【蓝桥杯单片机组第七届省赛】— “模拟风扇控制系统”设计任务书

其他 2020-04-15 10:35:42 阅读次数: 0

1、试题

（1）功能简述

  “模拟风扇控制系统”能够模拟电风扇工作，通过按键控制风扇的转动速度和定时时间，数码管实时显示风扇的工作模式，动态倒计时显示剩余的定时时间，系统主要由数码管显示、单片机最小系统、按键输入和电机控制保护电路组成，系统框图如图 1 所示：

 （2）设计任务及要求

    1、工作模式

    设备具有“睡眠风”、“自然风”和“常风”三种工作模式可以通过按键切换，通过单片机 P34 引脚输出脉宽调制信号控制电机运行状态，信号频率为 1KHz。

    1.1  “睡眠风”模式下，对应 PWM 占空比为 20%；

    1.2  “自然风”模式下，对应 PWM 占空比为 30%；

    1.3  “常风”模式下，对应 PWM 占空比为 70%；

    2、数码管显示
    数码管实时显示设备当前工作模式和剩余工作时间（倒计时），如图 2 所示。

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    “睡眠风”状态下，对应数码管显示数值为 1，自然风模式下，显示数值为 2，常风模式下，显示数值为 3。

    3.、按键控制

    使用 S4、S5、S6、S7 四个按键完成按键控制功能。

    3.1 按键 S4 定义为工作模式切换按键，每次按下 S4，设备循环切换三种工作模式。工作过程如下：

    3.2 按键 S5 定义为“定时按键”每次按下 S5，定时时间增加 1 分钟，设备的剩余工作时间重置为当前定时时间，重新开始倒计时，工作过程如下：

    3.3 按键 S6 定义为“停止”按键，按下 S6 按键，立即清零剩余工作时间，PWM信号停止输出，直到通过 S5 重新设置定时时间。

    3.4 按键 S7 定义为“室温”按键，按下 S7，通过数码管显示当前室温，数码管显示格式如图 3 所示，再次按下 S7，返回图 2 所示的工作模式和剩余工作时间显示界面，如此往复。

室温测量、显示功能不应影响设备正在执行的 PWM 信号输出、停止、模式切换和计时等功能。

    4、LED 指示灯

    “睡眠风”模式下，L1 点亮，“自然风”模式下 L2 点亮，“常风”模式下 L3 点亮；按下停止按键或倒计时结束时，LED 全部熄灭。

    5、电路原理图设计

    电机过热检测及驱动电路设计：假定设备使用的是 12V 直流电机，过热检测传感器输出为小电压信号 Vs，设计过热检测及电机驱动电路，当检测到 Vs 信号幅度大于 10mV 时，电机停止转动，简述电路的工作原理与设计思路，并绘制出电路原理图。

2、试题分析

\blacktriangle 对于DS18B20芯片，温度传感器来说，只需知道温度读取函数：

unsigned char Get_wendu(){
unsigned char high,low;
unsigned char temp;
Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0X44);
Delay_OneWire(200);
Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0XBE);
 
low=Read_DS18B20();
high=Read_DS18B20();
temp=(low>>4)|(high<<4);
 
return temp;
}

  按键、数码管、LED灯都是省赛必考项，对于他们之间的连接不再多说。

PWM控制占空比，通过P34口输出。信号频率为1000HZ=0.001s=1ms=1000us。

可以通过定时器0每次定时100us，总计10次；

如果PWM占空比为20%，说明在一个PWM周期内，P34口高电平占20%，其余同理。

PWM脉冲宽度调制技术控制可参考：

https://blog.csdn.net/fanjufei123456/article/details/105025590

如果发现数码管用显示的字符用眼睛可以看出闪动时，说明延时过长，可以修改下延时函数。通过程序发现：

void display12(uchar f1,uchar f2){
P2=0XC0;P0=0X01;P2=0XFF;P0=tab[f1];
delay();
P2=0XC0;P0=0X02;P2=0XFF;P0=tab[f2];
delay();
}
void delay(){
uchar i,j;
for(i=10;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
}

 这个延时对于数码管的显示比较理想。 

3、实现代码

onewire.c

#include "onewire.h"

//单总线延时函数
void Delay_OneWire(unsigned int t)
{
  t=12*t;
  while(t--);
}

//DS18B20芯片初始化
bit Init_DS18B20(void)
{
	bit initflag = 0;
	DQ = 1;
	Delay_OneWire(12);
	DQ = 0;
	Delay_OneWire(80); 
	DQ = 1;
	Delay_OneWire(10); 
	initflag = DQ;    
	Delay_OneWire(5);
  
	return initflag;
}

//通过单总线向DS18B20写一个字节
void Write_DS18B20(unsigned char dat)
{
	unsigned char i;
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;
		DQ = dat&0x01;
		Delay_OneWire(5);
		DQ = 1;
		dat >>= 1;
	}
	Delay_OneWire(5);
}

//从DS18B20读取一个字节
unsigned char Read_DS18B20(void)
{
	unsigned char i;
	unsigned char dat;
  
	for(i=0;i<8;i++)
	{
		DQ = 0;
		dat >>= 1;
		DQ = 1;
		if(DQ)
		{
			dat |= 0x80;
		}	    
		Delay_OneWire(5);
	}
	return dat;
}

unsigned char Get_wendu(){
unsigned char high,low;
unsigned char temp;
Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0X44);
Delay_OneWire(200);
Init_DS18B20();
Write_DS18B20(0XCC);
Write_DS18B20(0XBE);
 
low=Read_DS18B20();
high=Read_DS18B20();
temp=(low>>4)|(high<<4);
 
return temp;
}

 onewire.h

#ifndef _ONEWIRE_H
#define _ONEWIRE_H

#include "stc15f2k60s2.h"

#define OW_SKIP_ROM 0xcc
#define DS18B20_CONVERT 0x44
#define DS18B20_READ 0xbe

//IC引脚定义
sbit DQ = P1^4;

//函数声明
void Delay_OneWire(unsigned int t);
void Write_DS18B20(unsigned char dat);
bit Init_DS18B20(void);
unsigned char Read_DS18B20(void);
unsigned char Get_wendu();
#endif

 text.c

#include<stc15f2k60s2.h>
#include "onewire.h"
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int

uchar code tab[]={0XC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0X80,0X90,0XBF,0XFF,0XC6};
uchar f1,f2,f3,f4,f5,f6,f7,f8;
uchar moshi=1;
uchar wendu;
uchar dingshi=0;
uchar flag=0;
uchar pwm_zhankongbi=0;
uchar n=0;
uint count=0;

void delayms(uchar ms);
void display12(uchar f1,uchar f2);
void display34(uchar f3,uchar f4);
void display56(uchar f5,uchar f6);
void display78(uchar f7,uchar f8);
void allinit();
void Time0_init();
void keyscan();
void delay();

void main(){
allinit();
Time0_init();
f1=11;f2=11;f3=11;f4=11;f5=11;f6=11;f7=11;f8=11;

while(1)
{
   wendu=Get_wendu();
   if(flag==0)
   {
     f1=10;f2=moshi;f3=10;f4=11;f5=0;f6=dingshi/100;f7=dingshi%100/10;f8=dingshi%10;
   }
   else if(flag==1)
   {
     f1=10;f2=4;f3=10;f4=11;f5=11;f6=wendu/10;f7=wendu%10;f8=12;
   }

   if(dingshi>0)
   {
     if(moshi==1)
	 {
	   P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
	   P00=0;
	 }
	 else if(moshi==2)
	 {
	   P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
	   P01=0;
	 }
	 else if(moshi==3)
	 {
	   P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
	   P02=0;
	 }
   }
   else if(dingshi==0)
   {
	  P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
	  P0=0XFF;
   }

   keyscan();
   display12(f1,f2);
   display34(f3,f4);
   display56(f5,f6);
   display78(f7,f8);
 }
}

void keyscan(){
if(P33==0)	//切换转换模式
{
  delayms(5);
  if(P33==0)
  {
     if(moshi==1)
	 {
	    moshi=2;
	 }
	 else if(moshi==2)
	 {
	    moshi=3;
	 }
	 else if(moshi==3)
	 {
	    moshi=1;
	 }
  }
while(!P33);
}

if(P32==0)	 //定时设置
{
  delayms(5);
  if(P32==0)
  {
     if(dingshi==0)
	 {
	    dingshi=60;
	 }
	 else if(dingshi<=60)
	 {
	    dingshi=120;
	 }
	 else if(dingshi<=120)
	 {
	    dingshi=0;
	 }
  }
while(!P32);
}

if(P31==0)		//清零剩余工作时间
{
  delayms(5);
  if(P31==0)
  {
    dingshi=0;
  }
while(!P31);
}

if(P30==0)		  //温度和剩余工作时间转换
{
   delayms(5);
   if(P30==0)
   {
	 if(flag==0)
	 {
	   flag=1;
	 }
	 else if(flag==1)
	 {
	   flag=0;
	 }
   }
while(!P30);
}
}

//1000hz=0.001s=1ms=1000us，每次定时100us。     
void Time0_init(){
TMOD=0X01;
TH0=(65536-100)/256;
TL0=(65536-100)%256;
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
}

void Time0_service() interrupt 1
{
  TH0=(65536-100)/256;
  TL0=(65536-100)%256;
  n++;
  count++;
  pwm_zhankongbi++;
  if(count==10000)
  {
    count=0;
	if(dingshi>0)
	{
	  dingshi--;
	}
  }

  if(dingshi>0)
  {
  if(moshi==1)
  {
     if(pwm_zhankongbi==3)
	 {
	    P34=1;
	 }
	 else
	 {
	    P34=0;
	 }
  }
  else if(moshi==2)
  {
     if(pwm_zhankongbi==4)
	 {
	    P34=1;
	 }
	 else
	 {
	    P34=0;
	 }
  }
  else if(moshi==3)
  {
     if(pwm_zhankongbi==8)
	 {
	    P34=1;
	 }
	 else
	 {
	    P34=0;
	 }
  }
 }
  if(n==11)
  {
	 n=0;
	 pwm_zhankongbi=0;
  }
}

void delayms(uchar ms){
uchar i,j,k;
for(k=ms;k>0;k--){
  i=12;
  j=169;
  do
  {
    while(j--);
  }
   while(i--);
}
}

void allinit(){
P2=0XA0;P0=0X00;P2=0X80;P0=0XFF;
P2=0XC0;P0=0XFF;P2=0XFF;P0=0XFF;
}

void display12(uchar f1,uchar f2){
P2=0XC0;P0=0X01;P2=0XFF;P0=tab[f1];
delay();
P2=0XC0;P0=0X02;P2=0XFF;P0=tab[f2];
delay();
}

void display34(uchar f3,uchar f4){
P2=0XC0;P0=0X04;P2=0XFF;P0=tab[f3];
delay();
P2=0XC0;P0=0X08;P2=0XFF;P0=tab[f4];
delay();
}

void display56(uchar f5,uchar f6){
P2=0XC0;P0=0X10;P2=0XFF;P0=tab[f5];
delay();
P2=0XC0;P0=0X20;P2=0XFF;P0=tab[f6];
delay();
}

void display78(uchar f7,uchar f8){
P2=0XC0;P0=0X40;P2=0XFF;P0=tab[f7];
delay();
P2=0XC0;P0=0X80;P2=0XFF;P0=tab[f8];
delay();
}

void delay(){
uchar i,j;
for(i=10;i>0;i--)
for(j=200;j>0;j--);
}
范飓风
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