家用風(fēng)扇控制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?BR>?１．實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制來(lái)模擬風(fēng)扇控制器。
?２．掌握微機(jī)硬件和軟件的綜合設(shè)計(jì)方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求
設(shè)計(jì)并制作一個(gè)家用風(fēng)扇控制器。
?1．用六個(gè)發(fā)光二極管，指示風(fēng)速?gòu)?qiáng)、中、弱，類型為睡眠、自然和正常。
2．處于主菜單狀態(tài)時(shí)，有下列選項(xiàng)：
(1) 直接默認(rèn)狀態(tài)運(yùn)行，默認(rèn)狀態(tài)為：風(fēng)速-“弱”，類型-“正?！?。
(2) 進(jìn)入風(fēng)速子菜單界面，修改風(fēng)速。
(3) 進(jìn)入類型子菜單界面，修改風(fēng)的類型。
4. 風(fēng)速的弱、中、強(qiáng)對(duì)應(yīng)于電扇的轉(zhuǎn)動(dòng)由慢到快。
5. 類型的不同選擇，分別為：
(1) 正常?電扇連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；
(2) 自然?電扇模擬自然風(fēng)，即轉(zhuǎn)4s，停8s；
(3) 睡眠?電扇慢轉(zhuǎn)，產(chǎn)生輕柔的微風(fēng)，運(yùn)轉(zhuǎn) 8s，停轉(zhuǎn)8s；
6. 按照風(fēng)速與類型的設(shè)置輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。

三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
?１．設(shè)計(jì)目的和內(nèi)容
?２．總體設(shè)計(jì)
?３．硬件設(shè)計(jì)：原理圖（接線圖）及簡(jiǎn)要說(shuō)明
?４．軟件設(shè)計(jì)框圖及程序清單
５．設(shè)計(jì)結(jié)果和體會(huì)（包括遇到的問(wèn)題及解決的方法）

四、總體設(shè)計(jì)
?1．8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器通道0定時(shí)控制步進(jìn)速度，通道2和3定時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)停時(shí)間，8255的PA0控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)停。
?2．8255 的C口輸出控制脈沖，經(jīng)74452電路驅(qū)動(dòng)電路。B口輸出控制LED顯示風(fēng)扇當(dāng)前的狀態(tài)。

五、硬件設(shè)計(jì)
?由于本設(shè)計(jì)主要是用步進(jìn)電機(jī)的控制來(lái)模擬家用風(fēng)扇控制器，所以電路是在步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的電路作了一些修改。除利用了PC機(jī)本身資源外（如中斷資源），還利用了平臺(tái)上的8253計(jì)數(shù)/定時(shí)器、8255并行接口單元，LED指示燈電路等，再加上電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路，便構(gòu)成以風(fēng)扇電機(jī)控制電路。硬件原理圖如圖1：
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????????????????????????????? 圖1 硬件原理圖

六、軟件設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)通過(guò)軟件編程使8253通道0輸出定時(shí)信號(hào)申請(qǐng)中斷，CPU發(fā)出命令由8255的下C口輸出脈寬信號(hào)來(lái)控制步進(jìn)電機(jī)的走步。8253的定時(shí)時(shí)間決定了電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)和停止則是通過(guò)8255的PA0端子輸出高低電平來(lái)繼續(xù)或暫停8253通道0的計(jì)數(shù)從而控制中斷申請(qǐng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。用8253的通道1和2一起來(lái)定時(shí)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和停止時(shí)間的長(zhǎng)短。
1．設(shè)計(jì)思路
控制系統(tǒng)分四個(gè)功能模塊，分別是風(fēng)速設(shè)置、類型設(shè)置、默認(rèn)狀態(tài)運(yùn)行、退出系統(tǒng)，在前四個(gè)功能塊中都設(shè)置了ESC鍵來(lái)取消或暫停執(zhí)行當(dāng)前操作。程序中同時(shí)提供三個(gè)操作界面，一個(gè)主菜單和兩個(gè)子菜單界面，進(jìn)行可視控制。
（1）風(fēng)速設(shè)置
風(fēng)速即為電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置，風(fēng)速分為強(qiáng)、中、弱三種，對(duì)應(yīng)不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)賦給計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)初值，我們可以計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)各相脈寬信號(hào)的頻率和電機(jī)轉(zhuǎn)速，也可以反過(guò)來(lái)根據(jù)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速要求，計(jì)算并調(diào)整計(jì)算初值。
這里采用的是8253的0號(hào)計(jì)數(shù)器和方波產(chǎn)生方式，輸入時(shí)鐘為f=46875hz，設(shè)計(jì)數(shù)初值為n，要求轉(zhuǎn)速為0.25轉(zhuǎn)/秒，對(duì)四相步進(jìn)電機(jī)而言即為5步/秒，則有：
f / n = 5
n=f/5=46875/5=9375
反過(guò)來(lái)，當(dāng)計(jì)數(shù)器初值確定時(shí)，決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)速，如計(jì)數(shù)初值為625時(shí)，有電機(jī)轉(zhuǎn)速為1步每秒（本設(shè)計(jì)中的慢風(fēng)速）；當(dāng)計(jì)數(shù)初值為125時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速為375步每秒（本設(shè)計(jì)中的快快速）。具體設(shè)置初值及風(fēng)速見表1。
表1
風(fēng)速?步速?轉(zhuǎn)速?計(jì)數(shù)初值
慢?75?3.75?625
中?125?6.25?375
快?375?18.75?125

（2）風(fēng)的類型設(shè)置
風(fēng)的類型有：正常、自然、睡眠三種。
風(fēng)的類型的不同選擇，用FLAG0來(lái)記錄狀態(tài)：
a)?正常? 電扇連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。FLAG0=2
b)?自然? 電扇模擬自然風(fēng)，即轉(zhuǎn)4s，停8s。FLAG0=0
c)?睡眠? 電扇慢轉(zhuǎn)，產(chǎn)生輕柔的微風(fēng)，運(yùn)轉(zhuǎn) 8s，停轉(zhuǎn)8s。FLAG0=1
電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)是通過(guò)讓8255的A0口輸出高電平到8253的GATE0使其0號(hào)計(jì)數(shù)器繼續(xù)工作，并開放中斷進(jìn)入循環(huán)等待中斷狀態(tài)。A0口為低電平使8253的0號(hào)計(jì)數(shù)器暫停計(jì)數(shù)，則無(wú)法產(chǎn)生中斷信號(hào)，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
電扇的運(yùn)轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)的時(shí)間是由8253的通道1和通道2兩個(gè)計(jì)數(shù)器一起來(lái)定時(shí)的。通道1的輸入時(shí)鐘為f=46875hz，設(shè)計(jì)數(shù)初值為46875，則會(huì)產(chǎn)生1s的定時(shí)。通道1的OUT1作為通道2的輸入脈沖，輸入的計(jì)數(shù)初值為N，則定時(shí)的時(shí)間為N秒。我們需要的是定時(shí)4s和8s，定時(shí)中斷到修改8255的A0口的輸出的電平和下次計(jì)數(shù)的初值就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)的不同類型。風(fēng)的類型為正常時(shí)，不用啟用計(jì)數(shù)器2產(chǎn)生中斷，讓計(jì)數(shù)器0一直運(yùn)行。睡眠時(shí)，通道2的計(jì)數(shù)初值一直為8，不用修改。如果是自然就得修改了。
（3）中斷子程序1
在由8253定時(shí)器通道0產(chǎn)生的中斷子程序1中，將值為11001100B的NUM內(nèi)存單元循環(huán)左移或右移一位，通過(guò)8255的下C口輸出低四位，控制步進(jìn)電機(jī)的相序變化，從而使電機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
（4）中斷子程序2
8253定時(shí)器通道2產(chǎn)生的中斷子程序2中，修改輸入到8255的A0口的電平值，控制電機(jī)的轉(zhuǎn)停，令NUM1=0,每次求反，輸出到8255的A口。根據(jù)當(dāng)前選擇的風(fēng)的類型FLAG0以及當(dāng)前所處的狀態(tài)，修改通道2的計(jì)數(shù)初值。
（5）菜單界面設(shè)置
利用DOS下的BIOS功能調(diào)用，設(shè)計(jì)出彩色的形象而又易于操作的界面，詳細(xì)設(shè)計(jì)特點(diǎn)請(qǐng)參考課本上相關(guān)介紹。
使用類型10H中斷，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)屏幕的完整的控制。常用的彩色文本功能的參數(shù)設(shè)置見表2。