风扇

徐州工业职业技术学院

电子与电气专业综合实训

报

告

姓名：汪洋

学号：830702040 班级：电子与电气081 指导老师：张江伟 实训地点：B16--503 实训时间：第4-5周

一·方案论证 1． 任务分析

要充分利用所学的专业知识制作一智能电风扇。

2． 系统框图

显示部位（档位和时间） 单片机 电机调速 按键

二·硬件电路设计 1. 单片机

AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器（FPEROM—Flash Programmable and Erasable Read Only Memory）的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪存可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除1000次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案 。

2. 显示

静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示的字形码。当送入一次字形码后，显示字形可一直保持，直到送入新字形码为止。这种方法的优点是占用CPU时间少，显示便于监测和控制。缺点是硬件电路比较复杂，成本较高。

3. 按键

本次实验用了两个按钮，一个用来控制档位，一个用来调整时间

4. PWM调速

脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。

5. 其它电路

在画原理图时，还设置了电源电路，保护电路，电源电路给单片机供电，保护电路是在电动机的旁边接了一二极管，起到了续流作用。

三·PCB设计

1. 元件封装

元件 单片机 电容 电阻 晶振 发光二极管 P1 封装 DIP40_duplicate2 RAD_0.1 CR2012_0805 RAD_0.2 CC2010——0805 KLD_0202 元件 P2 数码管 按键 三极管 二极管 电动机 封装 HDR1*4 LEDDIP_10/C5.08RHD PCBComponent_1 SO_G3/C25 DIO10.46-5.3*2.8 MHDR1*2 2.布局布线规则技巧

1．PCB布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，PCB布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修(注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下)。

2．各元件排列，分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨的工艺要求。 3．电阻，二极管的放置方式：分为平放与竖放两种：

(1)平放：当电路元件数量不多，而且电路板尺寸较大的情况下，一般是采用平放较好；对于1/4W以下的电阻平放时，两个焊盘间的距离一般取4/10英寸，1/2W的电阻平放时，两焊盘的间距一般取5/10英寸；二极管平放时，1N400X系列整流管，一般取3/10英寸；N540X系列整流管，一般取4～5/10英寸。

(2)竖放：当电路元件数较多，而且电路板尺寸不大的情况下，一般是采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取1～2/10英寸。

4．进出接线端布置

(1)相关联的两引线端不要距离太大，一般为2～3/10英寸左右较合适。 (2)进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。

6．在PCB布线设计图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。

7．在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合理，少用外接跨线，并按一定顺充要求走线，力求直观，便于安装，高度和检修。

8．设计PCB布线设计图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。

9．PCB布线设计时条宽窄和线条间距要适中，电容器两焊盘间距应尽可能与电容引线脚的间距相符；

10．设计应按一定顺序方向进行，例如可以由左往右和由上而下的顺序进行。

3.PCB设计步骤

第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图 第二：PCB结构设计 第三：PCB布局 第四：布线

第五：布线优化和丝印

第六：网络和DRC检查和结构检查 第七：制版

4.PCB板图

四·焊接调试

1. 使用元器件的检测判断

对于极性电容正负极的判断可以看它的引脚，长的一端是正极，还可以看电容表面判断，有白色负号的一端是负极。对于发光二极管的检测，最简单的方法是看表面有绿色条条的一端是负极，当然也可以用万用表进行检测，会发光的。对于数码管的检测是在印制板焊好后，把数码管插上，然后把万用表的红表柄放在40角上黑表柄放在数码管对应的单片机的引脚上看数码管是否发光。 用万用表对三极管，二极管进行检测，看导通的状态。

2. 焊接技巧

A元件必须清洁和镀锡，电子元件在保存中，由于空气氧化的作用，元件引脚上附有一层氧化膜，同时还有其它污垢，焊接前可用小刀刮掉氧化膜，并且立即涂上一层焊锡（俗称搪锡），然后再进行焊接。经过上述处理后元件容易焊牢，不容易出现虚焊现象。 焊接的温度和焊接的时间

B焊接时应使电烙铁的温度高于焊锡的温度，但也不能太高，以烙铁头接触松香刚刚冒烟为好。焊接时间太短，焊点的温度过低，焊点融化不充分，焊点粗糙容易造成虚焊，反之焊接时间过长，焊锡容易流淌，并且容易使元件过热损坏元件。 C焊接点的上锡数量

焊接点上的焊锡数量不能太少，太少了焊接不牢，机械强度也太差。而太多容易造成外观一大堆而内部未接通。焊锡应该刚好将焊接点上的元件引脚全部浸没，轮廓隐约可见为好。

D注意烙铁和焊接点的位置

在焊接时，一般将电烙铁在焊接处来回移动或者用力挤压，这种方法是错误的。正确的方法是用电烙铁的搪锡面去接触焊接点，这样传热面积大，焊接速度快。切记在焊接之前还要把绿油刮掉。焊的时候焊锡不宜太多，这样会比较浪费，还不美观。

3. 电路板的调试

先要大概观察一下，板上是否存在问题，例如是否有明显的裂痕，有无短路、开路等现象。如果有必要的话，可以检查一下电源跟地线之间的电阻是否足够大。

然后就是安装元件了。相互独立的模块，如果您没有把握保证它们工作正常时，最好不要全部都装上，而是一部分一部分的装上（对于比较小的电路，可以一次全部装上），这样容易确定故障范围，免得到时遇到问题时，无从下手。一般来说，可以把电源部分先装好，然后就上电检测电源输出电压是否正常。如果在上电时您没有太大的把握（即使有很大的把握，也建议您加上一个保险丝，以防万一），可考虑使用带限流功能的可调稳压电源。先预设好过流保护电流，然后将稳压电电源的电压值慢慢往上调，并监测输入电流、输入电压以及输出电压。如果往上调的过程中，没有出现过流保护等问题，且输出电压也达到了正常，则说明电源部分OK。反之，则要断开电源，寻找故障点，并重复上述步骤，直到电源正常为止。

接下来逐渐安装其它模块，每安装好一个模块，就上电测试一下，上电时也是按照上面的步骤，以避免因为设计错误或/和安装错误而导致过流而烧坏元件。

五·软件设计 1. 软件流程图

单片机 数码管显示（档位和定时时间） 定时结束 档位为电风扇转 电风扇不转

2. 程序

#include

Unsigned char tab[]={0x30,0x3f,0xa4,0x26,0x2b,0x61,0x68,0x27,0x20,0x23}; unsigned char k=0; signed int time=0; sbit pwm=P1^4; signed int i; main(void) { EX0=1; EX1=1; EA=1; IT0=1; IT1=1;

TMOD=0x01;

TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TR1=1; ET1=1 ;

TH0=(256-200); TL0=(256-200); TR0=0; ET0=1; while(1) {

P0=tab[k]; P2=tab[time]; } }

void exextern0(void) interrupt 0 {

k++; if(k>4) k=0; P0=tab[k]; }

void exextern1(void) interrupt 2 { TR0=1; time++;

if(time>9) time=0; }

void timer0(void) interrupt 1 {

static unsigned char ss=0,s=0;

TL0=(65536-50000)/256; TH0=(65536-50000)%256; ss++; P1_0=0; if(ss>1) { ss=0; s++; P1_1=1; if(s>59) { s=0; if(time>0) time--; }

if(time==0) {

P1_0=1; k=0; TR0=0; } P1_1=0;

} }

void timer1(void) interrupt 3 {

static unsigned char n; n++; if(n>9)n=0; if(2*k>n) {

pwm=1;}

else pwm=0;}

六·实验小结、体会

通过本次实训使我们复习了单片机的使用，PWM的调试理解，PCB的设计的规则技巧和布局，元件的检测，焊接的技巧，电路板的调试，以及程序的编写。这是一次比较系统的电路设计，是一次将理论与实践相结合的实践。其中包括了电路的设计，资料的查找，分析问题解决问题的能力，甚至还是对焊接技术，布线及审美观念的一个考验。如果不能以一种认真的态度去面对这次实训，而只是简简单单的在书本之中寻找到一个电路图，并将其简单的焊接起来。那就失去了本次电子课设的意义了。已经选择了电子这一个专业，那就没有任何的理由不去提高自己的动手能力了。

虽然比较好的将电路完成了，但是还是发现存在一些问题。动手能力不够强，必须加强。必须培养分析问题和解决问题的能力，在电路设计中必须有替代的思想。在今后的学习中必须注意将理论与实践相结合，再好的理论，都必须由实践去证明。