意義與作用都是相對(duì)固定的。</p><p>　　4.1.2硬件驅(qū)動(dòng)層：</p><p>　　對(duì)于我們的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只有硬件驅(qū)動(dòng)層才是與真實(shí)硬件打交道的部分。我們利用硬件驅(qū)動(dòng)層來(lái)寫(xiě)有效讀寫(xiě)營(yíng)建曾提供的各種內(nèi)外設(shè)和外外設(shè)。</p><p>　　對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)而言，由于存在干擾等因素，某一個(gè)時(shí)刻的采樣值并不一定

75、就是我們所要的數(shù)據(jù)，甚至有可能與真實(shí)數(shù)據(jù)之間有相當(dāng)大的差異。硬件驅(qū)動(dòng)層就是負(fù)責(zé)從硬件層獲得數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)有效判斷的一個(gè)軟件層。對(duì)于不同數(shù)據(jù)，硬件驅(qū)動(dòng)層可能使用平均，加窗等不同的方法進(jìn)行處理。而對(duì)于軟件驅(qū)動(dòng)層產(chǎn)生的終態(tài)來(lái)說(shuō)，硬件驅(qū)動(dòng)層可根據(jù)實(shí)際情況，依照不同的要求轉(zhuǎn)化為對(duì)硬件層的處理時(shí)序。通過(guò)這一層的處理，我們一方面獲得了所要的數(shù)據(jù)，另一反面，也將上一層軟件層同真實(shí)物理層相隔離。</p><p>　　4.1.3軟件

76、驅(qū)動(dòng)層</p><p>　　硬件驅(qū)動(dòng)層負(fù)責(zé)讀寫(xiě)各種外設(shè)，但是這些數(shù)據(jù)并不一定能夠直接使用，絕大部分都是需要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化。軟件驅(qū)動(dòng)層就是負(fù)責(zé)這個(gè)事物的。也就是說(shuō)軟件驅(qū)動(dòng)層完成的是將硬件驅(qū)動(dòng)層獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)和將應(yīng)用層生成的控制邏輯轉(zhuǎn)化為實(shí)際硬件的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的工作。從某種意義上說(shuō)，已經(jīng)將應(yīng)用層同實(shí)際硬件的使用相隔離。達(dá)到最低的耦合性。</p><p><b>　　

77、4.1.4應(yīng)用層：</b></p><p>　　根據(jù)軟件驅(qū)動(dòng)層的數(shù)據(jù)結(jié)束，在一定的運(yùn)行邏輯支配下對(duì)軟件驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行操縱，以達(dá)到對(duì)實(shí)際硬件的控制。</p><p>　　4.2軟件總體流程描述</p><p>　　在主程序初始化之后，開(kāi)始反復(fù)檢測(cè)各模塊相關(guān)部分的緩沖區(qū)標(biāo)志，如果緩沖區(qū)標(biāo)志置位，說(shuō)明有相應(yīng)的數(shù)據(jù)需要處理，然后主程序調(diào)用響應(yīng)的處理子模塊，對(duì)于電場(chǎng)傳

78、感器，當(dāng)檢測(cè)到有異常情況的時(shí)候，實(shí)時(shí)的通過(guò)串口中斷之程序?qū)?shù)據(jù)傳給主程序，同時(shí)置電場(chǎng)緩沖區(qū)標(biāo)志。然后主程序在反復(fù)檢測(cè)的過(guò)程中，檢測(cè)到電場(chǎng)緩沖區(qū)標(biāo)志被置位，將調(diào)用對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)處理 子模塊進(jìn)行響應(yīng)的處理。</p><p>　　對(duì)于加速度傳感器和溫度傳感器，我們采用定時(shí)采集數(shù)據(jù)的方法，在定時(shí)中斷子程序中，采集相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行判斷，如果是異常數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)保存在系統(tǒng)緩沖區(qū)，同時(shí)置對(duì)應(yīng)的緩沖區(qū)標(biāo)志。然后主程序?qū)?huì)調(diào)用相應(yīng)的

79、子程序進(jìn)行處理。軟件主流程圖見(jiàn)下頁(yè)圖4.2所示。</p><p>　　當(dāng)有按鍵按下的時(shí)候，采用鍵盤(pán)中斷子程序掃描相應(yīng)的鍵盤(pán)碼，然后發(fā)給主程序，置對(duì)應(yīng)的鍵盤(pán)按鍵標(biāo)志位。在主程序中，當(dāng)有鍵盤(pán)按下的時(shí)候，調(diào)用對(duì)應(yīng)的鍵盤(pán)處理子程序。</p><p>　　4.2 軟件主流程圖</p><p><b>　　4.3軟件子模塊</b></p>&

80、lt;p>　　4.3.1 MC33794軟件模塊</p><p>　　程序在正確初始化之后，對(duì)于每一個(gè)電極，要先獲得電極的基準(zhǔn)A/D值，用來(lái)作為后續(xù)的比較標(biāo)準(zhǔn)。在計(jì)算電極基準(zhǔn)A/D值的時(shí)候，沒(méi)有直接應(yīng)用原始的單個(gè)A/D轉(zhuǎn)換值，而是在等待A/D轉(zhuǎn)換穩(wěn)定之后，每隔一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換周期采樣一次A/D值，計(jì)算到5次采樣的平均值，作為基準(zhǔn)A/D值。然后，定時(shí)的對(duì)當(dāng)前的A/D值進(jìn)行采樣，并與先前得到的基準(zhǔn)A/D值進(jìn)行比較

81、，如果超出閾值α（閾值可以根據(jù)需求和經(jīng)驗(yàn)值自己定），則置對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位為告警狀態(tài)，否則置標(biāo)志位正常的狀態(tài)。</p><p>　　由于循環(huán)檢測(cè)過(guò)場(chǎng)中，涉及到電極的切換，每次電極切換后，A/D轉(zhuǎn)換會(huì)在一小段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致讀取的A/D值異常。所以，我們?cè)诿看无D(zhuǎn)換電極后，延時(shí)一段時(shí)間T，T的選擇既要保證實(shí)時(shí)性，又要保證正確性，具體數(shù)據(jù)根據(jù)程序的多次運(yùn)行實(shí)驗(yàn)獲得。MC33794采樣模塊軟件程序流程圖見(jiàn)圖4.3.1所示。

82、</p><p><b>　　Y</b></p><p>　　圖4.3.1 軟件主流程圖</p><p>　　對(duì)當(dāng)前的A/D值進(jìn)行采樣，并與先前得到的基準(zhǔn)A/D值進(jìn)行比較，如果超出閾值α（閾值可以根據(jù)需求和經(jīng)驗(yàn)值自己定），則置對(duì)應(yīng)的標(biāo)志位為告警狀態(tài)，否則置標(biāo)志位正常的狀態(tài)。</p><p>　　圖 4.3.2 MC33

83、794采樣模塊軟件程序流程圖 </p><p>　　由于循環(huán)檢測(cè)過(guò)場(chǎng)中，涉及到電極的切換，每次電極切換后，A/D轉(zhuǎn)換會(huì)在一小段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生擾動(dòng)，導(dǎo)致讀取的A/D值異常。所以，我們?cè)诿看无D(zhuǎn)換電極后，延時(shí)一段時(shí)間T，T的選擇既要保證實(shí)時(shí)性，又要保證正確性，具體數(shù)據(jù)根據(jù)程序的多次運(yùn)行實(shí)驗(yàn)獲得。MC33794采樣模塊軟件程序流程圖見(jiàn)圖4.3.2</p><p>　　在主控模塊端，如果MC33794數(shù)

84、據(jù)緩沖區(qū)標(biāo)志置位，表明有異常情況發(fā)生，主程序會(huì)進(jìn)行響應(yīng)的處理。另外，MC33794的控制模塊與主控模塊之間的串口通信，采用雙線直接方式。在MC33794端，由于沒(méi)有SCI模塊，所以要由軟件來(lái)模擬RS232串口通信。MC33794控制模塊的內(nèi)部始終頻率是</p><p>　　圖4.3.2MC33794串口模擬通信流程圖</p><p>　　2.4576MHz，即每個(gè)總線周期是0.4.69us

85、這樣對(duì)于波特率為9600的串口通信，每一個(gè)位時(shí)（bit time）就是256個(gè)周期。如圖4.3.2所示。</p><p>　　4.3.2 NMA1260D模塊</p><p>　　因?yàn)镹MA1260D主要根據(jù)輸出電壓值進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)其豎直放置的時(shí)候，加速度為0，其輸出電壓為2.5V，此時(shí)傾斜角度為零;12位轉(zhuǎn)換精度，外接供電電源， 子程序GETWD讀取的溫度值高位字節(jié)送WDMSB單

86、元，低位字節(jié)送WDLSB向放置的時(shí)候，將會(huì)有一個(gè)g的加速度，輸出電壓為3.7V；而當(dāng)反向放置的時(shí)候，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)-g的加速度，輸出電壓為1.3V。這兩種情況下都認(rèn)為傾斜角為90度。所以，我們根據(jù)其不同的輸出電壓換成對(duì)應(yīng)的加速度值，用以判斷傾斜的角度。NMA1260D模塊的設(shè)計(jì)采用三層結(jié)構(gòu)：硬件驅(qū)動(dòng)層，軟件驅(qū)動(dòng)層，以及應(yīng)用層。硬件驅(qū)動(dòng)層：主要負(fù)責(zé)與硬件通信，負(fù)責(zé)A/D口數(shù)據(jù)的測(cè)量。然后提供給軟件驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行處理。</p>&l

87、t;p>　　軟件驅(qū)動(dòng)層：這一層是硬件驅(qū)動(dòng)層與應(yīng)用層的中間層。它從緩沖區(qū)取出硬件驅(qū)動(dòng)所要讀取的數(shù)據(jù)，然后轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的角度。</p><p>　　應(yīng)用層：軟件驅(qū)動(dòng)層提供給應(yīng)用層加速度傳感器的傾斜角度，應(yīng)用層根據(jù)此傾斜角度判斷是否需要停止電機(jī)工作。在系統(tǒng)工作以后，首先會(huì)對(duì)</p><p><b>　　Y </b></p><p><b&g

88、t;　　N</b></p><p>　　圖4.3.3MMA1260D軟件流程圖</p><p>　　NMA1260D初始化，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入正式狀態(tài)以后，我們就可以通過(guò)此加速度傳感器，進(jìn)行傾斜檢測(cè)。其數(shù)據(jù)采集流程圖如圖4.3.3所示。</p><p>　　4.3.3電機(jī)控制模塊</p><p>　　電機(jī)涉及到轉(zhuǎn)速和擺頭兩個(gè)方面。因?yàn)槭褂?/p>

89、標(biāo)準(zhǔn)遙控風(fēng)扇的電機(jī)組，所以擺頭是由一個(gè)獨(dú)立的電機(jī)來(lái)控制的，而風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速則由主機(jī)上的3根分別為高,中，低的電源線控制。在此基礎(chǔ)上我們通過(guò)軟件對(duì)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行精細(xì)的控制，以實(shí)現(xiàn)多種風(fēng)類(lèi)型。對(duì)于各種風(fēng)類(lèi)型我們依照如下定義：正常的芯片，使用默認(rèn)的12位轉(zhuǎn)換精度，外接供電電源,子程序GETWD讀取的溫度值高位字節(jié)送WDMSB單元，低位字節(jié)送WDLSB風(fēng)：風(fēng)扇按設(shè)定之強(qiáng)，中，弱風(fēng)互速運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p><b>

90、　　Y</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　圖4.3.4電機(jī)控制軟件流程圖</p><p>　　自然風(fēng)：風(fēng)扇馬達(dá)按預(yù)編電腦程序作不規(guī)則運(yùn)轉(zhuǎn)，配合風(fēng)速鍵之設(shè)定，可分強(qiáng)自然風(fēng)，中自然風(fēng)，弱自然風(fēng)，模仿大自然之風(fēng)吹效果，令風(fēng)量更柔和更舒服。</p><p>　　睡眠風(fēng)：風(fēng)扇馬達(dá)進(jìn)入自

91、然風(fēng)電腦程序控制，其原理是人體的體溫會(huì)在睡眠后慢慢下降。風(fēng)扇的風(fēng)量亦會(huì)慢慢減弱，以免入睡后著涼，其減弱規(guī)律如下：</p><p>　　當(dāng)最初設(shè)定為強(qiáng)風(fēng)是，風(fēng)扇按強(qiáng)自然風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)，后轉(zhuǎn)為中自然風(fēng)，半小時(shí)后再變?yōu)槿踝匀环愿?，直至預(yù)置時(shí)間結(jié)束，或被關(guān)掉為止；當(dāng)最初設(shè)定為中時(shí)，風(fēng)扇按中自然風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)半小時(shí)，轉(zhuǎn)為弱自然風(fēng)，直至預(yù)置時(shí)間結(jié)束，或被關(guān)掉為止；當(dāng)最初設(shè)定為弱自然風(fēng)時(shí)，風(fēng)扇按弱自然風(fēng)運(yùn)轉(zhuǎn)，直至預(yù)置時(shí)間結(jié)束，或被關(guān)點(diǎn)為

92、止。如圖4.3.4所示。</p><p>　　從軟件層角度來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)前一刻的風(fēng)扇狀態(tài)以及用戶(hù)的輸入來(lái)確定當(dāng)前時(shí)刻所要輸出的風(fēng)類(lèi)型和風(fēng)速。</p><p>　　從軟件驅(qū)動(dòng)層角度來(lái)說(shuō)，就是根據(jù)軟件層確定的當(dāng)前時(shí)刻風(fēng)類(lèi)型和風(fēng)速量化所要輸出的風(fēng)速值。</p><p>　　從硬件驅(qū)動(dòng)層角度來(lái)說(shuō)，對(duì)于風(fēng)速轉(zhuǎn)速的控制，最終是3根高中低線的選通以及各線上可控硅導(dǎo)通時(shí)間的控制，也

93、就是說(shuō)，將軟件驅(qū)動(dòng)層量化出的風(fēng)速值。轉(zhuǎn)換成3根高中低線的選通以及選通的線上可控硅的導(dǎo)通時(shí)間。</p><p><b>　　4.3.4人機(jī)接口</b></p><p>　　本部分功能主要便于用戶(hù)使用電風(fēng)扇，使用戶(hù)只要簡(jiǎn)單的操作，就能實(shí)現(xiàn)需要的全部功能，主要有以下幾個(gè)方面組成：</p><p><b>　　鍵盤(pán)操作模塊</b>

94、</p><p>　　在電風(fēng)扇底座部分也有一個(gè)3*3小鍵盤(pán)，按鍵功能分配如圖4.3.5所示：</p><p>　　圖4.3.5風(fēng)扇控制面板示意圖</p><p>　　可以進(jìn)行風(fēng)的強(qiáng)度，類(lèi)型，定時(shí)等系統(tǒng)設(shè)置。與之對(duì)應(yīng)的是鍵盤(pán)掃描處理模塊?；舅枷肴缦拢?lt;/p><p>　　如果有按鍵按下，中斷處理子程序首先進(jìn)行掃描按鍵，得到對(duì)應(yīng)的正確的鍵盤(pán)掃描

95、碼，然后根據(jù)鍵盤(pán)掃描碼得到對(duì)應(yīng)的按鍵號(hào)，置有按鍵標(biāo)志，并將按鍵號(hào)保持在全局變量中。</p><p>　　系統(tǒng)不停的判斷有按鍵標(biāo)志，如果沒(méi)有則跳過(guò)，如果有按鍵按下，則進(jìn)行響應(yīng)的按鍵處理，同時(shí)實(shí)時(shí)的在液晶顯示，并將最終結(jié)果反饋到系統(tǒng)各部分。</p><p>　　對(duì)應(yīng)的鍵盤(pán)處理過(guò)程的軟件流程圖如圖4.3.6所示。</p><p>　　4.3.6 鍵盤(pán)處理模塊軟件流程圖&l

96、t;/p><p>　　4.3.5 紅外接收模塊</p><p>　　紅外遙控是目前家用電器中用得較多的遙控方式。在了解紅外線遙控之前，先得了解什么是紅外線。我們知道，人的眼睛能看到的可見(jiàn)光按波長(zhǎng)從長(zhǎng)到短排列，依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。其中紅光的波長(zhǎng)范圍是0.62～0.76m的波長(zhǎng)范圍為0.38～0.6m。比紫光波長(zhǎng)還短的光叫紫外線,比紅光波長(zhǎng)還長(zhǎng)的光叫紅外線。</p>&

97、lt;p>　　紅外線是一種看不見(jiàn)的光線，因其在整個(gè)電磁波譜中處在可見(jiàn)光（紅光）外側(cè)而得名。他介于可見(jiàn)光和微波之間，既有可見(jiàn)光的性質(zhì)，又有微波的某些特性，廣泛用在遙控和傳輸設(shè)備上，其主要優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　（1）具有較高的傳播速度，不會(huì)產(chǎn)生因干涉、空間反射以及雙折射等作用而出現(xiàn)的干擾；</p><p>　?。?）傳播中不會(huì)產(chǎn)生畸變?cè)胍簦?lt;/p><p>

98、;　?。?）在高峰值功率情況下所需的功率較??；</p><p>　?。?）采用一定的調(diào)制方法可以有高的干擾性；</p><p>　?。?）在僅有一個(gè)載波頻率的情況下可以有高的穩(wěn)定性。</p><p>　　正因?yàn)榧t外線傳輸有上述一系列優(yōu)點(diǎn)，因此獲得了很大的發(fā)展。</p><p>　　借助于紅外線具有直線傳播的特性，利用紅外傳感器具有靈敏度高、響

99、應(yīng)速度快和光譜范圍窄的性能，同時(shí)利用單片機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、可靠性高、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)、速度快、功耗小、成本低的特點(diǎn)，可以制作靈敏度高、抗干擾性能優(yōu)良的紅外遙控裝置。由于紅外線遙控器具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而，繼彩電、錄音機(jī)、音響設(shè)備、空調(diào)機(jī)以及玩具等其他小型電器裝置也紛紛采用紅外線遙控。工業(yè)設(shè)備中，在高壓、輻射、有毒氣體、粉塵等環(huán)境下，采用紅外線遙控不僅安全可靠，而且能有效地隔離電氣干擾。下面就紅外遙控技術(shù)的特點(diǎn)做下簡(jiǎn)單

100、的介紹。</p><p>　　紅外遙控技術(shù)是一種利用紅外線進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信的技術(shù)，其相應(yīng)的軟件和硬件技術(shù)都已比較成熟。它在技術(shù)上的主要優(yōu)點(diǎn)是：</p><p>　　1、無(wú)需專(zhuān)門(mén)申請(qǐng)?zhí)囟l率的使用執(zhí)照；</p><p>　　2、具有移動(dòng)通信設(shè)備所必需的體積小、功率低的特點(diǎn)；</p><p>　　3、傳輸速率適合于家庭和辦公室使用的網(wǎng)絡(luò)；</

101、p><p>　　4、信號(hào)無(wú)干擾，傳輸準(zhǔn)確度高；</p><p>　　5、成本低廉。它的缺點(diǎn)是：由于它是一種視距傳輸技術(shù)，采用點(diǎn)到點(diǎn)的連接，具有方向性，兩個(gè)設(shè)備之間如果傳輸數(shù)據(jù)，中間就不能有阻擋物;而且通訊距離較短，此外紅外LED不是一種十分耐用的器件。</p><p>　　紅外接收軟件使用輸入捕捉中斷處理紅外遙控信號(hào)，根據(jù)不同的紅外編碼，可以完成調(diào)節(jié)風(fēng)速，風(fēng)型，時(shí)間，照

102、明等功能。紅外輸入捕捉中斷模塊的流程圖如圖4.3.7所示。</p><p>　　4.3.7 紅外中斷服務(wù)程序流程圖</p><p><b>　　5 總結(jié)與展望</b></p><p>　　本文主要完成了如下工作：</p><p>　　1.分析了電風(fēng)扇在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上所處的地位，以及我所設(shè)計(jì)研究的智能電風(fēng)扇主要功能與作用。&l

103、t;/p><p>　　2.從解決智能電風(fēng)扇溫度控制入手，討論了溫度傳感器在本設(shè)計(jì)中的作用與地位。</p><p>　　3.從解決智能電風(fēng)扇多功能安全保護(hù)入手，討論了電場(chǎng)傳感器的功能與作用。</p><p>　　4.從總體的設(shè)計(jì)布局入手，討論了單片機(jī)在本設(shè)計(jì)中的作用與主導(dǎo)地位。</p><p>　　在本課題的研究過(guò)程中，對(duì)單片機(jī)和傳感器有了一定的了

104、解，對(duì)設(shè)計(jì)智能電風(fēng)扇有了一個(gè)總體的設(shè)計(jì)思路。其中有很多芯片是我們所沒(méi)有學(xué)過(guò)的，但是通過(guò)設(shè)計(jì)中的學(xué)習(xí),我查閱了大量的資料,尤其是到圖書(shū)館去詢(xún)問(wèn)老師,通過(guò)在校園網(wǎng)的CNKI網(wǎng)站查到了許多對(duì)我有很大幫助的資料,并且和同學(xué)們一起討論,使我對(duì)這些芯片有了很深刻的了解，并學(xué)會(huì)將其運(yùn)用在具體的實(shí)踐當(dāng)中。但是在很都方面還有待于進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。在以后的工作與學(xué)習(xí)中，需要更加努力的學(xué)習(xí)理論知識(shí)，在本身掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上還要看大量的書(shū)籍,還有要提高實(shí)踐能力

105、，才能對(duì)這些專(zhuān)業(yè)的知識(shí)做進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在論文完成之際，我首先要向我教我《單片微型計(jì)算機(jī)原理及其應(yīng)用》的潭忠祥老師和《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》的潭建軍老師表示最真摯的謝意。是他們將扎實(shí)的理論知識(shí)傳授與我，如果沒(méi)有他們的諄諄教誨就沒(méi)有我這篇論文的設(shè)計(jì)思路。</p><p>　　當(dāng)然最要

106、感謝的是，在論文寫(xiě)作期間，我的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師楊永超老師給了我很多指導(dǎo)和幫助，給我提了很多中肯的意見(jiàn)，并在我多次的修改期給我很多激勵(lì)，讓我有勇氣克服了心理的壓力，很好的完成了論文的文稿，雖然的寫(xiě)作的過(guò)程中，我遇到了很多的麻煩，但是楊老師都不厭其煩的幫我修改，提出了很多的建議，在這里我要忠誠(chéng)的感謝他；我還要特別感謝的是夏述堰，康培芳，胡睿給予我的無(wú)私的幫助，正是有了他們的鼓勵(lì)和幫助，我的畢業(yè)論文才得以順利的完成。</p>&

107、lt;p>　　到現(xiàn)在為止，論文基本就已經(jīng)完成了，但是由于本人學(xué)識(shí)有限，以及現(xiàn)有知識(shí)的有限加之時(shí)間倉(cāng)促，文中不免有錯(cuò)誤和待改進(jìn)之處，真誠(chéng)歡迎各位老師，同學(xué)提出寶貴意見(jiàn)。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　王顯巍，賈殿龍，陳俊.智能電風(fēng)扇：[碩士學(xué)位論文].東北大學(xué)信息學(xué)院，2004.2~18</p><p&

108、gt;　　陳杰，黃鴻等.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京：高等教育出版社，2002.8~25</p><p>　　張肇富.采用溫度傳感器的電扇.江蘇電器，1994，2</p><p>　　余永叔，何小敏. 世界流行單片機(jī)技術(shù)手冊(cè). 北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002，53~89</p><p>　　胡乾斌. 單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用. 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1997&

109、lt;/p><p>　　陳麗芳. 單片機(jī)原理與控制技術(shù). 南京：東南大學(xué)出版社，2003</p><p>　　劉迎春, 葉湘濱. 傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用. 長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社，2002</p><p>　　欒桂冬, 張金鐸, 金歡陽(yáng). 傳感器及其應(yīng)用. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2002</p><p>　　郝蕓. 傳感器原理與應(yīng)用. 北

110、京：電子工業(yè)出版社，2002</p><p>　　沙占友. 集成化智能傳感器原理與應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京：北京航空航天的學(xué)出版社，2004</p><p>　　[12] 李昔華.王延川. 電風(fēng)扇智能控制模塊的設(shè)計(jì). 渝州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000，2</p><p>

111、　　[13] 黃志田. 智能溫控電扇電路. 家用電器科技，1995，2</p><p>　　[14] 丁建軍.陳定方.周?chē)?guó)柱. 基于AT89C51的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng). 湖北工學(xué)院學(xué)報(bào) ，2003，2</p><p>　　[15] 胡大友. 電風(fēng)扇智能控制電路PT2126及應(yīng)用. 國(guó)外電子元器件，1995，9</p><p>　　[16] 陳祥光.薛錦誠(chéng).姜波. 一

112、種單片機(jī)系統(tǒng)在線參數(shù)設(shè)定裝置. 電測(cè)與儀表，1994，3</p><p>　　[17] 石春和.喬宇.王江. 單片機(jī)C51開(kāi)發(fā)新技術(shù)的研究. 湘潭礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2000，1</p><p>　　[18] 陳國(guó)榮. 一種新型智能化多點(diǎn)溫度檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)。儀表技術(shù)，2000，1</p><p>　　[19] 秦海力.王劍. 一種簡(jiǎn)單的溫控系統(tǒng). 儀表技術(shù)，2000，6&l