单片机电机控制系统的设计(毕业设计)

本论文设计了一个单片机电风扇控制系统。系统采用MCS-52单片机为控制核心，设计了按键电路、显示电路和过热保护电路，并采用C语言进行编程、调试和仿真，实现了电风扇的几项基本功能：电机的正反转功能，0-990秒的定时功能，以及自然、正常、睡眠三种风类的选择功能。经过多次的测试与电路的调整、系统的各项功能均能正常实现。

系统的设计要求及内容

本设计以MCS-52单片机为核心，通过按键扫描电路和显示电路建立一个控制系统，使电风扇人为的变换档位，能够满足人们的需求。另外，通过过热保护电路可以很好的保护电机，当电机发热时，电路报警并且电机停转，当电机温度恢复正常时，电机又正常工作。

本设计主要内容如下：

1、用4位数码管实时显示电风扇的工作状态，最高位显示风类：“自然风”显示“1”、“正常风”显示“2”、“睡眠风”显示“3”。后3位显示定时时间：动态倒计时显示剩余的定时时间，无定时显示“000”。

2、设计“自然风”，“正常风”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。

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。

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。

保护电路的选择

保护电路可由以下几种方案可供选择：

方案一：选用热敏电阻作为感测温度的核心元件，通过运算放大器放大于是温度变化引起热敏电阻的变化，进而导致输出微弱的电压变化信号，再用A/D转换芯ADC0809将模拟信号转化为数字信号输入单片机处理。

方案二：采用热电偶作为感测温度的核心元件，配合桥式电路，运算放大电路和A/D转换电路，将电机温度变化信号送入单片机处理。

方案三：选用ADC0809作为过热保护电路的核心部件，假设先设定一个标准电压值，通过0-5V模拟电压输入进行模数转换，如果数据超过标准值则单片机对电机进行相应操作，使电机启停。

对于方案一，采用热敏电阻有价格便宜、元件易购的优点，但热敏电阻对温度的细微变化不敏感，在信号采集、放大、转换过程还会产生失真和误差，并且由于热敏电阻的R-T关系的非线性，其本身电阻对温度的变化存在较大的误差，虽然可以通过一定的电路给以纠正，将使电路复杂稳定性降低，故该方案不适合本系统。

对于方案二，采用热电偶和桥式测量电路相对于热敏电阻和其对温度的敏感性和器件的非线性误差都有较大的提高，其测量范围也非常高，从-50摄氏度到1600摄氏度均可测量，但是依然存在电路复杂，对过热检测达不到本系统要求的标准，故不采用此方案。

对于方案三，取代了传感器检测电路，大大降低了外接放大转换等电路的误差因素，通过运用电压值来模拟电机温度值，使得其分辨率很高，可以满足系统要求，故采用方案三。

2.2 控制核心的选择

方案一：采用电压比较电路作为控制部件。温度传感器采用热敏电阻或热电偶等，温度信号转为电信号并放大，集成运放组成的比较电路判决控制风扇的转速。当高于或低于某值时将风扇切换到相应档位。

方案二：采用单片机作为控制核心，以软件编程的方式进行风速判断，并在端口输出控制信号。

对于方案一，采用电压比较电路具有电路简单、易于实现，以及无需编写软件程序的特点，但控制方式过于单一，不能自由设置上下限动作及定时时间，无法满足不同用户以及不同环境下的要求，故不采用此方案。

对于方案二，以单片机作为控制器，通过编写程序不但能将传感器检测到的模拟温度值通过A/D转换传给单片机进行处理，而且用户能通过键盘接口，自由设置上下限定时时间，满足全方位的需求，并且通过检测电路判断电机温度是否过高，能精确把握电机温度的微小变化。故本系统采用方案二。