基于單片機(jī)的智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇設(shè)計(jì)

1、基于單片機(jī)的智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)為一種智能溫控和濕控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測(cè)、濕度感測(cè)和顯示功能，系統(tǒng)STC89C52單片機(jī)作為控制平臺(tái)對(duì)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制?？捎捎脩粼O(shè)置高、低溫度值，測(cè)得溫度值在高低溫度之間時(shí)打開風(fēng)扇弱風(fēng)檔，當(dāng)溫度升高超過所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)切換到大風(fēng)檔，當(dāng)溫度小于所設(shè)定的溫度時(shí)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇，控制狀態(tài)隨外界溫度而定。所設(shè)高低溫值保存在溫度傳感器DS18B20內(nèi)部E2ROM中，掉電后仍然能保存上次設(shè)定值，性能穩(wěn)定,控制準(zhǔn)確。通過溫濕度傳感器DHT11監(jiān)測(cè)溫度，當(dāng)濕度超過所設(shè)定的高濕度值時(shí)自動(dòng)打開加熱片去濕，當(dāng)濕度小于所設(shè)定的低濕度值時(shí)自動(dòng)打開水泵加濕。關(guān)鍵詞：STC

2、89C51單片機(jī);STC89C52單片機(jī)；溫濕度傳感器；智能控制。AbstractThis design is an intelligent temperature control and humidity control fan system, with sensitive temperature sensing, humidity sensing and display functions, the system STC89C52 microcontroller as a control platform to control the fan speed. High and low tem

3、perature values can be set by the user. When the measured temperature value is between high and low temperature, the weak wind shield of the fan will be opened. When the temperature rises beyond the set temperature, the fan will be automatically switched to the high wind shield. The set high and low

4、 temperature value is saved in the internal E2ROM of the temperature sensor DS18B20. After power off, the last set value can still be saved with stable performance and accurate control. The temperature is monitored through the temperature and humidity sensor DHT11. When the humidity exceeds the set

5、high humidity value, the heating element is automatically opened to dehumidify; when the humidity is less than the set low humidity value, the water pump is automatically opened to humidify.Key words: STC89C51 single-chip microcomputer; STC89C52 single chip microcomputer; Temperature and humidity se

6、nsor; Intelligent control.II目 錄摘要IAbstractII第1章 緒 論1第1節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的背景1第2節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的內(nèi)容1第3節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的創(chuàng)新點(diǎn)2第2章 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇設(shè)計(jì)過程3第1節(jié) 風(fēng)扇硬件設(shè)計(jì)5第2節(jié) 風(fēng)扇軟件設(shè)計(jì)9第3章 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的功能與測(cè)試結(jié)果14第1節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的功能14第2節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇功能測(cè)試結(jié)果15結(jié) 論18參考文獻(xiàn)19致 謝20附 錄21 第一章 緒論第1節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的背景 近年來，雖然空調(diào)以其強(qiáng)大的制冷效果趕超過電風(fēng)扇，但隨著綠色生活，低碳生活意識(shí)的普及，空調(diào)的高耗電量、加劇溫室效應(yīng)、

7、破壞臭氧層等弊端，使得低功耗低污染的電風(fēng)扇仍有很大市場(chǎng)需求。傳統(tǒng)電風(fēng)扇采用機(jī)械方式進(jìn)行控制，大部分只有手動(dòng)調(diào)速，功能單一，存在隱患或不足。使用電風(fēng)扇作為降溫防暑設(shè)備，春夏(夏秋)交替時(shí)節(jié)，白天溫度依舊很高，電風(fēng)扇應(yīng)高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量，使人感到清涼;到了晚上，氣溫降低，當(dāng)人入睡后，應(yīng)該逐步減小轉(zhuǎn)速，以免使人感冒。雖然風(fēng)扇都有調(diào)節(jié)不同檔位的功能，但必須要人手動(dòng)換檔，睡著了就無能為力了，而普遍采用的定時(shí)器關(guān)閉的做法，一.方面是定時(shí)時(shí)間長短有限制，一般是一-兩個(gè)小時(shí);另一方面可能在一-兩個(gè)小時(shí)后氣溫依舊沒有降低很多，而風(fēng)扇就關(guān)閉了，使人在睡夢(mèng)中熱醒而不得不起床重新打開風(fēng)扇，增加,定時(shí)器時(shí)間，非常麻煩，而且

8、可能多次定時(shí)后最后一次定時(shí)時(shí)間太長，在溫度降低以后風(fēng)扇依舊繼續(xù)吹風(fēng)，使人感冒;第三方面是只有簡(jiǎn)單的到了定時(shí)時(shí)間就關(guān)閉風(fēng)扇電源的單-一功能，不能滿足氣溫變化對(duì)風(fēng)扇風(fēng)速大小的不同要求。又比如在較大功率的電子產(chǎn)品散熱方面，現(xiàn)在絕大多數(shù)都采用了風(fēng)冷系統(tǒng)，利用風(fēng)扇引起空氣流動(dòng)，帶走熱量，使電子產(chǎn)品不至于發(fā)熱燒壞。要使電子產(chǎn)品保持較低的溫度，必須用大功率、高轉(zhuǎn)速、大風(fēng)量的風(fēng)扇，而風(fēng)扇的噪音與其功率成正比。如果要低噪音，則要減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，又會(huì)引起電子設(shè)備溫度上升，不能兩全其美。為解決上述問題，我們?cè)O(shè)計(jì)了這套溫控自動(dòng)風(fēng)扇系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用高精度集成溫濕度傳感器，用單片機(jī)控制，能顯示實(shí)時(shí)溫度，并根據(jù)使用者設(shè)定的溫

9、度自動(dòng)在相應(yīng)溫度時(shí)作出小風(fēng)、大風(fēng)、停機(jī)動(dòng)作，精確度高，動(dòng)作準(zhǔn)確。它的廣泛應(yīng)用和普及將給人們的日常生活帶來極大的方便，其發(fā)展趨勢(shì)可根據(jù)其性質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)可以運(yùn)用與不同場(chǎng)合的溫度監(jiān)測(cè)控制，并帶來大量的經(jīng)濟(jì)效益。第2節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇完成的內(nèi)容本文以STC89C52單片機(jī)為核心，通過數(shù)字溫度傳感器對(duì)外界環(huán)境溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，從而建立一個(gè)控制系統(tǒng)，使電風(fēng)扇隨溫度的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)檔位，實(shí)現(xiàn)“溫度高、風(fēng)力大、溫度低、風(fēng)力弱”的性能。另外，通過紅外發(fā)射和接收裝置及按鍵實(shí)現(xiàn)各種功能的啟動(dòng)與關(guān)閉，并且可對(duì)各種功能實(shí)現(xiàn)遙控，用戶可以在一定范圍內(nèi)設(shè)置電風(fēng)扇的最低工作溫度，當(dāng)溫度低于所設(shè)置溫度時(shí)，電風(fēng)扇將自動(dòng)關(guān)閉

10、，當(dāng)高于此溫度時(shí)電風(fēng)扇又將重新啟動(dòng)。通過DHT11溫濕度傳感器檢測(cè)濕度，當(dāng)濕度超過所設(shè)定的最大濕度值時(shí)自動(dòng)打開水泵（加濕），當(dāng)溫度小于所設(shè)定的最小濕度值時(shí)自動(dòng)打開加熱片（去濕），控制狀態(tài)隨外界濕度而定。本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：(1)風(fēng)速設(shè)為從低到高共2個(gè)檔位，可由用戶通過鍵盤設(shè)定。(2)每當(dāng)溫度低于下限值時(shí),則電風(fēng)扇風(fēng)速關(guān)閉。(3)每當(dāng)溫度在下限和上限之間時(shí),則電風(fēng)扇轉(zhuǎn)速緩慢。(4)每當(dāng)溫度高于上限值時(shí),則電風(fēng)扇風(fēng)速全速運(yùn)轉(zhuǎn)。(5)每當(dāng)室內(nèi)濕度高于上限值時(shí)，則電風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)去濕。(6)每當(dāng)室內(nèi)濕度低于下限值時(shí)，則電風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)加濕。第3節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇的創(chuàng)新點(diǎn)此次智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，主要由18

11、B20溫度傳感器、紅外接收、LCD1602顯示系統(tǒng)、STC89C52單片機(jī)和獨(dú)立式按鍵等組成。主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下所示：1. 風(fēng)扇可監(jiān)測(cè)室內(nèi)的濕度并具有去濕和加濕功能；2.使用者可以通過紅外遙控設(shè)置溫度上、下限；3.采用PWM調(diào)速原理實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇速度的控制；4.溫度精確到小數(shù)點(diǎn)顯示，并可以通過LCD1602顯示出來。第2章 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇設(shè)計(jì)過程第一節(jié) 風(fēng)扇硬件設(shè)計(jì)1.1 STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)4bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲(chǔ)器（PEROM）和128 bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公

12、司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。STC89C52單片機(jī)可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。STC89C52單片機(jī)提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)、計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，STC89C52單片機(jī)可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)、計(jì)數(shù)器，串行通行口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁

13、止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。1.2 DS18B20溫度傳感器簡(jiǎn)介DS18B20是常用的數(shù)字溫度傳感器，其輸出的是數(shù)字信號(hào)，具有體積小，硬件開銷低，抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。（1）獨(dú)特的單線接口方式：DS18B20與微處理器連接時(shí)僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與DS18B20的雙向通訊。（2）在使用中不需要任何外圍元件。（3）可用數(shù)據(jù)線供電，電壓范圍：+3.0 +5.5 V。（4）測(cè)溫范圍：-55 +125 。固有測(cè)溫分辨率為0.5 。（5）通過編程可實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字讀數(shù)方式。（6）用戶可自設(shè)定非易失性的報(bào)警上下限值。（7）支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上

14、，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測(cè)溫。（8）負(fù)壓特性，電源極性接反時(shí)，溫度計(jì)不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作。單線（1wire)技術(shù)：該技術(shù)采用單根信號(hào)線，既可傳輸時(shí)鐘，也能傳輸數(shù)據(jù)，而且是雙向傳輸。適用于單主機(jī)系統(tǒng)，主機(jī)能夠控制一個(gè)或多個(gè)從機(jī)設(shè)備，通過一個(gè)漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線，以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)能釋放該線，而讓其他設(shè)備使用。單線通常要求外接一個(gè)5K的上拉電阻，這樣當(dāng)該線空閑時(shí)，其狀態(tài)為高電平。主機(jī)和從機(jī)之間的通訊分成三個(gè)步驟：初始化單線器件、識(shí)別單線器件和單線數(shù)據(jù)傳輸。單線1wire協(xié)議由復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫0、寫1、讀0、讀1，這幾種信號(hào)類型實(shí)現(xiàn)，這些信號(hào)中除了應(yīng)答脈沖其他都由主機(jī)發(fā)起，并且所

15、有指令和數(shù)據(jù)字節(jié)都是低位在前。溫度值/ 數(shù)字輸出（二進(jìn)制） 數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+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 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH-25.625 1111 11

16、11 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90HDS18B20直接將測(cè)量溫度值轉(zhuǎn)化為數(shù)字量提交給單片機(jī)，工作時(shí)必須嚴(yán)格遵守單總線器件的工作時(shí)序。表2-1 部分溫度值與DS18B20輸出的數(shù)字量對(duì)照表1.3 DHT11數(shù)字溫濕度傳感器介紹DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。因此該產(chǎn)品具有品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、性價(jià)比極高等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)D

17、HT11傳感器都在極為精確的濕度校驗(yàn)室中進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式存在OTP內(nèi)存中，傳感器內(nèi)部在檢測(cè)信號(hào)的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。單線制串行接口，使系統(tǒng)集成變得簡(jiǎn)易快捷。超小的體積、極低的功耗，使其成為該類應(yīng)用中，在苛刻應(yīng)用場(chǎng)合的最佳選擇。產(chǎn)品為4針單排引腳封裝，連接方便。1.4 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)鍵盤輸入溫濕度顯示單片機(jī)系統(tǒng)電機(jī)控制模塊溫濕度傳感模塊圖2-1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖1.5 控制裝置設(shè)計(jì)原理傳統(tǒng)電風(fēng)扇供電采用的是220V交流電，電機(jī)轉(zhuǎn)速分為幾個(gè)檔位，通過人工手動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到改變風(fēng)速的目的，亦即，每改變一次風(fēng)力，必然有人參與操作，功能單一，這樣就會(huì)帶來諸多不便。本設(shè)計(jì)一種基于單

18、片機(jī)的智能電風(fēng)扇調(diào)速器的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)巧妙利用紅外線遙控技術(shù)、單片機(jī)控制技術(shù)、無級(jí)調(diào)速技術(shù)和溫度傳感技術(shù)，把智能控制技術(shù)應(yīng)用于家用電器的控制中，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(hào)，再通過可控硅對(duì)風(fēng)扇電機(jī)進(jìn)行調(diào)速。從而達(dá)到無須人為控制便可自動(dòng)調(diào)整風(fēng)扇速度和控制溫濕度的效果。1.6 溫濕度傳感器和顯示電路組成本模塊用更為優(yōu)秀的DS18B20溫度傳感器和DHT11溫濕度傳感器，STC89C52單片機(jī)作為處理器，配以溫度顯示作為溫度控制輸出單元。整個(gè)系統(tǒng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能完善。電路圖如圖1-2所示。系統(tǒng)工作原理如下：DS18B20數(shù)字溫度傳感器采集現(xiàn)場(chǎng)溫度，將測(cè)量到的數(shù)據(jù)送

19、入STC89C52單片機(jī)的P2.4口，經(jīng)過單片機(jī)處理后顯示當(dāng)前溫度值，并與設(shè)定溫度值的上下限值作比較，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)行自動(dòng)調(diào)整。DHT11溫濕度傳感器檢測(cè)濕度，當(dāng)濕度超過所設(shè)定的最大濕度值時(shí)自動(dòng)打開水泵（加濕），當(dāng)溫度小于所設(shè)定的最小濕度值時(shí)自動(dòng)打開加熱片（去濕），控制狀態(tài)隨外界濕度而定。圖2-2 DS18B20溫濕度原理圖圖2-3 LCD1602原理圖1.7 電機(jī)調(diào)速電路電機(jī)調(diào)速是整個(gè)控制裝置中的一個(gè)相當(dāng)重要的方面。通過控制改變?nèi)龢O翻出的導(dǎo)，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(shí)現(xiàn)各檔位風(fēng)速的無級(jí)調(diào)速。雙向可控硅的導(dǎo)

20、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(fēng)扇的風(fēng)速從高到低設(shè)為5、4、3、2、1檔，每檔風(fēng)速都有一個(gè)限定值。在額定電壓、額定功率下，以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，要求風(fēng)葉最大圓周上的線速度不大于2150m/min。且線速度可由下列公式求得V=Dn103 （1）式（1）中，V為扇葉最大圓周上的線速度(m/min),D為扇中的最大頂端掃出圓的直徑(mm)，n為電風(fēng)扇的最高轉(zhuǎn)速(r/min)。代入數(shù)據(jù)求得n51555r/min,取n5=1250 r/min.又因?yàn)椋喝1=875r/min。則可得出五個(gè)檔位的轉(zhuǎn)速值：n1=8

21、75r/min，n2=980r/min，n3=1063r/min，n4=1150 r/min，n5=1250r/min又由于負(fù)載上電壓的有效值u0=u1 （2）式（2）中，u1為輸入交流電壓的有效值，為控制角。解得：(1) 當(dāng)5=0時(shí)，t=0ms；(2) 當(dāng)4=23.5時(shí)，t=1.70ms；(3) 當(dāng)3=46.5時(shí)，t=2.58ms；(4) 當(dāng)2=61.5時(shí)，t=3.43ms；(5) 當(dāng)1=76.5時(shí)，t=4.30ms。上述計(jì)算出的是控制角和觸發(fā)時(shí)間，當(dāng)檢測(cè)到過零點(diǎn)時(shí)，按照所求得的觸發(fā)時(shí)間延時(shí)發(fā)脈沖，便可實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)速。本模塊電路中采用了過零雙向可控硅型光耦MOC3041M ,集光電隔離、過零檢

22、測(cè)、過零觸發(fā)等功能于一身,避免了輸入輸出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷, 簡(jiǎn)化了輸出通道隔離2驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的可控硅觸發(fā)電路原理圖見圖1-3。其中RL即為電機(jī)負(fù)載，其工作原理是:單片機(jī)響應(yīng)用戶的參數(shù)設(shè)置, 在I/ O 口輸出一個(gè)高電平, 經(jīng)反向器反向后, 送出一個(gè)低電平,使光電耦合器導(dǎo)通, 同時(shí)觸發(fā)雙向可控硅, 使工作電路導(dǎo)通工作。給定時(shí)間內(nèi),負(fù)載得到的功率為: (3)式中: P 為負(fù)載得到的功率（ kW）; n 為給定時(shí)間內(nèi)可控硅導(dǎo)通的正弦波個(gè)數(shù); N 為給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù); U為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓有效值（V）; I 為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所

23、對(duì)應(yīng)的電流有效值（A）。由式(3) 可知,當(dāng)U , I , N 為定值時(shí), 只要改變n 值的大小即可控制功率的輸出,從而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)的目的。圖2-4 電機(jī)控制原理圖1.8 紅外遙控紅外遙控是單工的紅外通信方式，本設(shè)計(jì)的紅外遙控采用以通信方式為基礎(chǔ)的紅外遙控，而且本設(shè)計(jì)也使用了紅外通信技術(shù)，故著重分析紅外通信的基本原理。紅外通信是利用紅外技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩點(diǎn)間的近距離保密通信和信息轉(zhuǎn)發(fā)。它一般由紅外發(fā)射和接收系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)射系統(tǒng)對(duì)一個(gè)紅外輻射源進(jìn)行調(diào)制后發(fā)射紅外信號(hào)，而接收系統(tǒng)用光學(xué)裝置和紅外探測(cè)器進(jìn)行接收，就構(gòu)成紅外通信系統(tǒng)。紅外線是波長在750nm至1mm之間的電磁波，它的頻率高于微波而低于可見

24、光，是一種人眼看不到的光線。紅外通信一般采用紅外波段內(nèi)的近紅外線，波長在0.75um至25um之間。紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（IRDA）成立后，為了保證不同廠商的紅外產(chǎn)品能夠獲得最佳的通信效果，紅外通信協(xié)議將紅外數(shù)據(jù)通信所采用的光波波長的范圍限定在850至900nm之內(nèi)。紅外通信的基本原理是發(fā)送端將基帶二進(jìn)制信號(hào)調(diào)制為一系列的脈沖串信號(hào)（載波信號(hào)），通過紅外發(fā)射管發(fā)射紅外信號(hào)。常用的有通過脈沖寬度來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈寬調(diào)制（PWM）和通過脈沖串之間的時(shí)間間隔來實(shí)現(xiàn)信號(hào)調(diào)制的脈時(shí)調(diào)制（PPM）兩種方法。脈時(shí)調(diào)制（PPM）是紅外數(shù)據(jù)協(xié)會(huì)（IRDA）和國際電子電工委員會(huì)（IEEE）都推薦的調(diào)制方式，本設(shè)計(jì)采用脈時(shí)

25、調(diào)制方法，即用兩個(gè)脈沖串之間的時(shí)間間隔來表示二進(jìn)制信息，數(shù)據(jù)比特的傳送仿照不帶奇偶校驗(yàn)的RS232通信，首先產(chǎn)生一個(gè)同步頭，然后接著8位數(shù)據(jù)比特，如圖1-4所示。-圖2-5 PPM調(diào)制波形圖-t1t1t2t3二進(jìn)制0二進(jìn)制1-載波信號(hào)的頻率=38kHz，載波周期T=26.32us載波信號(hào)的頻率=38kHz，載波周期T=26.32us，本設(shè)計(jì)使用單片機(jī)軟件產(chǎn)生載波，取T=26us，脈沖寬度t1=10T=260us，二進(jìn)制數(shù)0的脈沖串周期t2=500us，二進(jìn)制數(shù)1的脈沖串周期t3=1000us。普通的紅外遙控采用面向指令的幀結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)幀由同步碼，地址碼和指令碼組成，指令碼長度多為816個(gè)比特，傳

26、送多字節(jié)遙控協(xié)議時(shí)效率偏低，而增加指令碼的長度不利于接收器同步，為此本設(shè)計(jì)選用一種面向字節(jié)的幀結(jié)構(gòu)，采用類似于異步串行通信的幀結(jié)構(gòu)，每幀由一個(gè)起始位（二進(jìn)制數(shù)0）、8個(gè)數(shù)據(jù)位和2個(gè)停止位（二進(jìn)制數(shù)1）構(gòu)成，如圖1-5所示。每幀傳送1個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，幀與幀間隔大于2ms，幀結(jié)構(gòu)不含圖2-6 數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖數(shù)據(jù)帖停止位數(shù)據(jù)位（8位）帖間隔起始位停止位地址信息，尋址問題由高層協(xié)議解決。由于紅外光存在反射，因此，紅外通信應(yīng)采用異步半雙在全雙工的方式下發(fā)送的信號(hào)也可能會(huì)被本身接收工方式，即通信的某一方發(fā)送和接收是交替進(jìn)行的。第二節(jié) 風(fēng)扇軟件設(shè)計(jì)2.1 控制器軟件控制本系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用C語言編寫，采用模

27、塊化設(shè)計(jì)，整體程序由主程序和顯示、鍵盤掃描、紅外線接收以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。2.2 主程序在主程序進(jìn)行初始化后，開始反復(fù)檢測(cè)各模塊相關(guān)部分的緩沖區(qū)的標(biāo)志，如果緩沖區(qū)置位，說明相應(yīng)的數(shù)據(jù)需要處理，然后主程序調(diào)用相應(yīng)的處理子模塊。如圖2-7所示。系統(tǒng)初始化溫濕度變化？溫濕度控制子模塊鍵盤輸入？鍵盤處理子模塊開始紅外信號(hào)？紅外接收處理模塊YNYNYN顯示子模塊圖2-7 主程序模塊流程圖2.3 數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊開始DS18B20初始化啟動(dòng)DS18B20測(cè)溫內(nèi)部判斷調(diào)用讀子程序顯示子程序結(jié)束調(diào)用相應(yīng)的控制程序調(diào)用相應(yīng)的鍵值處理程序調(diào)用寫子程序異常正常如圖2-8所示，主機(jī)控制DS18

28、B20數(shù)字溫度傳感器完成溫度轉(zhuǎn)換工作必須經(jīng)過三個(gè)步驟：初始化、ROM操作指令、存儲(chǔ)器操作指令。單片機(jī)所用的系統(tǒng)頻率為12MHz。根據(jù)DS18B20數(shù)字溫度傳感器進(jìn)行初始化時(shí)序、讀時(shí)序和寫時(shí)序分別可編寫3個(gè)子程序：初始化子程序、寫子程序、讀子程序。圖2-8 數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖DS18B20芯片功能命令表如下：命令 說明 協(xié)議READ ROM 讀取激光ROM64位 33HMATCH ROM 匹配ROM 55H SKIP ROM 跳過ROM CCHSEARCH ROM 搜索ROM F0HALARM SEARCH 告警搜索 ECHWRITE SCRATCHPAD 把字節(jié)寫入暫存器的地址2和3

29、 4EHREAD SCRATCHPAD 讀取暫存器和CRC字節(jié) BEHCOPY SCRATCHPAD 把暫存器內(nèi)容拷貝到非易失性存儲(chǔ)器中 48HCONVERT T 開始溫度轉(zhuǎn)換 44HRECALL E2 把非易失性存儲(chǔ)器中的值召回暫存器 B8HREAD POWER SUPPLY 讀電源供電方式：0為寄生電源，1為外電源 B4H表2-2 DS18B20功能命令表2.4 電機(jī)調(diào)速與控制子模塊本模塊采用雙向可控硅過零觸發(fā)方式，由單片機(jī)控制雙向可控硅的通斷，通過改變每個(gè)控制周期內(nèi)可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷交流完整全波信號(hào)的個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)負(fù)載功率，進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的。因?yàn)镮NT0信號(hào)反映工頻電壓過零時(shí)刻，所以只要在外

30、中斷0的中斷服務(wù)程序中完成控制門的開啟與關(guān)閉，并利用中斷服務(wù)次數(shù)對(duì)控制量n進(jìn)行計(jì)數(shù)和判斷，即每中斷一次，對(duì)n進(jìn)行減1計(jì)數(shù)，如果n不等于0，保持控制電平為“1”，繼續(xù)打開控制門；如n=0，則使控制電平復(fù)位為“0”，關(guān)閉控制門，使可控硅過零觸發(fā)脈沖不再通過。這樣就可以按照控制處理得到的控制量的要求，實(shí)現(xiàn)可控硅的過零控制，從而達(dá)到按控制量控制的效果，實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)。（1）中斷服務(wù)程序：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時(shí)，首先保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)，INT0中斷標(biāo)志置位，禁止主程序修改工作參數(shù)，然后開始減1計(jì)數(shù)，判斷是否關(guān)斷可控硅，最后INT0中斷標(biāo)志位清零，還原初始化數(shù)據(jù)，恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，中斷返回。（設(shè)1秒鐘通過波形數(shù)N=100）EX0

31、中斷溫度大于等于下限值并且小于上限值控制可控硅截止中斷返回設(shè)置T0參數(shù)啟動(dòng)定時(shí)T0中斷控制可控硅導(dǎo)通停止T0定時(shí)中斷返回b（2）回路控制執(zhí)行程序：主回路控制執(zhí)行程序的任務(wù)是初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，確定電機(jī)工作參數(shù)nmin/nmax，并將其換算成“有效過零脈沖”的個(gè)數(shù)；確定中斷優(yōu)先級(jí)、開中斷，為了保證正弦波的完整，工頻過零同步中斷INT0確定為高一級(jí)的中斷源a。 圖2-9電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖第3章 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇功能與測(cè)試結(jié)果第1節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇實(shí)現(xiàn)功能以STC89C52單片機(jī)為核心，通過數(shù)字溫度傳感器對(duì)外界環(huán)境溫濕度進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，LCD1602液晶顯示，從而建立一個(gè)控制系統(tǒng)，使電風(fēng)扇隨

32、溫度的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)檔位，采用PWM調(diào)速原理實(shí)現(xiàn)“溫度高、風(fēng)力大、溫度低、風(fēng)力弱”的性能。當(dāng)人體感應(yīng)傳感器感應(yīng)到人液晶會(huì)顯示“Y”沒有感應(yīng)到人會(huì)顯示“N”,具有智能延時(shí)關(guān)閉風(fēng)扇的功能，當(dāng)沒有感應(yīng)到人，延時(shí)30秒系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉風(fēng)扇。另外，通過紅外發(fā)射和接收裝置及按鍵實(shí)現(xiàn)各種功能的啟動(dòng)與關(guān)閉，并且可對(duì)各種功能實(shí)現(xiàn)遙控，用戶可以在一定范圍內(nèi)設(shè)置電風(fēng)扇的最低工作溫度，當(dāng)溫度低于所設(shè)置溫度時(shí)，電風(fēng)扇將自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)高于此溫度時(shí)電風(fēng)扇又將重新啟動(dòng)。通過DHT11溫濕度傳感器檢測(cè)濕度，當(dāng)濕度超過所設(shè)定的最大濕度值時(shí)自動(dòng)打開水泵（加濕），當(dāng)溫度小于所設(shè)定的最小濕度值時(shí)自動(dòng)打開加熱片（去濕），控制狀態(tài)隨外界濕度而

33、定。第2節(jié) 智能遙控感應(yīng)風(fēng)扇功能測(cè)試結(jié)果在完成焊接以及實(shí)物調(diào)試后，根據(jù)實(shí)物要達(dá)到具體的設(shè)計(jì)要求功能，進(jìn)行不斷的修和調(diào)試。電源接通時(shí)，先測(cè)試顯示裝置是否顯示正常的數(shù)字，然后通過測(cè)試查看無問題出現(xiàn)，運(yùn)行效果如圖。結(jié)論本設(shè)計(jì)主要完成了如下工作:本系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，單片機(jī)主要完成對(duì)外界環(huán)境溫濕度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能。運(yùn)行程序該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:（1)適用性強(qiáng)，用戶只需對(duì)界面參數(shù)進(jìn)行設(shè)置并啟動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)行便可滿足不同用戶對(duì)最適合溫濕度的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)最適溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)控。（2)隨時(shí)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。本系

34、統(tǒng)溫度控制采用DS18B20數(shù)字溫度傳感器作為感溫元件?？煽毓璐釉陔娫磁c負(fù)載電風(fēng)扇，借改變定周期內(nèi)可控硅的導(dǎo)通與截止時(shí)間之比來實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能，其設(shè)計(jì)完使用方便就，適應(yīng)人們睡辦公等不同場(chǎng)合的使用?；赟TC89C52單片機(jī)所設(shè)計(jì)與研制的電風(fēng)扇智能調(diào)速系統(tǒng)，造價(jià)低且具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)越、節(jié)約電能等優(yōu)點(diǎn)，在夜間無需定時(shí)，同樣能給人們帶來更多的方便。本設(shè)計(jì)在模擬檢測(cè)中運(yùn)行較好，但采樣據(jù)不太穩(wěn)定。功能上的缺憾是對(duì)于兩個(gè)檔之間的臨界溫度處理不好，并且檔位太少,還有待改進(jìn)。在本課題的研究過程中，對(duì)單片機(jī)和傳感器有了一定的了解，對(duì)設(shè)計(jì)智能電風(fēng)扇有了一個(gè)總體的設(shè)計(jì)思路。其中有很多芯片是我們所沒有學(xué)過的，但是通

35、過設(shè)計(jì)中的學(xué)習(xí),我查閱了大量的資料，尤其是到圖書館去詢問老師，通過在校園網(wǎng)的網(wǎng)站查到了許多對(duì)我有很大幫助的資料，并且和同學(xué)們一起討論，使我對(duì)這些芯片有了很深刻的了解，并學(xué)會(huì)將其運(yùn)用在具體的實(shí)踐當(dāng)中。但是在很都方面還有待于進(jìn)一一步的改進(jìn)和完善。在以后的工作與學(xué)習(xí)中，需要更加努力的學(xué)習(xí)理論知識(shí),在本身掌握知識(shí)的基礎(chǔ)上還要看大量的書籍，還有要提高實(shí)踐能力，才能對(duì)這些專業(yè)的知識(shí)做進(jìn)一步的學(xué)習(xí)和研究。a參考文獻(xiàn)1 曹巧媛.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京：電子工業(yè)出版社，2002.22 王倫.電風(fēng)扇原理與維修技術(shù)M.北京：新時(shí)代出版社，19993 張毅剛.新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì).哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，20

36、06,104 梁廷貴、王裕琛.可控硅觸發(fā)電路語音電路分冊(cè)M.北京：科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，20035陳杰，黃鴻等.傳感器與檢測(cè)技術(shù).北京:高等教育出版社，2002.8256張肇富.采用溫度傳感器的電扇.江蘇電器，1994，27胡乾斌.單片微型計(jì)算機(jī)原理與應(yīng)用，武漢:華中理工大學(xué)出版社，19978陳麗芳.單片機(jī)原理與控制技術(shù).南京:東南大學(xué)出版社，20039劉迎春，葉湘濱.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用.長沙:國防科技大學(xué)出版社，200210何立民.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編.北京:北京航空航天的學(xué)出版社，200411李昔華.王延川電風(fēng)扇智能控制模塊的設(shè)計(jì).渝州大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2000致謝在設(shè)計(jì)完成之際，我首

37、先要向我教我的畢業(yè)論文指導(dǎo)老師付興燁老師表示最真摯的謝意。是他將扎實(shí)的理論知識(shí)傳授與我，如果沒有他的諄諄教海就沒有我這篇論文的設(shè)計(jì)思路。在論文寫作期間，付興燁老師給了我很多指導(dǎo)和幫助，給我提了很多中肯的意見，并在我多次的修改期給我很多激勵(lì)，讓我有勇氣克服了心理的壓力，很好的完成了論文的文稿，雖然的寫作的過程中，我遇到了很多的麻煩，但是付老師都不厭其煩的幫我修改，提出了很多的建議，在這里我要忠誠的感謝他; 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年學(xué)習(xí)內(nèi)容的總結(jié)，我感到自己所學(xué)的知識(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需要在以后的工作和生活中進(jìn)行學(xué)習(xí)和提高。在設(shè)計(jì)中我將自己所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際中，使我了解到理論和實(shí)踐的差距，在今后的工作中

38、將彌補(bǔ)這種差距。在此次設(shè)計(jì)中由于時(shí)間關(guān)系，論文基本就已經(jīng)完成了，但是由于本人學(xué)識(shí)有限，以及現(xiàn)有知識(shí)的有限加之時(shí)間倉促，文中不免有錯(cuò)誤和待改進(jìn)之處，真誠歡迎各位老師，同學(xué)提出寶貴意見。 附 錄原理圖數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊程序:#include /調(diào)用單片機(jī)頭文件#define uchar unsigned char /無符號(hào)字符型 宏定義變量范圍0255#define uint unsigned int /無符號(hào)整型 宏定義變量范圍065535#include sbit dq = P15;/18b20 IO口的定義sbit hw = P13;bit flag_lj_en; /按鍵連加使能

39、bit flag_lj_3_en; /按鍵連3次連加后使能 加的數(shù)就越大了 uchar key_time,key_value; /用做連加的中間變量bit key_500ms ;uint temperature ; /bit flag_200ms ;uchar miao = 30;uchar flag_en;uchar code table_num=0123456789abcdefg;sbit rs=P10; /寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器sbit rw=P11; /寄存器選擇信號(hào) H:數(shù)據(jù)寄存器 L:指令寄存器sbit e =P12; /片選信號(hào) 下降沿觸發(fā)sbit pwm

40、 = P14; uchar f_pwm_l ; /越小越慢uchar menu_1; /菜單設(shè)計(jì)的變量uint t_high = 300,t_low = 100;/*100us的延時(shí)函數(shù)*12M晶振*/void delay_100us(uchar z)/12M uchar x,y; for(x=0;xz;x+) for(y=0;y20;y+);sbit hw_P32=P32; /紅外遙控IO口的定義bit flag_jiema_en = 0; /紅外解碼成功標(biāo)志位uchar hw_table4; /紅外解碼數(shù)據(jù)緩沖區(qū)/*1ms延時(shí)函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i

41、,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j110;j+);/* 名稱 : delay_uint()* 功能 : 小延時(shí)。* 輸入 : 無* 輸出 : 無*/void delay_uint(uint q)while(q-);/* 名稱 : write_com(uchar com)* 功能 : 1602命令函數(shù)* 輸入 : 輸入的命令值* 輸出 : 無*/void write_com(uchar com)e=0;rs=0;rw=0;P0=com;delay_uint(25);e=1;delay_uint(100);e=0;/* 名稱 : write_data(uchar dat)* 功能

42、 : 1602寫數(shù)據(jù)函數(shù)* 輸入 : 需要寫入1602的數(shù)據(jù)* 輸出 : 無*/void write_data(uchar dat)e=0;rs=1;rw=0;P0=dat;delay_uint(25);e=1;delay_uint(100);e=0;/* 名稱 : write_string(uchar hang,uchar add,uchar *p)* 功能 : 改變液晶中某位的值，如果要讓第一行，第五個(gè)字符開始顯示ab cd ef ，調(diào)用該函數(shù)如下 write_string(1,5,ab cd ef;)* 輸入 : 行，列，需要輸入1602的數(shù)據(jù)* 輸出 : 無*/void write_s

43、tring(uchar hang,uchar add,uchar *p)if(hang=1) write_com(0 x80+add);elsewrite_com(0 x80+0 x40+add);while(1)if(*p = 0) break;write_data(*p);p+;/*lcd1602上顯示特定的字符*/void write_zifu(uchar hang,uchar add,uchar date)if(hang=1) write_com(0 x80+add);elsewrite_com(0 x80+0 x40+add);write_data(date);/*lcd1602上顯

44、示兩位十進(jìn)制數(shù)*/void write_sfm3_18B20(uchar hang,uchar add,uint date)if(hang=1) write_com(0 x80+add);elsewrite_com(0 x80+0 x40+add);write_data(0 x30+date/100%10);write_data(0 x30+date/10%10);write_data(.);write_data(0 x30+date%10);/*lcd1602上顯示兩位十進(jìn)制數(shù)*/void write_sfm2(uchar hang,uchar add,uint date)if(hang=1

45、) write_com(0 x80+add);elsewrite_com(0 x80+0 x40+add);write_data(0 x30+date/10%10);write_data(0 x30+date%10);/*lcd1602初始化設(shè)置*/void init_1602()write_com(0 x38);/write_com(0 x0c);write_com(0 x06);delay_uint(1000);write_string(1,0, temp: . );write_string(2,0,H: . L: . );write_zifu(1,12,0 xdf); /顯示度write

46、_zifu(2,6, 0 xdf); /顯示度write_zifu(2,14,0 xdf); /顯示度/*18b20初始化函數(shù)*/void init_18b20()bit q;dq = 1;/把總線拿高delay_uint(1); /15usdq = 0;/給復(fù)位脈沖delay_uint(80);/750usdq = 1;/把總線拿高 等待delay_uint(10);/110usq = dq;/讀取18b20初始化信號(hào)delay_uint(20);/200usdq = 1;/把總線拿高 釋放總線/*寫18b20內(nèi)的數(shù)據(jù)*/void write_18b20(uchar dat)uchar i;

47、for(i=0;i= 1;/*讀取18b20內(nèi)的數(shù)據(jù)*/uchar read_18b20()uchar i,value;for(i=0;i= 1; /讀數(shù)據(jù)是低位開始dq = 1; /釋放總線if(dq = 1) /開始讀寫數(shù)據(jù) value |= 0 x80;delay_uint(5); /60us讀一個(gè)時(shí)間隙最少要保持60us的時(shí)間return value; /返回?cái)?shù)據(jù)/*讀取溫度的值 讀出來的是小數(shù)*/uint read_temp()uint value;uchar low; /在讀取溫度的時(shí)候如果中斷的太頻繁了，就應(yīng)該把中斷給關(guān)了，否則會(huì)影響到18b20的時(shí)序init_18b20();

48、/初始化18b20write_18b20(0 xcc); /跳過64位ROMwrite_18b20(0 x44); /啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換命令delay_uint(50); /500usinit_18b20(); /初始化18b20write_18b20(0 xcc); /跳過64位ROMwrite_18b20(0 xbe); /發(fā)出讀取暫存器命令low = read_18b20(); /讀溫度低字節(jié)value = read_18b20(); /讀溫度高字節(jié)value = 3)menu_1 = 0;if(menu_1 = 0)write_com(0 x0c); /關(guān)閉光標(biāo)if(menu_1 = 1)/設(shè)置高溫if(key_can = 2)if(flag_lj_3_en = 0)t_high + ;/按鍵按下未松開自動(dòng)加三次else t_high += 10;/按鍵按下未松開自動(dòng)