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家用风扇控制器的设计与实现

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  • 日期: 2013-09-22
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标签: 家用风扇控制器的设计与实现

家用风扇控制器的设计与实现一、实验目的 1.实现对步进电机的控制来模拟风扇控制器。 2.掌握微机硬件和软件的综合设计方法。二、实验内容与要求设计并制作一个家用风扇控制器。 1.用六个发光二极管,指示风速强、中、弱,类型为睡眠、自然和正常。2.处于主菜单状态时,有下列选项:(1) 直接默认状态运行,默认状态为:风速-“弱”,类型-“正常”。(2) 进入风速子菜单界面,修改风速。(3) 进入类型子菜单界面,修改风的类型。4. 风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。5. 类型的不同选择,分别为:(1) 正常 电扇连续运转;(2) 自然 电扇模拟自然风,即转4s,停8s;(3) 睡眠 电扇慢转,产生轻柔的微风,运转 8s,停转8s;6. 按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。三、实验报告要求 1.设计目的和内容 2.总体设计 3.硬件设计:原理图(接线图)及简要说明 4.软件设计框图及程序清单5.设计结果和体会(包括遇到的问题及解决的方法)四、总体设计 1.8253定时/计数器通道0定时控制步进速度,通道2和3定时电机的转停时间,8255的PA0控制步进电机的转停。 2.8255 的C口输出控制脉冲,经74452电路驱动电路。B口输出控制LED显示风扇当前的状态。五、硬件设计 由于本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器,所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。除利用了PC机本身资源外(如中断资源),还利用了平台上的8253计数/定时器、8255并行接口单元,LED指示灯电路等,再加上电机的驱动电路,便构成以风扇电机控制电路。硬件原理图如图1:                               图1 硬件原理图六、软件设计本设计通过软件编程使8253通道0输出定时信号申请中断,CPU发出命令由8255的下C口输出脉宽信号来控制步进电机的走步。8253的定时时间决定了电机转动的快慢。电机的转动和停止则是通过8255的PA0端子输出高低电平来继续或暂停8253通道0的计数从而控制中断申请来实现的。用8253的通道1和2一起来定时控制电机转动和停止时间的长短。1.设计思路控制系统分四个功能模块,分别是风速设置、类型设置、默认状态运行、退出系统,在前四个功能块中都设置了ESC键来取消或暂停执行当前操作。程序中同时提供三个操作界面,一个主菜单和两个子菜单界面,进行可视控制。(1)风速设置风速即为电机转速设置,风速分为强、中、弱三种,对应不同的电机转速。根据赋给计数器的计数初值,我们可以计算出步进电机各相脉宽信号的频率和电机转速,也可以反过来根据对电机转速要求,计算并调整计算初值。这里采用的是8253的0号计数器和方波产生方式,输入时钟为f=46875hz,设计数初值为n,要求转速为0.25转/秒,对四相步进电机而言即为5步/秒,则有:f / n = 5n=f/5=46875/5=9375反过来,当计数器初值确定时,决定了电机的转速,如计数初值为625时,有电机转速为1步每秒(本设计中的慢风速);当计数初值为125时,电机转速为375步每秒(本设计中的快快速)。具体设置初值及风速见表1。表1风速 步速 转速 计数初值慢 75 3.75 625中 125 6.25 375快 375 18.75 125(2)风的类型设置风的类型有:正常、自然、睡眠三种。风的类型的不同选择,用FLAG0来记录状态:a) 正常  电扇连续运转。FLAG0=2b) 自然  电扇模拟自然风,即转4s,停8s。FLAG0=0c) 睡眠  电扇慢转,产生轻柔的微风,运转 8s,停转8s。FLAG0=1电机的运转是通过让8255的A0口输出高电平到8253的GATE0使其0号计数器继续工作,并开放中断进入循环等待中断状态。A0口为低电平使8253的0号计数器暂停计数,则无法产生中断信号,电机停止转动。电扇的运转和停转的时间是由8253的通道1和通道2两个计数器一起来定时的。通道1的输入时钟为f=46875hz,设计数初值为46875,则会产生1s的定时。通道1的OUT1作为通道2的输入脉冲,输入的计数初值为N,则定时的时间为N秒。我们需要的是定时4s和8s,定时中断到修改8255的A0口的输出的电平和下次计数的初值就可以实现风的不同类型。风的类型为正常时,不用启用计数器2产生中断,让计数器0一直运行。睡眠时,通道2的计数初值一直为8,不用修改。如果是自然就得修改了。(3)中断子程序1在由8253定时器通道0产生的中断子程序1中,将值为11001100B的NUM内存单元循环左移或右移一位,通过8255的下C口输出低四位,控制步进电机的相序变化,从而使电机连续转动。(4)中断子程序28253定时器通道2产生的中断子程序2中,修改输入到8255的A0口的电平值,控制电机的转停,令NUM1=0,每次求反,输出到8255的A口。根据当前选择的风的类型FLAG0以及当前所处的状态,修改通道2的计数初值。(5)菜单界面设置利用DOS下的BIOS功能调用,设计出彩色的形象而又易于操作的界面,详细设计特点请参考课本上相关介绍。使用类型10H中断,可以实现对屏幕的完整的控制。常用的彩色文本功能的参数设置见表2。

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