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1、 一、任务书一、任务书一、任务书一、任务书 设计并制作风扇控制电路板，要求如下：设计并制作风扇控制电路板，要求如下：（1）采用）采用2层层PCB板，外形尺寸不大于板，外形尺寸不大于90mm*75mm，能安装到电风扇的机壳里面，螺钉孔定位准确；能安装到电风扇的机壳里面，螺钉孔定位准确；（2）取材要方便，便于自制，可以让多数人参与；）取材要方便，便于自制，可以让多数人参与；（3）成本要低，期望不超过）成本要低，期望不超过30元；元；（4）元器件的安装要方便；）元器件的安装要方便；（5）利于本项目功能的实现，控制部分容易上手，便）利于本项目功能的实现，控制部分容易上手，便于不同学习目标的人使用。于不
2、同学习目标的人使用。任务任务1 电风扇的控制电路制作电风扇的控制电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 1.电风扇控制系统框图设计电风扇控制系统框图设计 它主要由单片机、转速控制、风类控制、转向控制、它主要由单片机、转速控制、风类控制、转向控制、定时控制、工作状态显示、电源电路等组成定时控制、工作状态显示、电源电路等组成。任务任务1 电风扇的控制电路板制作电风扇的控制电路板制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 2.控制单元控制单元 控制单元的核心器件选用单片机控制单元的核心器件选用单片机AT89C2051。单片。单片机实时检测机实时检测“SPEED/ON”
3、、“MODE”、“TIMER”、“SCAN”、“OFF”等按键，按照预定的处理算法，把等按键，按照预定的处理算法，把处理的结果送给电风扇的驱动模块，使之做出相应的动处理的结果送给电风扇的驱动模块，使之做出相应的动作。作。任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 单片机引脚单片机引脚P3.0,P3.1,P3.3P3.4P1.0P1.7P1.7,P3.5,P3.7P3.2/INT0P1.7分配对象分配对象风扇转风扇转速控制速控制风扇摇风扇摇头控制头控制LEDLED灯功灯功能指示能指示按键输入按键输入红外遥红外遥控输入控输入BuzzerBuzzer蜂鸣器蜂鸣器其中单片机选用其中单片机选用
4、AT89C2051AT89C2051，各引脚资源分配如下：，各引脚资源分配如下：二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 3.驱动模块驱动模块 本装置中用来控制风扇电机的器件是本装置中用来控制风扇电机的器件是双双 向向可可 控硅，型号是控硅，型号是97A6。这是一个小功率的双向可控硅，适用于小功率的交流电机，这是一个小功率的双向可控硅，适用于小功率的交流电机，门极触门极触发电流仅仅发电流仅仅5mA。图图 双向可控硅双向可控硅97A6 如图所示，该双向可控硅的中间一个脚为门极，因此我们把如图所示，该双向可控硅的中间一个脚为门极，因此我们把I/OI/O口接到门极上，只要驱动电流能达到口接到
5、门极上，只要驱动电流能达到5mA，就可以使可控硅双向导，就可以使可控硅双向导通，从而接通电机，驱动电机动作。反之，只要通，从而接通电机，驱动电机动作。反之，只要I/OI/O口驱动电流小口驱动电流小于于5mA，可控硅不导通，电机也就无法动作，这样看来，可控硅不导通，电机也就无法动作，这样看来，设置一个设置一个简单的电路，只要通过简单的电路，只要通过I/OI/O口输出高、低电平，就能控制电机的动口输出高、低电平，就能控制电机的动作与否。作与否。任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 4.框图中各模块的供电框图中各模块的供电 由于外部供
6、电是由于外部供电是220AC市电，所以需要采用降压，本市电，所以需要采用降压，本装置采用的是阻容降压，由于负载不大，采用的半波整装置采用的是阻容降压，由于负载不大，采用的半波整流电路。流电路。采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）采用半波整流时，每微法电容可得到电流（平均值）为：为：IAV=0.44*V/ZC=0.44*220*2*Pi*f*C =0.44*220*3.14*50*0.000001 =0.03A 其中，其中，ZC的单位是欧姆（的单位是欧姆（）；交流电频率）；交流电频率f的单位的单位是赫兹（是赫兹（Hz）；电容器）；电容器C的单位是法拉（的单位是法拉（F）。）。任务任务1
7、 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 5.电路原理图电路原理图 电路原理图电路原理图如图所示。如图所示。(也也可在可在Protel DXP软件中打开）软件中打开）任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 5.电路原理图电路原理图 电风扇控制原理图中的主控芯片为电风扇控制原理图中的主控芯片为单片机单片机AT89C2051。接口说明：接口说明：（1）通过）通过P3.0口控制风扇的高速转动。口控制风扇的高速转动。P3.0口输出低时口输出低时可控硅可控硅SCR1导通，高速转动功能导通，
8、高速转动功能H端与市电接通，电机端与市电接通，电机执行高速转动功能。执行高速转动功能。（2）通过）通过P3.1口控制风扇的中速转动。口控制风扇的中速转动。P3.1口输出低时口输出低时可控硅可控硅SCR2导通，中速转动功能导通，中速转动功能H端与市电接通，电机端与市电接通，电机执行中速转动功能。执行中速转动功能。（3）通过）通过P3.2口控制风扇的低速转动。口控制风扇的低速转动。P3.2口输出低时口输出低时可控硅可控硅SCR3导通，低速转动功能导通，低速转动功能H端与市电接通，电机端与市电接通，电机执行低速转动功能。执行低速转动功能。任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目
9、活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 5.电路原理图电路原理图 （4）MCU通过通过P3.3口控制风扇的转向功能。口控制风扇的转向功能。P3.3口输口输出低时可控硅出低时可控硅SCR4导通，摇头功能导通，摇头功能SCAN端与市电接通，端与市电接通，电机执行转向功能。电机执行转向功能。（5 5）通过）通过P1.0、P1.1、P1.2、P1.3四个口组合控制，实四个口组合控制，实现了现了“风速风速”、“风类风类”、“定时定时”工作状态指示及人工作状态指示及人机交换功能。机交换功能。（6）通过）通过P1.7口口输出一个输出一个持续时间持续时间400ms400ms的低电平的低电平，经，经PNP结构
10、的三极管控制蜂鸣器结构的三极管控制蜂鸣器发出发出“嘟嘟”的提示音。的提示音。任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 5.电路原理图电路原理图风扇电机部分风扇电机部分：电机的控制接线为：电机的控制接线为：H是风扇高速档、是风扇高速档、M是风扇中速档、是风扇中速档、L是风扇低速档、是风扇低速档、SCAN是摇头档。本次设计中，是摇头档。本次设计中，CPM端接端接在市电的火线在市电的火线AC（L）上，）上，H端、端、M端、端、L端和端和SCAN端分端分别接别接4个可控硅，可控硅的门极接个可控硅，可控硅的门极接I/O口，便于口，便于I/O口
11、控制可口控制可控硅是否导通，可控硅的另一端接在市电的零线控硅是否导通，可控硅的另一端接在市电的零线AC（N)上，这样，只要可控硅导通，上，这样，只要可控硅导通，H端、端、M端、端、L端或者端或者SCAN端就会与市电的零线导通，电机执行动作。端就会与市电的零线导通，电机执行动作。例如，如果想让风扇高速转，让例如，如果想让风扇高速转，让H端的可控硅导通即可，端的可控硅导通即可，本案是本案是I/O口输出低导通，所以该处的口输出低导通，所以该处的I/O口口P3.0输出低就输出低就行了。行了。任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 6.元器
12、件清单元器件清单 任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动7.绘制绘制PCB 根据车体的结构及尺寸要求，根据车体的结构及尺寸要求，将将PCB板的尺寸确定为长板的尺寸确定为长90mm、宽宽75mm。考虑到制板成本、及考虑到制板成本、及元器件能合理布局完，采用双面元器件能合理布局完，采用双面板。板。PCB板四个角对称分布四个板四个角对称分布四个直径为直径为3螺钉孔，用于螺钉孔，用于PCB板板在寻迹小车上的安装。同学们根在寻迹小车上的安装。同学们根据在据在Protel DXP电路设计与制电路设计与制板板课程中学习的相关知识，完课程中学习的
13、相关知识，完成成PCB的设计即可。的设计即可。PCB板示例板示例如图所示。如图所示。任务任务1 风扇控制硬件电路制作风扇控制硬件电路制作 二、项目活动二、项目活动二、项目活动二、项目活动 9.电路板组装及测试电路板组装及测试任务任务1 寻迹小车硬件设计与制作寻迹小车硬件设计与制作 注意事项：注意事项：（1）根据原理图，把控制电路板）根据原理图，把控制电路板 与风扇马达正确连线；与风扇马达正确连线；（2）用万用表测量控制板上的电）用万用表测量控制板上的电 源和地之间是否短路；源和地之间是否短路；（3）把程序下载到）把程序下载到AT89C2051中；中；（4）把）把AT89C2051 装到电路板上；装到电路板上；