課程設(shè)計——基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)

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課程設(shè)計——基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)_第1頁

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文檔簡介

1、　　智能風(fēng)扇設(shè)計報告　　學(xué)院：信息工程學(xué)院　　專業(yè)：自動化　　基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)　　引言 &

2、lt;p>　　電風(fēng)扇曾一度被認(rèn)為是空調(diào)產(chǎn)品沖擊下的淘汰品，其實并非如此，市場人士稱，家用電風(fēng)扇并沒有隨著空調(diào)的普及而淡出市場，近兩年反而出現(xiàn)了市場銷售復(fù)蘇的態(tài)勢。其主要原因：一是風(fēng)扇和空調(diào)的降溫效果不同——空調(diào)有強(qiáng)大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風(fēng)扇的風(fēng)更溫和，更加適合老人兒童和體質(zhì)較弱的人使用；二是電風(fēng)扇有價格優(yōu)勢，價格低廉而且相對省電，安裝和使用都非常簡單。　　盡管電風(fēng)扇

3、有其市場優(yōu)勢，但傳統(tǒng)電風(fēng)扇還是有許多地方應(yīng)當(dāng)進(jìn)行改良的，最突出的缺點是它不能根據(jù)溫度的變化適時調(diào)節(jié)風(fēng)力大小，對于夜間溫差大的地區(qū)，人們在夏夜使用電風(fēng)扇時可能遇到這樣的問題：當(dāng)凌晨降溫的時候電風(fēng)扇依然在工作，可是人們因為熟睡而無法察覺，既浪費(fèi)電資源又容易引起感冒，傳統(tǒng)的機(jī)械定時器雖然能夠控制電風(fēng)扇在工作一定后關(guān)閉，但定時范圍有限，且無法對溫度變化靈活處理。鑒于以上方面的考慮，我們需要設(shè)計一種智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)來解決這些問題。</p&

4、gt;　　1.1 智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)概述 　　傳統(tǒng)電風(fēng)扇是220V交流電供電，電機(jī)轉(zhuǎn)速分為幾個檔位，通過人為調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到改變風(fēng)力大小的目的，亦即，每次風(fēng)力改變，必然有人參與操作，這樣勢必帶來諸多不便。　　本設(shè)計中的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)，是指將電風(fēng)扇的電機(jī)轉(zhuǎn)速作為被控制量，由單片機(jī)分析采集到的數(shù)字溫度信號，再通過可控硅對風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)

5、行調(diào)速。從而達(dá)到無須人為控制便可自動調(diào)整風(fēng)力大小的效果。　　設(shè)計任務(wù)和主要內(nèi)容　　本設(shè)計以MCS51單片機(jī)為核心，通過溫度傳感器對環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而建立一個控制系統(tǒng)，使電風(fēng)扇隨溫度的變化而自動變換檔位，實現(xiàn)“溫度高，風(fēng)力大，溫度低，風(fēng)力弱”的性能。另外，通過鍵盤控制面板，用戶可以在一定范圍內(nèi)設(shè)置電風(fēng)扇的最低工

6、作溫度，當(dāng)溫度低于所設(shè)置溫度時，電風(fēng)扇將自動關(guān)閉，當(dāng)高于此溫度時電風(fēng)扇又將重新啟動。　　本設(shè)計主要內(nèi)容如下：　　風(fēng)速設(shè)為從高到低6個檔位，可由用戶通過鍵盤手動設(shè)定。　?、?當(dāng)溫度每降低3℃則電風(fēng)扇風(fēng)速自動下降一個檔位。　?、?當(dāng)溫度每升高3℃則電風(fēng)扇風(fēng)速自動上升一個檔位。

7、　　10℃最低工作溫度，當(dāng)?shù)陀谠摐囟葧r，電風(fēng)扇自動停轉(zhuǎn)。　　自動與手動的切換　　系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計 　　總體硬件設(shè)計　　系統(tǒng)總體設(shè)計框圖如圖2-1所示&

8、lt;/p>　　圖2-1 系統(tǒng)原理框圖　　對于單片機(jī)中央處理系統(tǒng)的方案設(shè)計，根據(jù)要求，我們可以選用具有4KB片內(nèi)E2PROM的AT89C51單片機(jī)作為中央處理器。作為整個控制系統(tǒng)的核心，AT89C51內(nèi)部已包含了定時器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器等硬件，其硬件能符合整個控制系統(tǒng)的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構(gòu)成一個最小系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，抗干擾能力

9、強(qiáng)，性價比高。是比較合適的方案　　溫度傳感器模塊設(shè)計　　溫度傳感器可以選用LM324A的運(yùn)算放大器，將其設(shè)計成比例控制調(diào)節(jié)器，輸出電壓與熱敏電阻的阻值成正比，但這種方案需要多次檢測后方可使采樣精確，過于煩瑣。所以我采用更為優(yōu)秀的DS18B20數(shù)字溫度傳感器，它可以直接將模擬溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，降低了電路的復(fù)雜程度

10、，提高了電路的運(yùn)行質(zhì)量。　　2.2.1 溫度傳感器模塊組成　　本模塊以DS18B20作為溫度傳感器，AT89C51作為處理器，配以溫度顯示作為溫度控制輸出單元。整個系統(tǒng)力求結(jié)構(gòu)簡單，功能完善。電路圖如圖2-2所示。　　系統(tǒng)工作原理如下：

11、;　　DS18B20進(jìn)行現(xiàn)場溫度測量，將測量數(shù)據(jù)送入AT89C51的P3.7口，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示溫度值，并與設(shè)定溫度值的上下限值比較，若高于設(shè)定上限值或低于設(shè)定下限值則控制電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整。　　電路圖見附錄。　　電機(jī)調(diào)速與控制模塊設(shè)計　　電機(jī)調(diào)速是整個控制系統(tǒng)中的一個重要

12、的方面。通過4905，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風(fēng)扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)各檔位風(fēng)速的無級調(diào)速。　　2.3.1 電機(jī)調(diào)速原理　　可控硅的導(dǎo)通條件如下：　　1）陽-陰極間加正向電壓；　　2）控制極-陰極間加正向觸發(fā)電壓；

13、　　3）陽極電流IA 大于可控硅的最小維持電流IH。　　電風(fēng)扇的風(fēng)速設(shè)為從高到低6、5、4、3、2、1檔，各檔風(fēng)速都有一個限定值。在額定電壓、額定功率下，以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時， 　　2.3.2 電機(jī)控制模塊硬件設(shè)計　　電路圖見附錄。<

14、;p>　　溫度顯示與控制模塊設(shè)計　　溫度的顯示通過LED燈來顯示其變化，在表盤上，共有8個LED指示燈。分別為自動或手動，1級風(fēng)蘇、2級風(fēng)速等。LED會隨著溫度以及操作的不同會進(jìn)行相應(yīng)的顯示。　　鍵盤控制系統(tǒng)模塊設(shè)計　　矩陣鍵盤是3*3的，接在P2口進(jìn)行相應(yīng)的控制，主要的操作是進(jìn)行手動自動切換、風(fēng)速手動調(diào)節(jié)

15、等，同時，在相應(yīng)的鍵盤操作下，在LED顯示部分，進(jìn)行相應(yīng)的操作顯示。這樣做的目地可以簡化操作，并且很簡單的便可以達(dá)到控制目的。　　電路圖見附錄。　　穩(wěn)壓電路模塊的設(shè)計　　為了保證單片機(jī)在正常電壓下正常工作，我們采用7805來進(jìn)行5V的穩(wěn)壓工作。電路原理圖如下：</p&

16、gt;　　電路圖見附錄。　　第三節(jié) 系統(tǒng)軟件設(shè)計　　在程序設(shè)計上，我們主要設(shè)計了四個模塊，主程序模塊、溫度掃描模塊、電機(jī)控制模塊和鍵盤掃描模塊。　　主程序主要涉及到對溫度采集及鍵盤采集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合性的處理。溫度掃描模塊，則結(jié)合溫度傳感器的原理，寫出

17、了采集溫度用的函數(shù)。電機(jī)控制，通過延時實現(xiàn)了模擬的PWM波，對速度進(jìn)行了分檔。鍵盤掃描，則采用定時中斷的方法，隔100ms時間進(jìn)行一次掃描。具體思想見附錄1.　　結(jié) 束語　　首先，通過這次應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計，在很大程度上提高了自己的獨(dú)立思考能力和單片機(jī)的專業(yè)知識，也深刻了解寫一篇應(yīng)用系統(tǒng)的步驟和格式，有過這樣的一次訓(xùn)練，

18、相信在接下來的日子我們都會了，而且會做得更好。　　我所寫的系統(tǒng)主要根據(jù)目前節(jié)智能化電風(fēng)扇技術(shù)的發(fā)展趨勢和國內(nèi)實際的應(yīng)用特點和要求，采用了自動化的結(jié)構(gòu)形式，實現(xiàn)對電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速的自動控制。　　系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C51為核心部件，單片機(jī)系統(tǒng)完成對環(huán)境溫度信號的采集、處理、顯示等功能;用Protel軟件繪制電路原理圖和PCB電路印刷板圖，由Protues軟件進(jìn)行

19、訪真測試，利用MCS51匯編語言編制,運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點是:　　1)適用性強(qiáng)，用戶只需對界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶對最適合溫度的要求，實現(xiàn)對最適溫度的實時監(jiān)控。　　2)系統(tǒng)成本低廉，操作非常簡單，隨時可以根據(jù)軟件編寫新的功能加入產(chǎn)品。操作界面可擴(kuò)展性強(qiáng)，只要稍加改變，即可增加其他按鍵的使用功能。<

20、;p>　　本系統(tǒng)在當(dāng)今提倡人性化設(shè)計和健康產(chǎn)品的環(huán)境下具有非常好的市場前景。 　　本設(shè)計在模擬檢測中運(yùn)行較好，但采樣據(jù)不太穩(wěn)定。功能上的缺憾是對于兩個檔之間的臨界溫度處理不好，并且檔位太少。還有待改進(jìn)。　　附錄1：　　主程序：

21、　　#include<reg52.h>　　#defineuchar unsigned char　　#define uint unsigned int　　#include "wendu.h"　　#i

22、nclude "dianji.h"　　#include "jianpan.h"　　//extern uint speed;　　//extern unit anjian[9];　　main()&l

23、t;/p>　　{ 　　uint tmp;　　EA=0;　　P0=0xff;　　dianji

24、_kou=1;//dian ji chu shi wei gao　　anjian_clear1();　　anjian[0]=1;　　anjian_dingshi_init(); 　　EA=1; //EA shi neng<p&g

25、t;　　while(1)　　{　　anjian_saomiao_1();　　if(anjian[0]==1){　　tmp=DS18B20_Tmp_Read();<p&

26、gt;　　if(tmp<=0x00a0){　　P0=0x00;//<10c　　speed_0();　　}　　else if(tmp>0x00a0&&tmp<=0x0140){</p&g

27、t;　　P0=0x7f; //10--20c 　　speed_2();　　}　　else if(tmp>0x0140&&tmp<=0x0170){　　P0=0xbd;//2

28、0--23c　　speed_3();　　}　　else if(tmp>0x0170&&tmp<=0x0190){　　P0=0xdd;//23--26c 　　sp

29、eed_4();　　}　　else if(tmp>0x0190&&tmp<=0x01d0){　　P0=0xed; //26--29c 　　speed_5();&

30、lt;b>　　}　　else if(tmp>0x01d0&&tmp<=0x0200){　　P0=0xf5; //29--32c 　　speed_6();　　}

31、;　　else {　　P0=0xf9; //>35c　　speed_7();　　}　　}

32、　　if(anjian[1]==1){　　P0=0xfe;　　anjian_saomiao_1();　　if(anjian[3]==1){　　P0=0x7e;//<10c<p

33、>　　speed_1();　　} 　　else if(anjian[4]==1){　　P0=0xbe; //10--20c 　　speed_2();;　　}&

34、lt;/b>　　else if(anjian[5]==1){　　P0=0xde;//20--25c　　speed_3();　　}　　else if(anjian[6]==1){<

35、;/p>　　P0=0xee; //25--30c 　　speed_4();　　}　　else if(anjian[7]==1){　　P0=0xf6; //30--35c &l

36、t;p>　　speed_5();　　}　　else if(anjian[8]==1){　　P0=0xfa; //>35c　　speed_6();

37、;　　} 　　else speed_0();　　}　　else { P0=0xff; speed_0();}　　}

38、;　　} 　　溫度采集程序：　　///sbit TMDAT= P3^7;　　/////////////////////////dian ji/////////////////////////////////////<p&

39、gt;　　sbit TMDAT= P3^7;　　void Delay(int useconds)　　{　　int s;　　for (s=0;s<useconds;s++);

40、;　　}　　uchar Reset_Bus(void)　　{　　uchar presence;　　TMDAT=0;

41、　　Delay(29);　　TMDAT=1;　　Delay(3);　　presence=TMDAT;　　Delay(25);　　ret

42、urn(presence);　　}　　void Write_Bit(char bitval)　　{　　TMDAT=0;

43、;　　if(bitval==1) TMDAT=1;　　Delay(5);　　TMDAT=1;　　}　　void Write_Byte(char val)<

44、;/p>　　{　　uchar i;　　uchar temp;　　for (i=0;i<8;i++) 　　{</p&g

45、t;　　temp=val>>i;　　temp&=0x01;　　Write_Bit(temp);　　}　　Delay(5);<

46、p>　　}　　uchar Read_Bit(void) 　　{　　uchar i;　　TMDAT=0;</p

47、>　　TMDAT=1;　　for(i=0;i<3;i++);　　return(TMDAT);　　}　　uchar Read_Byte(void)

48、;　　{　　uchar i;　　uchar value=0;　　for (i=0;i<8;i++)　　{

49、;　　if(Read_Bit()) value|=0x01<<i;　　Delay(6);　　}　　return(value);　　}</b

50、>　　uint DS18B20_Tmp_Read(void)　　{　　uint TEMP;　　uchar TEMP_LSB,TEMP_MSB;　　Reset_Bus();</p&g

51、t;　　Write_Byte(0xCC);　　Write_Byte(0x44);　　Delay(5);　　Reset_Bus();　　Write_Byte(0xCC);

52、　Write_Byte(0xBE);　　TEMP_LSB=Read_Byte();　　TEMP_MSB=Read_Byte();　　TEMP=TEMP_MSB;　　TEMP=TEMP<<8;　　TEMP=TEMP|TE

53、MP_LSB;　　return(TEMP);　　}　　電機(jī)調(diào)速程序：　　sbit dianji_kou=P3^6; //P3^6控制電機(jī)　　vo

54、id sudu(uint x){　　uint i;　　dianji_kou=0;　　for(i=0;i<5001;i++){　　if(i==x){dianji_kou=~dianji_kou;}<p

55、>　　}　　}　　void speed_0(void){　　sudu(0);　　}<

56、p>　　void speed_1(void){　　sudu(500);　　}　　void speed_2(void){　　sudu(700);　　}

57、　　void speed_3(void){　　sudu(800);　　}　　void speed_4(void){　　sudu(1000);<b

58、>　　}　　void speed_5(void){　　sudu(1200);　　}　　void speed_6(void){　　sudu(1500);</p&g

59、t;　　}　　void speed_7(void){　　sudu(1800);　　}　　sbit dianji_kou=P3^6; //P3^6控制電機(jī)</p

60、>　　void sudu(uint x){　　uint i;　　dianji_kou=0;　　for(i=0;i<5001;i++){　　if(i==x){dianji_kou=~dianji_kou

61、;}　　}　　}　　void speed_0(void){　　sudu(0);　　}</b&

62、gt;　　void speed_1(void){　　sudu(500);　　}　　void speed_2(void){　　sudu(700);<

63、;b>　　}　　void speed_3(void){　　sudu(800);　　}　　void speed_4(void){　　sudu(1000);</p&

64、gt;　　}　　void speed_5(void){　　sudu(1200);　　}　　void speed_6(void){

65、sudu(1500);　　}　　void speed_7(void){　　sudu(1800);　　}　　鍵盤采集程序：</b&g

66、t;　　/*　　p2^0 p2^1 p2^2　　p2^3　　p2^4　　p2^5</b&

67、gt;　　*/　　sbit KeyIn1 = P2^3;　　sbit KeyIn2 = P2^4;　　sbit KeyIn3 = P2^5;　　sbit KeyOut1 = P2^0;<

68、/p>　　sbit KeyOut2 = P2^1;　　sbit KeyOut3 = P2^2;　　uint anjian[9];　　void anjian_dingshi_init(){ 　　TMOD=0x11;&

69、lt;p>　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256; //100MS　　// EA=1; //KAI ZONG ZHONG DUAN　　TR0=1; //T0 YUN XU&l

70、t;p>　　}　　void anjian_clear1(void){　　char i;　　for(i=0;i<9;i++){　　anjian[i]=0;<

71、p>　　}　　}　　void anjian_clear2(void){　　char i;　　for(i=3;i<9;i++){

72、　　anjian[i]=0;　　}　　}　　void anjian_saomiao_1(void){　　KeyOut1 = 0;

73、KeyOut2 = 1;　　KeyOut3 = 1;　　if (KeyIn1 == 0){anjian_clear1();anjian[0]=1;}　　if (KeyIn2 == 0){anjian_clear1();anjian[1]=1;}　　if (KeyIn3 =

74、= 0){anjian_clear1();}　　while(KeyIn1 == 0||KeyIn2 == 0||KeyIn3 == 0);　　KeyOut1 = 1;　　KeyOut2 = 0;　　KeyOut3 = 1;　　if

75、 (KeyIn1 == 0){anjian_clear2();anjian[3]=1;}　　if (KeyIn2 == 0){anjian_clear2();anjian[4]=1;}　　if (KeyIn3 == 0){anjian_clear2();anjian[5]=1;}　　while(KeyIn1 ==

76、 0||KeyIn2 == 0||KeyIn3 == 0);　　KeyOut1 = 1;　　KeyOut2 = 1;　　KeyOut3 = 0;　　if (KeyIn1 == 0){anjian_clear2();anjian[6]=1;}<

77、p>　　if (KeyIn2 == 0){anjian_clear2();anjian[7]=1;}　　if (KeyIn3 == 0){anjian_clear2();anjian[8]=1;}　　while(KeyIn1 == 0||KeyIn2 == 0||KeyIn3 == 0);

78、　　}　　void timer0() interrupt 1　　{　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256;　　anj

79、ian_saomiao_1();　　}　　附錄2：　　電源模塊：　　溫度傳感器模塊：<p&

眾賞文庫> 全部分類> 畢業(yè)設(shè)計

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