課程設計—智能風扇設計報告

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文檔簡介

1、　　智能風扇設計報告　　學院：信息工程學院　　專業(yè)：自動化　　班級： 　　姓名： </p

2、>　　日期：2012年6月14日　　基于單片機的智能電風扇控制系統(tǒng)　　引言 　　電風扇曾一度被認為是空調產(chǎn)品沖擊下的淘汰品，其實并非如此，市場人士稱，家用電風扇并沒有隨著空調的普及而淡出市場，近兩年反而出現(xiàn)了市場銷售復蘇的態(tài)勢。其主要原因：一是

3、風扇和空調的降溫效果不同——空調有強大的制冷功能，可以快速有效地降低環(huán)境溫度，但電風扇的風更溫和，更加適合老人兒童和體質較弱的人使用；二是電風扇有價格優(yōu)勢，價格低廉而且相對省電，安裝和使用都非常簡單。　　盡管電風扇有其市場優(yōu)勢，但傳統(tǒng)電風扇還是有許多地方應當進行改良的，最突出的缺點是它不能根據(jù)溫度的變化適時調節(jié)風力大小，對于夜間溫差大的地區(qū)，人們在夏夜使用電風扇時可能遇到這樣的問題：當凌晨降溫的

4、時候電風扇依然在工作，可是人們因為熟睡而無法察覺，既浪費電資源又容易引起感冒，傳統(tǒng)的機械定時器雖然能夠控制電風扇在工作一定后關閉，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，我們需要設計一種智能電風扇控制系統(tǒng)來解決這些問題。　　1.1 智能電風扇控制系統(tǒng)概述 　　傳統(tǒng)電風扇是220V交流電供電，電機轉速分為幾個檔位，通過人為調整電機轉

5、速達到改變風力大小的目的，亦即，每次風力改變，必然有人參與操作，這樣勢必帶來諸多不便。　　本設計中的智能電風扇控制系統(tǒng)，是指將電風扇的電機轉速作為被控制量，由單片機分析采集到的數(shù)字溫度信號，再通過可控硅對風扇電機進行調速。從而達到無須人為控制便可自動調整風力大小的效果。　　設計任務和主要內容&

6、lt;p>　　本設計以MCS51單片機為核心，通過溫度傳感器對環(huán)境溫度進行數(shù)據(jù)采集，從而建立一個控制系統(tǒng)，使電風扇隨溫度的變化而自動變換檔位，實現(xiàn)“溫度高，風力大，溫度低，風力弱”的性能。另外，通過鍵盤控制面板，用戶可以在一定范圍內設置電風扇的最低工作溫度，當溫度低于所設置溫度時，電風扇將自動關閉，當高于此溫度時電風扇又將重新啟動。　　本設計主要內容如下：<p

7、>　　風速設為從高到低6個檔位，可由用戶通過鍵盤手動設定。　?、?當溫度每降低3℃則電風扇風速自動下降一個檔位。　?、?當溫度每升高3℃則電風扇風速自動上升一個檔位。　　10℃最低工作溫度，當?shù)陀谠摐囟葧r，電風扇自動停轉。　　自動與手動的切換<

8、;/b>　　系統(tǒng)主要硬件電路設計 　　總體硬件設計　　系統(tǒng)總體設計框圖如圖2-1所示　　圖2-1 系統(tǒng)原理框圖　　對于單片機中央處理系統(tǒng)的方案設計，根據(jù)要求，我們可以選用具有4KB片內E

9、2PROM的AT89C51單片機作為中央處理器。作為整個控制系統(tǒng)的核心，AT89C51內部已包含了定時器、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，方便地構成一個最小系統(tǒng)。整個系統(tǒng)結構緊湊，抗干擾能力強，性價比高。是比較合適的方案　　溫度傳感器模塊設計　　溫度傳

10、感器可以選用LM324A的運算放大器，將其設計成比例控制調節(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化為數(shù)字信號，降低了電路的復雜程度，提高了電路的運行質量。　　2.2.1 溫度傳感器模塊組成　　本模塊以DS18B20作為溫度傳感器，

11、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)力求結構簡單，功能完善。電路圖如圖2-2所示。　　系統(tǒng)工作原理如下：　　DS18B20進行現(xiàn)場溫度測量，將測量數(shù)據(jù)送入AT89C51的P3.7口，經(jīng)過單片機處理后顯示溫度值，并與設定溫度值的上下限值比較，若高于設定上限值或低于設定下限值則控制電機轉速

12、進行調整。　　電路圖見附錄。　　電機調速與控制模塊設計　　電機調速是整個控制系統(tǒng)中的一個重要的方面。通過4905，使輸出端電壓發(fā)生改變，從而使施加在電風扇的輸入電壓發(fā)生改變，以調節(jié)風扇的轉速，實現(xiàn)各檔位風速的無級調速。　　2.3.1

13、電機調速原理　　可控硅的導通條件如下：　　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；　　3）陽極電流IA 大于可控硅的最小維持電流IH。　　電風扇的風速設為從高到低6、5、4、3、2、1檔，各檔風速都有一個限

14、定值。在額定電壓、額定功率下，以最高轉速運轉時， 　　2.3.2 電機控制模塊硬件設計　　電路圖見附錄。　　溫度顯示與控制模塊設計　　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級風蘇、2級

15、風速等。LED會隨著溫度以及操作的不同會進行相應的顯示。　　鍵盤控制系統(tǒng)模塊設計　　矩陣鍵盤是3*3的，接在P2口進行相應的控制，主要的操作是進行手動自動切換、風速手動調節(jié)等，同時，在相應的鍵盤操作下，在LED顯示部分，進行相應的操作顯示。這樣做的目地可以簡化操作，并且很簡單的便可以達到控制目的。

16、;　　電路圖見附錄。　　穩(wěn)壓電路模塊的設計　　為了保證單片機在正常電壓下正常工作，我們采用7805來進行5V的穩(wěn)壓工作。電路原理圖如下：　　電路圖見附錄。　　第三節(jié) 系統(tǒng)軟件設計<p

17、>　　在程序設計上，我們主要設計了四個模塊，主程序模塊、溫度掃描模塊、電機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)進行綜合性的處理。溫度掃描模塊，則結合溫度傳感器的原理，寫出了采集溫度用的函數(shù)。電機控制，通過延時實現(xiàn)了模擬的PWM波，對速度進行了分檔。鍵盤掃描，則采用定時中斷的方法，隔100ms時間進行一次掃描。具體思想見附錄1.&

18、lt;p>　　結束語　　首先，通過這次應用系統(tǒng)設計，在很大程度上提高了自己的獨立思考能力和單片機的專業(yè)知識，也深刻了解寫一篇應用系統(tǒng)的步驟和格式，有過這樣的一次訓練，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)智能化電風扇技術的發(fā)展趨勢和國內實際的應用特點和要求，采用了自動化

19、的結構形式，實現(xiàn)對電風扇轉速的自動控制。　　系統(tǒng)以單片機AT89C51為核心部件，單片機系統(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軟件進行訪真測試，利用MCS51匯編語言編制,運行程序該系統(tǒng)的主要特點是:　　1)適用性強，用戶只需對界面參數(shù)進行設置并啟動系統(tǒng)正常運行便可滿足不同用

20、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。操作界面可擴展性強，只要稍加改變，即可增加其他按鍵的使用功能。　　本系統(tǒng)在當今提倡人性化設計和健康產(chǎn)品的環(huán)境下具有非常好的市場前景。 　　本設計在模擬檢測中運行較好，但采樣據(jù)不太穩(wěn)定。功

21、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。　　附錄1：　　主程序：　　#include<reg52.h>　　#defineuchar unsigned

22、char　　#define uint unsigned int　　#include "wendu.h"　　#include "dianji.h"　　#include "jianpan.h"

23、　　//extern uint speed;　　//extern unit anjian[9];　　main()　　{ 　　uint tmp;</b&g

24、t;　　EA=0;　　P0=0xff;　　dianji_kou=1;//dian ji chu shi wei gao　　anjian_clear1();

25、;　　anjian[0]=1;　　anjian_dingshi_init(); 　　EA=1; //EA shi neng　　while(1)　　{<p&

26、gt;　　anjian_saomiao_1();　　if(anjian[0]==1){　　tmp=DS18B20_Tmp_Read();　　if(tmp<=0x00a0){　　P0=0x00;//<10c　　spe

27、ed_0();　　}　　else if(tmp>0x00a0&&tmp<=0x0140){　　P0=0x7f; //10--20c 　　speed_2();

28、;　　}　　else if(tmp>0x0140&&tmp<=0x0170){　　P0=0xbd;//20--23c　　speed_3();　　}

29、　　else if(tmp>0x0170&&tmp<=0x0190){　　P0=0xdd;//23--26c 　　speed_4();　　}　　else if(tmp>0x0

30、190&&tmp<=0x01d0){　　P0=0xed; //26--29c 　　speed_5();　　}　　else if(tmp>0x01d0&&tmp<=0x0200){&

31、lt;/p>　　P0=0xf5; //29--32c 　　speed_6();　　}　　else {　　P0=0xf9; //>35c&l

32、t;/p>　　speed_7();　　}　　}　　if(anjian[1]==1){　　P0=0xfe;&

33、lt;p>　　anjian_saomiao_1();　　if(anjian[3]==1){　　P0=0x7e;//<10c　　speed_1();　　} 　　else if(a

34、njian[4]==1){　　P0=0xbe; //10--20c 　　speed_2();;　　}　　else if(anjian[5]==1){　　P0=0xde;//20-

35、-25c　　speed_3();　　}　　else if(anjian[6]==1){　　P0=0xee; //25--30c 　　speed_4();<p&

36、gt;　　}　　else if(anjian[7]==1){　　P0=0xf6; //30--35c 　　speed_5();　　}　　else if

37、(anjian[8]==1){　　P0=0xfa; //>35c　　speed_6();　　} 　　else speed_0();　　}</b

38、>　　else { P0=0xff; speed_0();}　　} 　　} 　　溫度采集程序：　　//

39、/sbit TMDAT= P3^7;　　/////////////////////////dian ji/////////////////////////////////////　　sbit TMDAT= P3^7;　　void Delay(int useconds)&l

40、t;b>　　{　　int s;　　for (s=0;s<useconds;s++);　　}　　uchar Reset_Bus(void)&l

41、t;p>　　{　　uchar presence;　　TMDAT=0;　　Delay(29);　　TMDAT=1;

42、;　　Delay(3);　　presence=TMDAT;　　Delay(25);　　return(presence);　　}　　void Write_B

43、it(char bitval)　　{　　TMDAT=0;　　if(bitval==1) TMDAT=1;　　Delay(5);<

44、p>　　TMDAT=1;　　}　　void Write_Byte(char val)　　{　　uchar i;&l

45、t;/p>　　uchar temp;　　for (i=0;i<8;i++) 　　{　　temp=val>>i;　　temp&=0x01;

46、　　Write_Bit(temp);　　}　　Delay(5);　　}　　uchar Read_Bit(void)

47、　　{　　uchar i;　　TMDAT=0;　　TMDAT=1;　　for(i=0;i<3;i++);</

48、p>　　return(TMDAT);　　}　　uchar Read_Byte(void)　　{　　uchar i;</p&g

49、t;　　uchar value=0;　　for (i=0;i<8;i++)　　{　　if(Read_Bit()) value|=0x01<<i;　　Delay(6);&

50、lt;/b>　　}　　return(value);　　}　　uint DS18B20_Tmp_Read(void)　　{</

51、b>　　uint TEMP;　　uchar TEMP_LSB,TEMP_MSB;　　Reset_Bus();　　Write_Byte(0xCC);　　Write_Byte(0x44);

52、;　　Delay(5);　　Reset_Bus();　　Write_Byte(0xCC);　　Write_Byte(0xBE);　　TEMP_LSB=Read_Byte();　　TEMP_MS

53、B=Read_Byte();　　TEMP=TEMP_MSB;　　TEMP=TEMP<<8;　　TEMP=TEMP|TEMP_LSB;　　return(TEMP);　　}</p

54、>　　電機調速程序：　　sbit dianji_kou=P3^6; //P3^6控制電機　　void sudu(uint x){　　uint i;　　dian

55、ji_kou=0;　　for(i=0;i<5001;i++){　　if(i==x){dianji_kou=~dianji_kou;}　　}　　}

56、void speed_0(void){　　sudu(0);　　}　　void speed_1(void){　　sudu(500);　　}

57、　　void speed_2(void){　　sudu(700);　　}　　void speed_3(void){　　sudu(800);<p

58、>　　}　　void speed_4(void){　　sudu(1000);　　}　　void speed_5(void){　　sudu(1200)

59、;　　}　　void speed_6(void){　　sudu(1500);　　}　　void speed_7(void){<

60、;p>　　sudu(1800);　　}　　sbit dianji_kou=P3^6; //P3^6控制電機　　void sudu(uint x){　　uint i;</p&g

61、t;　　dianji_kou=0;　　for(i=0;i<5001;i++){　　if(i==x){dianji_kou=~dianji_kou;}　　}　　}<

62、/p>　　void speed_0(void){　　sudu(0);　　}　　void speed_1(void){　　sudu(500);&l

63、t;p>　　}　　void speed_2(void){　　sudu(700);　　}　　void speed_3(void){　　sudu(800

64、);　　}　　void speed_4(void){　　sudu(1000);　　}　　void speed_5(void){&l

65、t;p>　　sudu(1200);　　}　　void speed_6(void){　　sudu(1500);　　}　　void speed_7(vo

66、id){　　sudu(1800);　　}　　鍵盤采集程序：　　/*　　p2^0 p2^1 p2^2</p&

67、gt;　　p2^3　　p2^4　　p2^5　　*/　　sbit KeyIn1 = P2^3;<

68、;/p>　　sbit KeyIn2 = P2^4;　　sbit KeyIn3 = P2^5;　　sbit KeyOut1 = P2^0;　　sbit KeyOut2 = P2^1;　　sbit KeyOut3 = P2^2;

69、　　uint anjian[9];　　void anjian_dingshi_init(){ 　　TMOD=0x11;　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256; //100MS<

70、;/p>　　// EA=1; //KAI ZONG ZHONG DUAN　　TR0=1; //T0 YUN XU　　}　　void anjian_clear1(void){<

71、;p>　　char i;　　for(i=0;i<9;i++){　　anjian[i]=0;　　}　　}

72、　void anjian_clear2(void){　　char i;　　for(i=3;i<9;i++){　　anjian[i]=0;　　}<

73、;b>　　}　　void anjian_saomiao_1(void){　　KeyOut1 = 0;　　KeyOut2 = 1;　　KeyOut3 = 1;　　if (KeyIn1 == 0){anjia

74、n_clear1();anjian[0]=1;}　　if (KeyIn2 == 0){anjian_clear1();anjian[1]=1;}　　if (KeyIn3 == 0){anjian_clear1();}　　while(KeyIn1 == 0||KeyIn2 == 0||KeyIn3 == 0);&l

75、t;/p>　　KeyOut1 = 1;　　KeyOut2 = 0;　　KeyOut3 = 1;　　if (KeyIn1 == 0){anjian_clear2();anjian[3]=1;}　　if (KeyIn2 == 0){anjian_c

76、lear2();anjian[4]=1;}　　if (KeyIn3 == 0){anjian_clear2();anjian[5]=1;}　　while(KeyIn1 == 0||KeyIn2 == 0||KeyIn3 == 0);　　KeyOut1 = 1;　　KeyO

77、ut2 = 1;　　KeyOut3 = 0;　　if (KeyIn1 == 0){anjian_clear2();anjian[6]=1;}　　if (KeyIn2 == 0){anjian_clear2();anjian[7]=1;}　　if (KeyIn3 == 0)

78、{anjian_clear2();anjian[8]=1;}　　while(KeyIn1 == 0||KeyIn2 == 0||KeyIn3 == 0);　　}　　void timer0() interrupt 1

79、　{　　TH0=(65536-50000)/256;　　TL0=(65536-50000)%256;　　anjian_saomiao_1();　　}　　附

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