模拟风扇控制系统设计:校赛题目解析与思路

感觉是蛮好的练习题,发上来大家可以看一看。

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,系统主要由单片机最小系统、按键输入、数码管显示 和电机控制电路组成,系统框图如图 1 所示。

图 1 系统框图

2、设计要求

2.1 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,通过单片机引脚输出脉宽调制(PWM)信号控制电机运行状态,信号频率为 1KHz。

(1)“睡眠风”模式下,对应 PWM 占空比为 20%;

(2)“自然风”模式下,对应 PWM 占空比为 30%;

(3)“常风”模式下,对应 PWM 占空比为 70%;

2.2 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。

-

1

-

8

0

0

5

0

工作模式:睡眠风

熄灭

剩余工作时间:50 秒

图 2.工作模式和剩余工作时间显示

“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。

2.3 按键控制

使用 S4、S5按键完成按键控制功能。

(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:

(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:

设备剩余工作时间为 0 时,停止 PWM 信号输出。

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、扩展更能

3.1 温度显示

(1)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。

-

4

-

8

8

2

5

C

室温显示

熄灭

当前室内:25℃

图 3 室温显示界面

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。

3.2 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。

4、设计

4.1 电路原理图设计

根据设计任务要求,使用 Protel ,或 Altium Designer ,Proteus等软件设计电路原理图,标明元器件参数。

4.2程序编写及流程图绘制

(1)画出程序流程图。

(2)按照设计要求完成程序设计任务。

4.3 软、硬件统调

将编译通过的程序下载到单片机芯片中,进行软、硬件统调。

(1)按键功能设计满足题目要求;

(2)数码管显示功能,界面设计满足题目要求;

(3)PWM 信号输出与占空比调整功能;

(4)LED 指示灯功能实现;

(5)温度测量功能;

(6)工作定时功能。

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