智能电风扇控制系统设计
目录
一、绪论-------------------------------------------------------------------------------1
1.1 智能电风扇控制系统背景---------------------------------------------1
1.2 智能电风扇控制系统概述---------------------------------------------1
1.3 设计任务和主要内容----------------------------------------------------1
二、方案论证------------------------------------------------------------------------2
2.1 传感器部分-----------------------------------------------------------------2
2.2 主控制部分-----------------------------------------------------------------2
2.3 调速方式选择--------------------------------------------------------------3
2.4 温度控制模块--------------------------------------------------------------3
2.5 显示电路--------------------------------------------------------------------3
三、系统硬件电路设计-------------------------------------------------------------4
3.1 总体硬件设计-----------------------------------------------------------4
3.2 电源模块设计------------------------------------------------------------4
3.3 单片机最小系统---------------------------------------------------------5
3.4 数字温度传感器模块设计---------------------------------------------6
3.5 电机调速与控制模块设计---------------------------------------------8
3.6 高温报警模块设计------------------------------------------------------8
四、系统软件设计------------------------------------------------------------------12
4.1 概述-----------------------------------------------------------------------12
4.2 整体程序流程图设计--------------------------------------------------12
4.3 小功率直流电机调速与控制模块程序-----------------------------14
五、系统调试----------------------------------------------------------------------15
5.1 测试环境及工具---------------------------------------------------------15
5.2 测试方法------------------------------------------------------------------15
5.3 测试结果分析------------------------------------------------------------15
六、设计总结-----------------------------------------------------------------------15
参考文献------------------------------------------------------------------------------16
附录------------------------------------------------------------------------------------17
摘要
本设计以89c52单片机为核心，采用DS18B20温度传感器，对环境温度进行数据采集,以此来调节风速实现对电风扇的智能控制,，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。本设计具有完整的定时功能有自动手动模式切换、风速选择等各种功能。
关键字：89c52单片机，温度测量，数字温度传感器，直流电机。
Abstract
The design 89c52 microcontroller as the core, the use of DS18B20 temperature sensor, data collection on the ambient temperature in order to adjust the fan speed to achieve the intelligent control, in order to establish a control system that allows fans of the changes with the temperature automatically change Stalls, and "high temperature, wind, low temperature, the wind is weak" performance. In addition, the keyboard control panel, users can set the fan in a certain range of the minimum operating temperature, when the temperature is below the set temperature, the fan will automatically shut down when fans turn above this temperature re-start. This design has a complete manual mode automatic timer switch, speed selection and other functions. Key words:89c52 micro-controller, temperature measurement, digital temperature sensors, DC motors.
一、绪论
1.1智能电风扇控制系统背景
电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。
尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。
1.2 智能电风扇控制系统概述
传统电风扇是220V交流电供电，电机转速分为几个档位，通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的，亦即，每次风力改变，必然有人参与操作，这样势必带来诸多不便。
本设计中的智能电风扇控制系统，是指将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过可控硅对风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风力大小的效果。
1.3 设计任务和主要内容
本设计以51单片机为核心，通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个自动控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现温度、风扇转速的连续控制。另外，通过遥控器，用户可以在特定模式下实现对电风扇的风扇转速，定时时间等进行设置，本智能控制系统的主要功能如下：1）本控制系统采用了先进的红外遥控器控制，实现了远程遥控功能，操作方便，符合现代人的生活要求；
2）上电开机后或在待机模式下，等待用户按下EQ键开机，实现半自动人体感应；
3）本智能控制系统定义了4种工作模式，各模式功能如下：
（1）上电开机后默认进入工作模式0。模式0下，可以实现温度对风扇转速的实时控制，并将温度、风扇转速等级、工作模式在液晶屏上实时显示；在工作模式0下，不允许用户手动对风扇转速等级的控制，要想进入其他模式可以选择模式选择键，进入模式选择；
（2）通过模式选择键进入工作模式1。模式1下，可以手动实现对风扇转速的控制，温度不能再控制风扇转速；
（3）通过模式选择键进入工作模式2。模式2下，可以手动选择定时时间，暂时有四种选择（1、5、10、15分钟），定时时间到，自动进入模式4待机模式；如果直接由定时倒计时进行中，进入其他两外两种工作模式，各模式功能可以实现，但不会中断定时倒计时；在定时倒计时进行中，如果想要中断定时模式，可以摁下关机键，先进入模式4，再返回其他模式；
（4）在各个工作模式下，风扇转速都分四个等级，0为关闭，1为微风，2为中风，三为强风；
（5）在各个工作模式下，都可以实现高温报警；预定义高温报警温度下限为40摄氏度，到达高温时高温报警指示灯点亮；
（6）模式4也可以定义为纠错模式，一旦用户按键频繁或错误造成系统功能紊乱，可以先进入模式4，再返回其他模式；在模式4下返回时，预定义为返回到工作模式0，即温度自动控制模式。
二、方案论证
2.1 传感器部分
方案一：采用热敏电阻
采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案二：采用DS18B20
温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20数字温度传感器芯片是以9位数字量的形式反映器件的温度值。DS18B20数字温度传感器通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。用语读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。
综合考虑，选择方案DS18B20进行温度测量。
2.2主控制部分
方案一：采用SPCE061A单片机
采用凌阳16位的SPCE061A单片机，处理速度较慢，内置2K SRAM，32K FLASH，要实现稍大的存储量受到限制，而如果扩展大量的外围电路的话，则降低了系统的可靠性，消耗了大量的CPU资源。
方案二：采用STC89C52
此方案采用STC89C52八位单片机实现。单片机软件编程的自由度大，可通过编程实现各种各样的算术算法和逻辑控制。而且体积小，硬件实现简单，安装方便。可以实现对DS18B20和直流电机的控制工作，编程技术及外围功能电路的配合使用都很成熟。
综合考虑，选择STC89C52作为主控制器。
2.3调速方式的选择
方案一：采用PWM控制
PWM是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术，尤其是在对电机的转速控制方面，可大大节省能量。PWM 具有很强的抗噪性，且有节约空间、比较经济等特点。用了PWM技术后，实现了用数字方式来控制模拟信号，可以大幅度降低成本和功耗。
方案二：采用可控硅控制
实际中通过控制双向可控硅的导通角，使输出端电压发生改变，从而使施加在电风扇的输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。
从本设计要求综合考虑实际中选择方案一。
2.4温度控制模块设计
方案一：选用矩阵键盘：假如使用矩阵键盘，用户就只能走进本控制系统去控制该系统已完成自己想要的操作。对于现代社会，绝大部分的用户已经习惯了用遥控器去操作他们的电视机、DVD机等现代设备，因此矩阵键盘这样的操作界面便显得不合时宜；而且如果选择了矩阵键盘，就会是本系统的设计增加面积，不符合小巧时尚的需求；
方案二：采用红外遥控器+红外遥控解码：红外遥控器的使用大大方便了用户，使他们可以在一定范围内实现对本系统的远程控制，符合当代人的生活习惯，而且红外遥控器的技术已经相当成熟，使用也比较方便。虽然加入了红外遥控+红外遥控解码模块后对设计者是一个不小的挑战，但为满足用户的需求，我们依然选择了该方案。
2.5显示电路的设计
方案一：数码管：数码管的显示位数有限，且只能显示一些简单的字符。如果要达到以上设计要求，我们就要用接近30位数码管，这就使外围电路变得异常复杂；而且这样势必会使软件的编写变得非常困难，加大了工作量；更有甚者，即使软硬件都实现了，但显示效果并不好。所以我们果断放弃该方案。
方案二：LCD1602液晶屏：LCD1602液晶屏是16*2的字符型液晶，可以显示英文26个字母的大小写，阿拉伯数字0—9，及一些简单的符号。该液晶屏操作简单，显示功能强大，完全能共满足本设计系统的需要，是一种比较理想的选择；
方案三：LCD12864液晶屏：该液晶屏是比LCD1602液晶屏更先进的液晶，可以显示图片信息，同样可以完成本设计系统的需要。但是该液晶屏要
LCD1602液晶屏贵很多，在本设计系统中，性价比不如LCD1602液晶屏。
综上所述，我们选择了LCD1602液晶屏。
三、 系统主要硬件电路设计
3.1总体硬件设计
系统总体设计框图如图2-1所示：
图2-1系统原理框图
对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用具有
8KB 片
内FLASH ROM 的STC89C52单片机作为中央处理器。
作为整个控制系统的核心，STC89C52内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。
3.2 电源模块
因为单片机工作电源为+5V ，且底层电路功耗很小。采用7805三端稳压片即可满足要求。
红外遥控输入 热释电红外传感器
DS18B20温度传感器
STC89C52
LCD1602液晶屏
高温报警指示灯
直流电机
开关式霍尔传感器
3.3单片机最小系统
单片机STC89C52组成的最小系统如图2-2所示：
图2-2单片机最小系统
3.4数字温度传感器模块设计
本模块以DS18B20作为温度传感器，AT89C51作为处理器，配以温度显示作为温度控制输出单元。整个系统力求结构简单，功能完善。温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20数字温度传感器芯片是以9位数字量的形式反映器件的温度值。DS18B20数字温度传感器通过一个单线接口发送或接受信息，因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线（加上地线）。用语读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。DS18B20数字温度传感器满足了设计的要求。
图2-3-1 温度传感器DS18B20与单片机的接口电路
系统工作原理如下：
DS18B20进行现场温度测量，将测量数据送入AT89C51的P3.7口，经过单片机处理后显示温度值，并与设定温度值的上下限值比较，若高于设定上限值或低于设定下限值则控制电机转速进行调整。
3.4.1 DS18B20的温度处理方法
DS18B20直接将测量温度值转化为数字量提交给单片机，工作时必须严格遵守单总线器件的工作时序。
高速暂存存储器由9个字节组成，其分配如下图所示。当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机可通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如图所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。
温度低位温度高位TH TL 配置保留保留保留8位CRC LSB DS18B20 存储器映像图MSB
温度值格式图DS18B20 温度数据表：
23 22 21 20 2-1 2-2 2-3 2-4
MSB LSB
S S S S S 26 25 24
典型对应的温度值表:
温度值/℃数字输出（二进制）数字输出（十六进制）
+85℃ 0000 0101 0101 0000 0550H
+25.625℃ 0000 0001 1001 0001 0191H
+10.125℃ 0000 0000 1010 0010 00A2H +0.5℃ 0000 0000 0000 1000 0008H
0℃ 0000 0000 0000 0000 0000H
-0.5℃ 1111 1111 1111 1000 FFF8H
-10.125℃ 1111 1111 0110 1110 FF5EH
-25.625℃ 1111 1111 0110 1111 FF6FH
-55℃ 1111 1100 1001 0000 FC90H
3.4.2温度控制和显示模块设计
通过以6122A芯片为核心组成的红外遥控器控制和以LCD1602为显示器件的温度、风扇转速与模式等的显示系统的组合，组成了温度显示与控制模块。
控制模块采用红外遥控器+红外遥控解码：红外遥控器的使用大大方便了用户，使他们可以在一定范围内实现对本系统的远程控制，符合当代人的生活习惯，而且红外遥控器的技术已经相当成熟，使用也比较方便。该系统的设计中，我们需要显示一些字符串以提示用户如何进行操作，以及方便用户能够明白显示的内容。因此这就要求我们的显示模块能够达到如下要求：
可以显示字符；显示位数尽可能多，且显示功能尽可能强大。
LCD1602液晶屏是16*2的字符型液晶，可以显示英文26个字母的大小写，阿拉伯数字0—9，及一些简单的符号。该液晶屏操作简单，显示功能强大，完全能共满足本设计系统的需要，是一种比较理想的选择；
图2-3-2 LCD1602液晶屏与单片机的接口电路
3.5电机调速与控制模块设计
电机调速是整个控制系统中的一个重要的方面。本设计系统采用直流电机模拟风扇电机的调速；在实际中通过控制双向可控硅的导通角，使输出端电压发生改变，从而使施加在电风扇的输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。
3.5.1 交流电机电机调速原理
可控硅的导通条件如下：
1）阳-阴极间加正向电压；
2）控制极-阴极间加正向触发电压；
3）阳极电流IA 大于可控硅的最小维持电流IH。
电风扇的风速设为从高到低5、4、3、2、1档，各档风速都有一个限定值。
在额定电压、额定功率下，以最高转速运转时，要求风叶最大圆周上的线速度不大于2150m/min 。且线速度可由下列公式求得
310V Dn π=?
式中，V 为扇叶最大圆周上的线速度(m/min),D 为扇中的最大顶端扫出圆的直径(mm)；n 为电风扇的最高转速(r/min)。
代入数据求得5n ≤ 1555r/min,取5n =1250 r/min.又因为：
取n1=875 r/min.则可得出五个档位的转速值： 5n =1250r/min 4n =1150r/min 3n =1063r/min 2n =980r/min 1n =875r/min
又由于负载上电压的有效值
其中，u1为输入交流电压的有效值，α为控制角。解得：
5α =0° t=0ms 4α =23.5° t=1.70ms 3α =46.5° t=2.58ms 2α =61.5° t=3.43ms
1α =76.5° t=4.30ms
以上计算出的是控制角和触发时间，当检测到过零点时，按照所求得的触发时间延时发脉冲，便可实现预期转速。 3.5.2 电机控制模块硬件设计
电路中采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041 ,集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身,避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷, 简化了输出通道隔离2驱动电路的结构。所设计的可控硅触发电路原理图见图2-3 。其中RL 即为电机负载，其工作原理是:单片机响应用户的参数设置, 在I/ O 口输出一个高电平, 经反向器反向后, 送出一个低电平,使光电耦合器导通, 同时
01
sin 2()2u u παα
ππ
-=+10070?≤最低转速
调速比＝
％％
最高转速
触发双向可控硅, 使工作电路导通工作。给定时间内,负载得到的功率为:
n P UI
N
式中: P 为负载得到的功率, kW; n 为给定时间内可控硅导通的正弦波个数; N 为给定时间内交流正弦波的总个数; U 为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值,V; I 为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效
值,A 。由式(1) 可知,当U , I , N 为定值时, 只要改变n 值的大小即可控制功率的输出,从而达到调节电机转速的目的。 3.5.3 小功率直流电机调速原理
单片机控制的小型直流电机的一般采用PWM 脉冲调制方式实现速度的控制。 PWM 基本原理以及产生：
PWM 基本原理: PWM 是通过控制固定电压的直流电源开关频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM 可以应用在许多方面，如电机调速、温度控制、压力控制等。
在PWM 驱动控制的调整系统中，按一个固定的频率来接通和断开电源，并根据需要改变一个周期内"接通"和 "断开"时间的长短。通过改变直流电机电枢上电压的"占空比"来改变平均压的大小，从而控制电动机的转速。
如图1所示，在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；电机断电时，速度逐渐
Zero Crossing
1
2
6
4
U1
MOC3031M
XTAL2
18
XTAL1
19
ALE 30EA
31
PSEN 29RST
9
P0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78
P3.0/RXD 10P3.1/TXD 11P3.2/INT012P3.3/INT113P3.4/T014P3.7/RD
17
P3.6/WR 16P3.5/T115P2.7/A1528P2.0/A821P2.1/A922P2.2/A1023P2.3/A1124P2.4/A1225P2.5/A1326P2.6/A1427U2
AT89C51
3
2
U3:A
4009
RL
110k
C1
27p
R4
4k7
R2
4k7
R1
4k7
U4
L2008L6
减少。只要按一定规律，改变通、断电的时间，即可让电机转速得到控制.
设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax, 设占空比为D=t1／T，则电机的平均速度为式中，Vd -- 电机的平均速度；
Vmax- -电机全通电时的速度(最大)；
D=t1／T ---占空比。
由公式(2)可见，当我们改变占空比D：t1／T时，就可以得到不同的电机平均速度Vd ,严格地讲，平均速度Vd与占空比D并不是严格的线性关系，在一般的应用中，可以将其近似地看成线性关系。
图2-4 小功率直流电机控制原理图
3.6 高温报警模块设计
3.6.1 二极管与蜂鸣器工作原理
发光二极管简称为LED，它是半导体二极管的一种。发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：
R＝（E－Uf）／If
式中E为电源电压，Uf为LED的正向压降，If为LED的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。
蜂鸣器电路（高温发声报警）
蜂鸣器工作原理简介：当控制端口通以不同频率及不同占空比的信号时蜂鸣器将发出不同强度及不同频率的声音。
由于蜂鸣器存在的声音较小，且价格比发光二极管要稍贵一下，所以此次报警音电路选用发光二极管。
3.6.2高温报警模块电路
图2.5 发光二极管构成的高温报警指示电路
四、系统软件设计
4.1概述
整个系统的功能是由硬件电路配合软件来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序），它是用来完成各种实质性的功能如测量、计算、显示、通讯等。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划监控程序了。首先要根据系统的总体功能和键盘设置选择一种最合适的监控程序结构，然后根据实时性的要求，合理地安排监控软件和各执行模块之间地调度关系。
主程序调用了4个子程序，分别是数码管显示程序、键盘扫描以及按键处理程序、温度测试程序、中断控制程序、单片机与PC机串口通讯程序。
键盘扫描电路及按键处理程序：实现键盘的输入按键的识别及相关处理。
温度测试程序：对温度芯片送过来的数据进行处理，进行判断和显示。
数码管显示程序：向数码的显示送数，控制系统的显示部分。
中断控制程序：实现循环显示功能。
4.2整体程序流程图设计
否
是
正常
是
否
是
DS18B20初始化
测量温度
调用相应的控制程序
温度显示子程序
内部判断
开始
系统初始化
检测人存在
调用电机控制子程序
结束
高温（>40）
调用报警子程序
测量转速
转速显示子程序
如图3-1所示，主机控制DS18B20完成温度转换工作必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。单片机所用的系统频率为12MHz。根据DS18B20初始化时序、读时序和写时序分别可编写4个子程序：初始化子程序、写子程序、读子程序、显示子程序。
4.3 小功率直流电机调速与控制模块程序流程图如下所示
五、系统调试
5.1、测试环境及工具
测试温度：0--100摄氏度。
测试风扇速度：用直流电机模拟
测试仪器及软件：数字万用表，温度计0--100摄氏度，串口调试助手。
5.2、测试方法
使系统运行，观察系统硬件检测是否正常（包括单片机最小系统，键盘电路，显示电路，温度测试电路，电机驱动电路等）。系统自带测试表格数据，观察显示数据是否相符合即可。
采用温度传感器和温度计同时测量温度，目测显示电路是否正常。并记录各点温度值，与实际温度值比较，得出系统的温度指标。
5.3、测试结果分析
自检正常，温度和转速显示正常。
因为芯片是塑料封装，所以对温度的感应灵敏度不是相当高，需要一个很短的时间才能达到稳定。
六、设计总结：
经过了几天的拼搏，这次比赛对于我们的毅力和意志力是一个重要的考验。感触颇深的是解决问题的方法、技巧。在设计过程中，我们遇到了许多突发事件和各种困难，电路设计和调试一度陷入困境，但通过团队的仔细分析和自我调整状态后我们终于解决了问题。认识到对待问题要多方法，多角度处理。这次竞赛，我们不但增强了实践能力和协作精神，而且懂得了联系实际的重要性，这对我们以后的学习和工作不无裨益。当然，我们的设计还存在一些缺陷，有待在将来的学习中进一步提高，在此我们要感谢我们的指导老师。也在此恳请各位老师批评指正。
参考文献
1 张琳娜，刘武发．传感检测技术及应用．中国计量出版社，1999
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4 李志全等.智能仪表设计原理及应用.国防工业出版社,1998.6
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10 无线电2007，2009合订本人民邮电出版社
11 数字电子技术董传岱中国石油大学出版社2009年
12 电子设计竞赛实训教程张华林、周晓芳北京航空航天出版社2007
13 LCD1602.pdf, DS18b20A.pdf, 6122A.pdf, ULN2003A.pdf
附录：智能电风扇控制系统电路原理图
智能电风扇控制器设计单片机课程设计
智能电风扇控制器设计 单片机课程设计 设计题目：智能电风扇控制器设计
neuq 目录 序言 一、设计实验条件及任务 (2) 1.1、设计实验条件 1.2、设计任务 (2) 二、小直流电机调速控制系统的总体方案设计 (3) 2.1、系统总体设计 (3) 2.2、芯片选择 (3) 2.3、DAC0832芯片的主要性能指标 (3) 2.4、数字温度传感器DS18B20 (3) 三、系统硬件电路设计 (4) 3.1、AT89C52单片机最小系统 (5) 3.2、DAC0832与AT89C52单片机接口电路设计 (6) 3.3、显示电路与AT89C52单片机接口电路设计 (7) 3.4、显示电路与AT89C52单片机电路设计 (8) 四、系统软件流程设计 (7) 五、调试与测试结果分析 (8) 5.1、实验系统连线图 (8) 5.2、程序调试................................................,. (8) 5.3、实验结果分析 (8) 六、程序设计总结 (10) 七、参考文献............................................ (11) 附录 (12) 1、源程序代码 (12) 2、程序原理图 (23)
序言 传统电风扇不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题，使家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化，使得由微机控制的智能电风扇得以出现。 本文介绍了一种基于AT89C52单片机的智能电风扇调速器的设计，该设计主要硬件部分包括AT89C52单片机，温度传感器ds18b20，数模转换DAC0809 电路，电机驱动和数码管显示电路，系统可以实现手动调速和自动调速两种模式的切换，在自动工作模式下，系统能够能够根据环境温度实现自动调速；可以通过定时切换键和定时设置键实现系统工作定时，使得在用户需求的定时时间到后系统自动停止工作。 在日常生活中,单片机得到了越来越广泛的应用，本系统采用的AT89C52单片机体积小、重量轻、性价比高,尤其适合应用于小型的自动控制系统中。系统电风扇起停的自动控制,能够解决夏天人们晚上熟睡时,由于夜里温度下降而导致受凉,或者从睡梦中醒来亲自开关电风扇的问题,具有重要的现实意义。 一、设计实验条件及任务 1.1、设计实验条件 单片机实验室 1.2、设计任务 利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节，并显示运行状态DJ-XX和D/ A输出的数字量。 巩固所学单片知识，熟悉试验箱的相关功能，熟练掌握Proteus仿真软件，培养系统设计的思路和科研的兴趣。实现功能如下： ①系统手动模式及自动模式工作状态切换。
数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计 题目：基于单片机的智能电风扇控制系统 专业：物联网运行与管理 班级： 姓名： 学号： 指导老师： 成绩： 2014年12月
目录 第1节引言 (3) 1.1 智能电风扇控制系统概述 (3) 1.2 本设计任务和主要内容 (3) 第2节系统主要硬件电路设计 (5) 2.1 总体硬件设计 (5) 2.2 数字温度传感器模块设计 (5) 2.2.1 温度传感器模块的组成 (5) 2.2.2 DS18B20的温度处理方法 (6) 2.3 电机调速与控制模块设计 (7) 2.3.1 电机调速原理 (7) 2.3.2 电机控制模块硬件设计 (8) 2.4 温度显示与控制模块设计 (9) 第3节系统软件设计 (10) 3.1 数字温度传感器模块程序设计 (10) 3.2 电机调速与控制模块程序流程 (15) 3.2.1 程序设计原理 (15) 3.2.2 主要程序 (16) 第4节结束语 (19) 参考文献 (20)
基于单片机的智能电风扇控制系统 数理与信息工程学院电子信息工程041班汪轲 指导教师：余水宝 第1节引言 电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。 尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。 1.1 智能电风扇控制系统概述 传统电风扇是220V交流电供电，电机转速分为几个档位，通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的，亦即，每次风力改变，必然有人参与操作，这样势必带来诸多不便。 本设计中的智能电风扇控制系统，是指将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过可控硅对风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风力大小的效果。 1.2设计任务和主要内容 本设计以MCS51单片机为核心，通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。
附件B： 毕业设计（论文）开题报告 1、课题的目的及意义 随着电子制造业的不断发展，社会对生产率的要求越来越高，各行业都需要精良高效、高可靠性的设备来满足要求。作为一种老式家电，电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品；但电风具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为成熟的家电行业的一员，在中小城市以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额，但老式电风扇功能简单，不能满足智能化的要求。为提高电风扇的市场竞争力，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提出。 传统电风扇具有以下缺点：风扇不能随着环境温度的变化自动调节风速，这对那些昼夜温差大的地区是致命的缺点，尤其是人们在熟睡时，不但浪费资源，还很容易使人感冒生病；传统电风机械的定时方式常常会伴随着机械运动的声音，特别是夜间影响人们的睡眠，而且定时范围有限，不能满足人们的需求。鉴于这些缺点，我们需要设计一款智能的电风扇温度控制系统来解决。 2、国内外研究现状 电风扇在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究是很积极的。智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求。美的等家电企业相继推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同的人群而专门研制的，具有智能化控制系统的电风扇。 国外在电风扇方面的研究相对我国不那么积极，但是在智能化电器方面的研究却比我国更加成功。“智能化电器”包含三个层次：智能化的电器元件，如智能化断路器、智能化接触器和智能化磁力启动器等，智能化开关柜和智能化供配电系统。智能化开关柜包含多台断路器，而且供电系统的控制与用电设备的控制关系很密切。这两个层次上的智能化工作重点是：加强网络功能，最大限度地提高配电系统和用电设备的自动化水平。 新型的智能化电器元件的发展趋势：采用微处理器及可编程器件，大量功能“以软代硬”实现，并具有“现场”设计的能力。充分增加智能化电器元件的“柔
精心整理 家用电风扇控制逻辑电路设计 电子课程设计报告 题目名称：家用电风扇控制逻辑电路设计 姓名：邹秀兰 专业：通信工程 班级学号：08042104 同组人：曾令春 指导教师：韦芙芽 南昌航空大学信息工程学院 2010年9月日
第三章系统的组成及工作原理 3.1系统的组成 摘要 随着我国经济的发展，居民家中的电器是越来越多，电风扇也成为了我们生活中必不可少的家用电器。以前的台式电风扇和落地式电风扇都是采用机械控制，主要控制风速和风向。然而随着电子技术的发展，目前的家用电风扇大多采用电子控制线路取代了原来的机械控制器，是电风扇的功能更强，操作也更简便。使电风扇的使用变得更为人性化。 本次课程设计的题目是：家用电风扇逻辑控制电路的设计。由三个按键分别控制风速、风种和开关，并分别用不同颜色的发光二级管来显示风扇工作的状态。附加按键提示音及定时功能。增加这些都是为了提高电风扇的人性化。基本电路是利用四片D 触发器74LS175建立起“风速”及“风种”状态锁存电路，并由74LS08、74LS1517、4LS175及74LS00构成“风速”及“风种”的循环。定时部分由555单稳态脉冲电路及74LS192移位寄存器和74LS48译码器构成。 经过一系列的分析、准备。由于库房没有大的板子故将定时部分焊在另一块板子上，所以本次课程设计除在美观上有点欠缺外达到了全部的要求。 关键字:电风扇、按键、脉冲、循环。 目录 前言·················· ..............................................4 第一章设计内容及要求. (5) 第二章系统设计方案选择 2.1方案一.....................................................6 2.2方案二.....................................................6 第三章系统组成及工作原理 3.1系统组成...................................................7 3.2工作原理...................................................8 第四章单元电路设计、参数计算、器件选择 4.1状态锁存电路电路............................................`9 4.2触发脉冲电路...............................................11 4.3风种控制电路...............................................12 4.4消抖电路...................................................14 4.5单稳态电路.................................................15 第五章实验、调试及测试结果与分析................................16 结论..............................................................17 参考文献. (18) 附录一····························································18 附录二····························································20 附录三····························································22 前言 科学技术是第一生产力。科技使我们由手工时代进入了现代的电器时代。同时科技在国家的国防事业中发挥了重要的作用，只有科技发展了才能使一个国家变得强大。而作为二十一世纪的主义，作为一名大学生，不仅仅要将理论知识学会，更为重要的是要将所学的知识用于实际生活之中，使理论与实践能够联系起来。电子课设是将理论与实践相结合的一个非常重要的环节，是一个能真正能提高学生动手与实践能力的环节。 家用电器已经变得极为普遍，成了我国家庭中最为普及的家用电器之一。随着近几年我国经济的快速发展人们的生活水平也逐渐提高了，人们对家用电器的要求也越来越高。人们希望家用电器能够实现智能化及人性化。而作为人们生活中比不可少的家用电器，电风扇的智能化及人性化的设计就显得尤为重要。家用电风扇控制逻辑电路设计就是针对这一问题而研究设计的。 以前的家用的电风扇一个按键只能控制一种风速，而且无法对其风种进行控制，无疑这样的电风扇存在一定的弊端，从而限制了电风扇的进一步普及。通过逻辑电路设计之后的电风扇。只需要三个按键就可以循环控制风速、风种及开关状态。实现了电风扇的人性化。 在国内外，家用电风扇的逻辑控制技术已经相当成熟。但是这一点并不能说明我们的这次课设就没意义。因为其中对逻辑电路进行设计分析的思路仍然值得我们去学习和研究。又因为其简单、易做、易设计。对设计材料无特别要求的特点。使得家用电风扇控制逻辑电路设计这一课题广泛运用于电子课设中。 第一章设计内容及要求 〖基本要求〗 1)实现风速的强、中、弱控制(—个按钮控制，循环)： 使用一个“风速”按键来循环控制风速的变化。当电风扇出于停止状态时按下该键，风扇启动并出于弱风、正常风状态，风扇启动后，依次按下“风速”键，风速按着“弱——中——强——弱”依次变换。 2)实现风种的“睡眠风”、“自然风”、“正常风”三种状态的控制(—个按钮控制，循环)： 使用一个“风种”按键来循环控制风种的选择。当风扇处于停止状态时按下该键风扇不能启动，当风扇处于工作状态时，依次按下“风种”键，风速随着“正常风——睡眠风——自然风——正常风”的状态变化。 3）风扇停止状态的实现： 使用一个按键来控制风扇的停止。在风扇处于任一工作状态时按下该键风扇停止工作。 4)LED 显示状态: 分别用六个LED 灯来显示“风速”和“风种”的三种工作状态。 〖提高要求〗 1)按键提示音 2)定时关机功能(以小时为单位) 1正常风电机连续转动，产生持久风； 2自然风电机转动4秒，停4秒，产生阵风； 3睡眠风电机转动8秒，停8秒，产生轻柔的微风。 第二章系统设计方案选择？ 方案：电风扇控制逻辑电路由四部分组成。 1、状态锁存电路； 2、触发脉冲电路； 3、“风速”、“风种”方式选择电路； 4、定时电路； 该电路？很好的实现“风速”、“风种”及停止状态的控制，完美的实现了课设的基本要求，也基本上完成了提高要求。因为提高要求是在基本要求达到后设计的，由于时间的问题故存在些瑕疵没能和主电路达到很好的匹配。
毕业论文开题报告 机械设计制造及其自动化 智能电风扇控制系统设计 一、选题的背景和意义 近几年，我国电风扇市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓励电风扇产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对电风扇市场的关注越来越密切，这使得电风扇市场推广策略与营销渠道开发的发展研究需求增大。 随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展，工业的生产和管理进入了自动化、信息化和智能化时代，智能化已经成为时代发展的需要。基于生产现场和日常生活的实际需要，研究和开发智能电风扇控制具有十分重要的意义。该项目的研究可以应用于工厂自动化、仓库管理、智能玩具和民用服务等领域，可提高劳动生产效率，改善劳动环境。 AT89S52单片机芯片制作的“电风扇定时开关电路”，允许用户随时通过按键开关自行输入设置新的定时时间参数，其范围可在1分钟（最短时间）至999分钟（最长时间）之间任意设置（步进为1分钟），这为用户根据使用的环境温度、自己身体条件、个人爱好等具体情况，适时进行调整设置，选用最合适的定时时间提供了方便。而且在整个定时状态下，电路具有允许用户随时自行选择使用“阵风”或“连续风”的控制功能。具有电路简单、制作容易、设置方便、使用灵活等优点。 本设计来源于在企业学习生活当中的深刻感受，天气开始炎热的时候，人们都会开着电扇入睡，但是往往睡着了都会忘记去关，所以我们可以对电扇进行定时，到了一定时间，电扇就会自动停止工作。而且夏天的晚上总是很容易着凉，所以睡觉的时候就可以根据自己的身体情况改变风速，可以改成阵风或者连续风。所以该作品是为解决此问题而设计的AT89C51单片机风扇控制器。 二、研究目标与主要内容 研究目标：本课题主要是设计一套智能电风扇控制系统，该系统设计以AT89S51单片机为核心控制器，通过DS18B20温度传感器对室内环境温度进行数据采集，单片机对采集到的温度信号进行处理并输出一定占空比的PWM，电风扇随温度变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大；温度低，风力弱”的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可
题目名称：智能电风扇的设计 摘要：本设计以MSP430F149单片机为核心控制模块，采用HS0038光电传感器 和DS18B20温度传感器来测量电风扇的转速和检测时刻环境温度，通过主从单片机之间的串行通信来完成电风扇转速数据处理、模式控制和转速控制等，采用PWM 脉冲调制技术来控制风扇的转速，用键盘和HB12864液晶显示来实现人机交互，用红外发射和接受装置来完成遥感控制功能。该系统有电风扇的无级调速，并可以对电风扇的转速进行设置和转速的实时测试与显示、具有睡眠风、自然风等多种工作模式可以选择、能显示日期、时间、温度、风扇转速、运行模式等等信息和实现定时自动开、关机等功能，系统结构简单，步进小、精度高等优点。 关键词：单片机红外遥控智能控制风扇 Abstract:This design to MSP430F149 microcontroller as the core control module, the HS0038 photoelectric sensor and DS18B20 temperature sensor to measure the speed of the electric fan and testing time, through the master-slave SCM environment temperature of serial communication between to complete the electric fan speed data processing, pattern control and speed control and so on, USES the PWM pulse modulation technology to control the speed of the fans, use the keyboard and HB12864 liquid crystal display to realize human-machine interaction, with infrared emission and accept device to complete remote sensing control function. The system has the fan stepless speed regulation, and to the electric fan speed setting and speed of the real-time testing and display, with the wind, such as natural sleep DuoZhong work models to choose, can show the date, time, temperature, fan speed, the mode of operation and so on information and realize the automatic shutdown open, such as timing function, system structure is simple, step into small, high precision of advantages. Keyword: temperature sensor；infrared remote control；intelligent control；fan
智能电风扇控制器设计 序言 传统电风扇不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题，使家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化，使得由微机控制的智能电风扇得以出现。 本文介绍了一种基于AT89C52单片机的智能电风扇调速器的设计，该设计主要硬件部分包括AT89C52单片机，温度传感器ds18b20，数模转换DAC0809电路，电机驱动和数码管显示电路，系统可以实现手动调速和自动调速两种模式的切换，在自动工作模式下，系统能够能够根据环境温度实现自动调速；可以通过定时切换键和定时设置键实现系统工作定时，使得在用户需求的定时时间到后系统自动停止工作。 在日常生活中,单片机得到了越来越广泛的应用，本系统采用的AT89C52单片机体积小、重量轻、性价比高,尤其适合应用于小型的自动控制系统中。系统电风扇起停的自动控制,能够解决夏天人们晚上熟睡时,由于夜里温度下降而导致受凉,或者从睡梦中醒来亲自开关电风扇的问题,具有重要的现实意义。 一、设计实验条件及任务
1.1、设计实验条件 单片机实验室 1.2、设计任务 利用DAC0832芯片进行数/模控制，输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节，并显示运行状态DJ-XX和D/ A输出的数字量。巩固所学单片知识，熟悉试验箱的相关功能，熟练掌握Proteus 仿真软件，培养系统设计的思路和科研的兴趣。实现功能如下： ① 系统手动模式及自动模式工作状态切换。 智能电风扇控制器设计 ② 风速设为从高到低9个档位，可由用户通过键盘手动设定。③ 定时控制键实现定时时间设置，可以实现10小时的长定时。 ④ 环境温度检测，并通过数码管显示，自动模式下实现自动转速控制。⑤ 当温度每降低1℃则电风扇风速自动下降一个档位，环境低于21度时，电风扇停止工作。 ⑥ 当温度每升高1℃则电风扇风速自动上升一个档位。环境温度到30度以上时，系统以最大风速工作。 ⑦ 实现数码管友好显示。 二、小直流电机调速控制系统的总体设计方案 2.1、系统硬件总体结构 图2.1系统硬件总体框图 2.2、芯片选择
第六届全国大学生电子设计竞赛征题（湖北赛区） 一、题目 智能电风扇控制系统 二、任务 设计并制作一个智能电风扇控制系统，其示意图如下： 三、要求 1、基本要求 （1）能够分档、连续（或步进）调节电风扇转速，调节范围：0~600转/分钟。 （2）具有普通风、自然风、睡眠风输出功能。 （3）具备定时关机功能。 （4）能通过按键设定输出风的种类、关机时间及调速。 （5）可以切换显示电风扇转速，误差小于1%；输出风的种类;开机工作时间；剩余工作时间;累计工作时间。能够存储当前设定状态。 （6）由于输入电压波动引起转速超过要求的最大值时，应具备限速功能。 （7）具备遥控操作功能，遥控范围不小于5米。 2、发挥部分 （1）电扇输出普通风时，若输入电压有效值在±20%范围内波动时，应保持输出转速恒定，静态误差小于1%。 （2）可以通过键盘任意设定普通风输出时的转速。 （3）当转速设定值和输入电压突变时，采取适当的控制方法以减少超调量及调节时间。
（4）提高输入功率因数，要求不小于0.9。 （5）其他特色与创新（如进一步提高输入功率因素，减低输入电流谐波，提高睡眠风、自然风的舒适度，增加语音提示功能等）。 四、评分意见 五、说明 电风扇用一50W普通风扇 自然风：风扇能吹出忽大忽小的自然风,仿佛大自然的阵阵轻风。 睡眠风：阶梯性减小风速的睡眠风,能顺应人体生理变化,使你即使睡觉也不会因吹风扇着凉而感冒。 六、命题意图及知识范围 本题侧重与控制系统的设计，其内容涵盖了控制、模拟电路、数字电路、单片机和电力电子技术等方面的知识。 本题基本部分虽然要求学生要有一定的知识面，但难度不大，相信大部分参赛学生可以完成。而发挥部分要求学生具有较好的控制理论知识及应用能力。特别是输入功率因素不得小于90%这一要求，用传统的移相斩波调压法是很难达到的，需要用到现代电力电子技术，有一定难度。
智能风扇设计报告 学院：信息工程学院 专业：自动化
基于单片机的智能电风扇控制系统 第1节引言 电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。 尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。 1.1 智能电风扇控制系统概述 传统电风扇是220V交流电供电，电机转速分为几个档位，通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的，亦即，每次风力改变，必然有人参与操作，这样势必带来诸多不便。 本设计中的智能电风扇控制系统，是指将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过可控硅对风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风力大小的效果。 1.2设计任务和主要内容 本设计以MCS51单片机为核心，通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关
中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 本科毕业设计(论文) 智能风扇控制器设计 院系名称： 专业： 学生姓名： 学号：123456789 指导老师： 中国网络大学教务处制 20 年03月30日
智能风扇控制器设计 前言 随着人们生活水平及科技水平的不断提高，现在家用电器在款式、功能等方面日益求精，并朝着健康、安全、多功能、节能等方向发展。过去的电器不断的显露出其不足之处。 电风扇曾一度被认为将是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此。家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。 尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的。现在大部分电风扇只有手动调速，加上一个定时器，其功能比较单一，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。如果能使电风扇处于两种不同的工作模式，模式一能对风扇实现手动控制，进行定时设置和档位调节，模式二具有对环境进行检测的功能，根据实时环境温度进行风速自动调节和当房间里面没有人时能自动的关闭电风扇，使风扇处于待机状态，当有人进入时自动开启并启动定时器控制，这样一来就避免了上述的不足。本次设计就是围绕这些方面对现有电风扇进行改进。 1 方案设计与论证 本设计能对风扇实现手动控制，进行定时设置和档位调节，同时具有对环境进行检测的功能，根据实时环境温度进行风速自动调节和当房间里面没有人时能自动的关闭电风扇，使风扇处于待机状态，当有人进入时自动开启并启动定时器控制。 1.1 遥控设计方案与论证 1.1.1 超声波遥控方案 超声波传感器是运用超声波的特质发明出来的一种传感器。超声波的振动频率高于声波，是通过换能晶片在电压的激励下出现振动 而产生的，其有波长短、频率高、方向性好、绕射现象小、可以成为射线定向传播
智能电风扇设计 【摘要】 本设计以A T89S52单片机为控制中心，主要通过提取热释电红外传感器感应到的人体红外线信息和温度传感器DS18B20得到的温度以及内部定时器设定时间长短来控制电风扇的开关及转速的变化。 目录 引言 (3) 1、总体方案设计及功能描述 (4) 2、功能模块硬件简介与实现 (4) 2.1、键盘输入电路 (4) 2.2、热释电红外传感器模块 (4) 2.2.1、热释电红外线传感器原理简介 (4) 2.2.2、热释电红外线传感器应用 (5) 2.3、温度传感器 (5) 2.3.1、温度传感器DS18B20简介 (5) 2.3.2、DS18B20读写及初始化时序 (5) 2.3.3、DS18B20的一般操作过程 (6) 2.3.4、DS18B20的温度存储方式即温度计算 (6) 2.4、数码管显示电路 (6) 2.4.1、74ls164简介 (6) 2.4.2、共阴极八段数码管简介 (6) 2.4.3、显示电路设计 (7) 2.5、发光二极管电路 (7) 2.6、蜂鸣器电路 (7) 2.7、继电器控制电路 (8) 2.7.1、继电器简介 (8) 2.7.2、继电器驱动电路设计及工作原理简介 (8) 2.8、整体电路硬件设计 (9) 3、AT89S52软件设计与实现 (10) 3.1、整体设计思路介绍 (10) 3.2、主要部分流程图 (10) 3.2.1、主程序流程图 (10) 3.2.2、外部中断流程图 (10) 3.2.3、定时器0中断流程图 (11) 3.2.4、定时器1中断流程图 (11) 4、总结 (11) 致谢词 (12) 参考文献 (12) 附页： (13) 引言
带温度显示的温控与手控自动风扇系统 摘要： 本设计为一种温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和显示功能，系统AT89C52 单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。可由用户设置高、低档位，测得温度值在高低温度之间时打开风扇强弱风档，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到大风档，当温度小于所设定的温度时自动降低风扇档位，控制状态随外界温度而定。同时，能够由人工设定风扇档位不受温度控制，灵活性强。所设高低温值保存在温度传感器DS18B20内部E2ROM中，掉电后仍然能保存上次设定值，性能稳定,控制准确。 关键词： 自动控制单片机温控手控风扇 一．技术指标 1.1设计意义 在激烈的市场竞争下，虽然电风扇具有广阔的市场空间，但不断新生产品的出现，要使产品更具市场优势，仅仅是靠传统型的电风扇是远远不够的，因此要对传统的电风扇根据市场的需要进行不断的更新，不断的改进，以使自己的产品立于不败之地。传统的电风扇较为突出的缺点是：①风扇的风力大小不能根据温度的变化自动的调节风速，
对于那些昼夜温差比较大的地区，这个自动调节风速就显得优其的重要了，特别是人们在熟睡时常常没有觉察到夜间是温度变化，那样既浪费电资源又容易引起感冒。②传统的风扇是用机械式的定时方式，机械式的定时方式常常会伴随着很大的机械运动的声音，特别是在夜间影响人们的睡眠质量，另个机械式的定时有一定的局限性，定时范围有限，而且机械式的容易坏。③传统的电风扇没有单片机控制电风扇的功能，对平时调节风扇风速或其它对风扇的调节，而又不想走近风扇带来很多的不便。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。 1．2技术指标 本设计是以51单片机为主要控制核心，用51单片机系统对用户设定信号数据的采集以及分析，能过各种可控型电子元器件对电风扇各种工作状态的控制，以达到用户需求。 设计的功能要求 ①风速从高到低设置4个档位，并且每个档位都可以由用户设置或者根据温度自动调 节。 ②风扇可以自动的根据环境的温度调节风扇风速的档位，温度上升2℃自动上升一个档 位，温度每降低2℃自动下降一个档位。 ③设置数码管显示当前的工作状态以及温度，使其更具人性化。 ④加入串口控制功能，对于工业应用的风扇，可以通过RS232接口用电脑上位机控制风 扇，同时可以对控制芯片重新编程，以实现不强大的功能。 二、方案论证 2.1传感器部分 方案一：采用热敏电阻 采用热敏电阻，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测1摄氏度的信号是不适用的。而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现，也要用到复杂的算法，一定程度上也增加了软件实现的难度。方案二：采用DS18B20 温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。DS18B20数字温度传感器芯片是以9位数字量的形式反映器件的温度值。DS18B20数字温度传感器通过一个单线接口发送或接受信息，
智能温控风扇设计-论文 智能温控风扇设计 摘要:实现温度控制自动化不仅能够大大提高工业生产的效率～同时还能提高产品质量～减少消耗～因此设计研究高精度、稳定、适用性强的温度控制系统对工业生产发展具有其积极意义。本文介绍了一种智能温度控制风扇的设计方案～其采用AT89S51单片机为控制器核心～通过测量温度的变化来改变风扇的转速从而达到温度控制的目的。同时实现温度采集、温度显示、温度设定等功能。经实验表明～本设计不仅稳定性好～而且温度控制精度高～反应快。 关键字:智能控制,单片机,温度 The design of Intelligent Temperature Control Fan Abstract: Automating temperature control can not only greatly increase the efficiency of production, but also improve the quality of product and reduce the cost. Therefore , a research on high precision、stability、and applicability temperature control system is significant for industry produce. This paper introduces a design of intelligent temperature control fan, which is based on AT89S51 MCU as core controller. It can control the temperature by changing the revolving speed of the fan. And it also includes the function of temperature gathering, temperature display and temperature setting. Experiment shows that the design has a good stability and high precision, and its response time is low. Keywords: Intelligent control; MCU; Temperature 目录
目录 1.1 选题依据与研究意义 (1) 1.2 设计的任务与要求 (1) 2、整体方案设计 (3) 2.1系统方案设计 (3) 2.2方案论证 (4) 2.2.1 温度传感器的选择 (4) 2.2.2 控制器的选择 (5) 2.2.3 显示模块的选择 (6) 2.2.4 直流电机驱动方式 (7) 3、系统硬件组成 (8) 3.1 单片机主控单元设计 (8) 3.2 独立按键电路 (9) 3.3 数码管显示电路 (10) 3.4 温度采集电路 (11) 3.5 风扇电机驱动与调速电路 (11) 3.6舵机驱动电路 (12) 3.7 LED显示电路 (13) 3.8风扇遥控发射与接收电路 (14) 3.9单片机引脚资源分配 (15) 4、软件设计 (16) 4.1 程序设计 (16)
4.2 温度测量子程序 (17) 4.3 数码管显示子程序 (18) 4.4按键扫描子程序 (19) 4.5转速计算函数 (20) 4.6 延时函数 (21) 4.7定时函数 (21) 4.8红外遥控函数 (22) 5、系统仿真与调试 (23) 5.1 独立按键调试 (23) 5.2 数码管显示调试 (23) 5.3 温度采集调试 (24) 总结 (26) 参考文献 (27) 附录1 (29) 附录2 (30)
摘要：传统的手工操作、模拟调控为主的风扇，功能简单，智能化程度不高，调速方式一般采用电机抽头的小型电机来实现，不能实现无级调速，而且功耗高，效率低。针对上述缺点，本设计采用单片机STC89C51作为控制器，利用数字温度传感器DS18B20作为温度采集器，可以根据采集的温度，另外通过单片机的脉宽调制控制三极管的导通关断来驱动风扇电机和控制风扇电机的转速。风扇可利用红外遥控器或手动按键实现切换风扇的挡位、工作模式以及定时时间，可根据系统设定温度与实际检测到的温度进行比较来实现风扇的自动启停，并可以根据温度的变化来自动改变风扇转速，同时可通过数码管来显示实际检测的温度。关键词：单片机、DS18B20、风扇控制器、红外遥控
外文原文 Single-chip microcomputer 1. the introduction of the singlechip microcomputer The singlechip is one kind of integrated circuit chip, which uses the ultra large-scale technology and has the data-handling capacity (for example arithmetic operation, logic operation, data transfer, interrupt processing) the microprocessor (CPU), random access data-carrier storage (RAM), read-only program memory (ROM), input output circuit (I/O), possibly also includes fixed time the counter, serial passes unguardedly (SCI), demonstration actuation electric circuit (LCD or LED actuation electric circuit), pulse-duration modulation electric circuit (PWM), simulation multichannel switch and A/Electric circuit and so on D switch integrates to together the monolith chip on, constitutes to be smallest the computer system which however consummates. These electric circuits can under the software control accurate, be rapid, highly effective complete the procedure designer preset the duty. From this looked that, singlechip has the function which the microprocessor does not have, it may alone complete the intellectualization control function which the modern industry control requests, this is singlechip biggest characteristic. However singlechip also is different with the single trigger, the chip before the development, it only has the function greatly strengthened ultra large scale integrated circuit, if entrusts with it the specific procedure, it then is youngest, the integrity microcomputer control system, it (PC machine) has the essential difference with the single trigger or the personal computing, singlechip application belongs to the chip level application, needs the user to understand singlechip chip the structure and the command system as well as other integrated circuit application technologies and the system design need theory and technology, with such specific chip design application procedure, thus causes this chip to have the specific function. The different singlechip has the different hardware characteristic and the software characteristic, namely their technical characteristic is different, the hardware characteristic is decided by singlechip chip internal structure, the user must use some kind of singlechip, must understand whether this product does satisfy the characteristic target which the need the function and the application system requests. Here technical characteristic including function characteristic, control characteristic and electrical specification and so on, these information needs to obtain from in theproduction merchant technical manual. The software characteristic is refers to the command system characteristic and the development support environment, the instruction characteristic is singlechip addressing way which we is familiar with, the data