智能风扇设计
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智能风扇设计
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2０１3年春季
开放性实验
题目名称： 智能风扇调速器设计
院系名称: 电气工程学院
专业班级： 电气F１102
学生姓名: 陈文根
学 号： 2
指导教师： 马利
目录
成绩：
评语：
指导老师签名：
日 期：
智能风扇设计
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目录
1 系统概述········································4
1．1 ＡT８9C5１单片机简介···························4
1. 2 本设计任务和主要内容·························4
2 方案论证········································4
2．１ 系统总体设计··································5
2．2传感器部分·····································5
2.３主控制部分·····································６
2.4调速方式的选择·································6
2.5温度控制模块设计·······························６
2.6显示电路的设计·································7
3 硬件设计········································７
3．1 系统的原理方框图······························7
３.２ 元器件选型····································8
3.3 硬件主电路····································１1
4 软件设计········································14
4.1 软件设计思想及主流程···························１4
４.2 流程框图及关键代码····························15
５ 系统调试········································２9
5.1 硬件测试·······································29 智能风扇设计
3 / 32 ５.２ 软件测试·······································3０
５.3 整体测试·······································31
设计心得··········································3２
参考文献··········································33
1 系统概述 智能风扇设计
4 / 32 １.１ ＡT89C51单片机简介
传统电风扇多采用机械方式进行控制，功能少，噪音大，各档的风速变化大。随着科技的发展和人们生活水平的提高，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。
AT89Ｃ51单片机提供以下标准功能:４K字节Flasｈ闪速存储器,12８字节内部ＲＡM，32个I/O口线，两个16位定时、计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时，AT89C５1单片机可降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止ＣPＵ的工作,但允许RＡＭ,定时、计数器,串行通行口及中断系统继续工作。掉电方式保存ＲAＭ中的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。
1. ２ 本设计任务和主要内容
本文以AT8９C51单片机为核心,通过数字温度传感器对外界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调节档位,实现“温度高、风力大、温度低、风力弱”的性能。另外，通过红外发射和接收装置及按键实现各种功能的启动与关闭,并且可对各种功能实现遥控,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。
本设计主要内容如下:
（1）风速设为从低到高共５个档位,可由用户通过键盘和遥控手动设定。
(2)每当温度降低2℃，则电风扇风速自动下降一个档位。
(3）每当温度升高2℃,则电风扇风速自动上升一个档位。
（4)用户可以设定电风扇最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。
二、方案论证
传统电风扇供电采用的是220V交流电,电机转速分为几个档位，通过人工手动调整电机转速达到改变风速的目的，亦即,每改变一次风力,必然有人参与操作,这样就会带来诸多不便。
本文介绍了一种基于AT89Ｃ５１单片机的智能电风扇调速器的设计，该设计智能风扇设计
5 / 32 巧妙利用红外线遥控技术、单片机控制技术、无级调速技术和温度传感技术，把智能控制技术应用于家用电器的控制中,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速的效果。
2．1 系统总体设计
图1 系统总体结构框图
经过详细分析和实现难度对比有以下基本理论依据：
2.2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数字温度传感器芯数字温度传感器
键盘功能输入
遥控功能输入
AT89C51
电机调速 输出显示
控制输出 智能风扇设计
6 / 32 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。
2.3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AT８9C51单片机
AＴ8９C51是美国AＴMEL公司生产的低电压、高性能ＣＭＯS8位单片机,片内4byteｓ的可反复擦写的只读程序存储器（PERＯM）和１28 bｙｔes的随机存取数据存储器(RAM),器件采用ATMＥL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS－５１指令系统，片内置用8位中央处理器（CＰU)和Ｆlash存储单元,功能强大。ＡＴ89C51单片机可灵活应用于各种控制领域。
综合考虑,选择AT89C５1单片机作为主控制器。
2.4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。但前期投入大。
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二。
2．5温度控制模块设计
方案一:
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,而且红外智能风扇设计
7 / 32 遥控器的技术已经相当成熟,使用也比较方便。
方案二：
用键盘：假如使用键盘，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。此方案设计与制作比较简单,且能完全完成既定功能。
综合各方面因素,采选用方案二。
2.6显示电路的设计
方案一:
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。
方案二：
数码管：虽然数码管的显示位数有限,且只能显示一些简单的字符。但是在本课程设计中，所需要的数码管不多，少量数码管即可符合设计要求,估可采用。
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。但是该液晶屏相对比较贵。
综上所述，我们选择了数码管作为显示模块。
综上所述的论证,通过焊接、接线、编程等工作就可以制作智能调速风扇。
3 硬件设计
３.１ 系统的原理方框图
本系统由集成温度传感器、单片机、LED数码管、发光二极管、直流电机及一些其他外围器件组成。使用具有价廉易购的AＴ89Ｃ51单片机编程控制,通过修改程序可方便实现系统升级。系统的框图结构如下：
人工控制
