基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué) 生姓 名彭濤學(xué)號(hào)1219042班級(jí)電信 12-1專業(yè)電子與信息工程技術(shù)設(shè)計(jì)題目基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)指導(dǎo)教師姓名職 稱工作單位及所從事專業(yè)聯(lián)系方式學(xué)生聯(lián)系方式張萬良副教授信息學(xué)院電子工程系1388120184518384574800設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、 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。2、 用戶可以在一定范圍內(nèi)設(shè)置電風(fēng)扇的最低工作溫度和最高工作溫度。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)。3、 溫度顯示在LED數(shù)碼管上4、 設(shè)計(jì)硬件電路，并制作實(shí)物。5、 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。進(jìn)度安排：要有

2、較為詳細(xì)的時(shí)間安排（時(shí)間具體到周）；9.15-9.30（4-5周）確定任務(wù)，完成資料收集歸納，確定設(shè)計(jì)方案。10.1-10.20（6-8周）完成電路原理圖繪制，繪制PCB圖，確定元器件的參數(shù)型號(hào)和數(shù)量。10.21-11.3（9-10周）調(diào)試軟件，完成系統(tǒng)仿真。11.4-11.17（11-12周）完成硬件焊接和硬件調(diào)試。11.18-12.1（13-14周）完成軟硬件聯(lián)調(diào)測(cè)試。12.2-12.15（15-16周）完成論文寫作，準(zhǔn)備答辯材料答辯。主要參考文獻(xiàn)、資料(寫清楚參考文獻(xiàn)名稱、作者、出版單位)：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.

3、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，2006,104 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，2003審批意見教研室負(fù)責(zé)人：年 月 日備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書目錄摘要1第1章概述21.1STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介21.2本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(nèi)容2第2章方案選擇42.1溫度傳感器的選用42.2控制核心的選擇52.3顯示電路52.4調(diào)速方式62.5控制執(zhí)行部件6第3章硬件設(shè)計(jì)73.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)73.2控制裝置原理73.3溫度檢測(cè)和顯示電

4、路83.3.1DS18B20的溫度處理方法83.3.2溫度傳感器和顯示電路組成93.4電機(jī)調(diào)速電路103.4.1電機(jī)調(diào)速原理103.4.2電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)11第4章軟件設(shè)計(jì)134.1主程序134.2數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊144.3電機(jī)調(diào)速與控制子模塊15總結(jié)17附錄1主要程序代碼19附錄2仿真圖35附錄3實(shí)物圖36附錄4元件清單37摘要本設(shè)計(jì)為一種溫控風(fēng)扇系統(tǒng)，具有靈敏的溫度感測(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

5、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。關(guān)鍵詞單片機(jī)；溫度傳感器；智能控制。第0頁第1章概述1.1STC89C52單片機(jī)簡(jiǎn)介STC89C52是美國(guó)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

6、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?jī)杉?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?？臻e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止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。1.2本設(shè)計(jì)任務(wù)和主要內(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)

7、，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，當(dāng)高于此溫度時(shí)電風(fēng)扇又將重新啟動(dòng)。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)。第2章方案選擇本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的溫度控制，需要有較高的溫度變化分辨率和穩(wěn)定可靠的換檔停

8、機(jī)控制部件。2.1溫度傳感器的選用溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇：方案一：選用熱敏電阻作為感測(cè)溫度的核心元件，通過運(yùn)算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號(hào)，再用AD轉(zhuǎn)換芯片ADC0809將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。方案二：采用熱電偶作為感測(cè)溫度的核心元件，配合橋式電路，運(yùn)算放大電路和AD轉(zhuǎn)換電路，將溫度變化信號(hào)送入單片機(jī)處理。方案三：采用數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20作為感測(cè)溫度的核心元件，直接輸出數(shù)字溫度信號(hào)供單片機(jī)處理。對(duì)于方案一，采用熱敏電阻有價(jià)格便宜、元件易購(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號(hào)采集、放大

9、、轉(zhuǎn)換過程中還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其本身電阻對(duì)溫度的變化存在較大誤差，雖然可以通過一定電路予以糾正，但不僅將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，而且在人體所處溫度環(huán)境溫度變化中難以檢測(cè)到小的溫度變化。故該方案不適合本系統(tǒng)。對(duì)于方案二，采用熱電偶和橋式測(cè)量電路相對(duì)于熱敏電阻其對(duì)溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大提高，其測(cè)溫范圍也非常寬，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測(cè)量。但是依然存在電路復(fù)雜，對(duì)溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用該方案。對(duì)于方案三，由于數(shù)字式集成溫度傳感器DS18B20的高度集成化，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，溫度誤差很小，并且由

10、于其感測(cè)溫度的原理與上述兩種方案的原理有著本質(zhì)的不同，使得其溫度分辨力極高。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)，又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)（1-WRIE），與單片機(jī)的接口變的非常簡(jiǎn)潔，抗干擾能力強(qiáng)。關(guān)于DS18B20的詳細(xì)參數(shù)參看下面“硬件設(shè)計(jì)”中的器件介紹。2.2控制核心的選擇方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)并放大，由集成運(yùn)放組成的比較電路判決控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，當(dāng)高于或低于某值時(shí)將風(fēng)扇切換到相應(yīng)檔位。方案二：采用單片機(jī)作為控制核心。以軟件編程的方法進(jìn)行溫度判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。對(duì)于方案一，采用電壓比較電

11、路具有電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，以及無需編寫軟件程序的特點(diǎn)，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度，無法滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的多種動(dòng)作溫度要求，故不在本系統(tǒng)中采用。對(duì)于方案二，以單片機(jī)作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器感測(cè)到的溫度通過顯示電路顯示出來，而且用戶能通過鍵盤接口，自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度值，滿足全方位的需求。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度，能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。2.3顯示電路方案一：采用五位共陽數(shù)碼管顯示溫度，動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。方案二：采用液晶顯示屏LCD顯示溫度對(duì)于方案一，該方案成本低廉，顯示溫度明確醒目，在夜間也能看見，功耗極低，顯示

12、驅(qū)動(dòng)程序的編寫也相對(duì)簡(jiǎn)單，這種顯示方式得到廣泛應(yīng)用。不足的地方是掃描顯示方式是使五個(gè)LED逐個(gè)點(diǎn)亮，因此會(huì)有閃爍，但是人眼的視覺暫留時(shí)間為20MS，當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼將感覺不到閃爍，因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。對(duì)于方案二，液晶體顯示屏具有顯示字符優(yōu)美，不但能顯示數(shù)字還能顯示字符甚至圖形的優(yōu)點(diǎn)，這是LED數(shù)碼管無法比擬的。但是液晶顯示模塊價(jià)格昂貴，驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜，從簡(jiǎn)單實(shí)用的原則考慮，本系統(tǒng)采用方案一。2.4調(diào)速方式方案一：采用變壓器調(diào)節(jié)方式，運(yùn)用電磁感應(yīng)原理將220V電壓通過線圈降壓到不同的電壓，控制風(fēng)扇電機(jī)接到不同電壓值的線圈上可控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而控制風(fēng)扇風(fēng)力大小。

13、方案二：采用晶閘管構(gòu)成無級(jí)調(diào)速電路。對(duì)于方案一，由于采用變壓器改變電壓調(diào)節(jié)，有風(fēng)速級(jí)別限制，不能適應(yīng)人性化要求。且在變壓過程中會(huì)有損耗發(fā)熱，效率不高，發(fā)熱有不安全因素。對(duì)于方案二，以電位器控制晶閘管的導(dǎo)通角大小，可實(shí)現(xiàn)由最大風(fēng)速到關(guān)閉的無級(jí)別調(diào)速，可將風(fēng)力調(diào)節(jié)在關(guān)閉無風(fēng)到最大風(fēng)之間的任意風(fēng)力，實(shí)現(xiàn)“自由風(fēng)”。且在調(diào)速環(huán)節(jié)中基本無電力損耗。故本系統(tǒng)采用方案二。2.5控制執(zhí)行部件方案一：采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片AD0832控制，由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前溫度值送出相應(yīng)數(shù)字量到AD0832，由AD0832產(chǎn)生模擬信號(hào)控制晶閘管的導(dǎo)通角，從而配合無級(jí)調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)溫控時(shí)的自動(dòng)無級(jí)風(fēng)力調(diào)節(jié)。方案二：采用繼電器，繼電器的接有

14、控制晶閘管導(dǎo)通角的電阻的接入電路與否由單片機(jī)控制，根據(jù)當(dāng)前溫度值在相應(yīng)管腳送出高/低電平，決定某個(gè)繼電器的導(dǎo)通角控制電阻是否接入電路。（詳見4.2.4）對(duì)于方案一，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)在風(fēng)扇處于溫控狀態(tài)時(shí)也能無級(jí)調(diào)速，但是D/A轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格較高，與其溫控狀態(tài)下無級(jí)調(diào)速功能相比性價(jià)比不高。對(duì)于方案二，雖然在溫控狀態(tài)下只能實(shí)現(xiàn)弱/大風(fēng)兩級(jí)調(diào)速，但采用繼電器價(jià)格便宜，控制可靠，且出于在溫控狀態(tài)時(shí)無級(jí)調(diào)速并不是特別需要的功能，綜合考慮采用方案二。第3章硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)鍵盤輸入溫度顯示單片機(jī)系統(tǒng)電機(jī)控制模塊數(shù)字溫度傳感模塊圖3-1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖3.2控制裝置原理傳統(tǒng)電風(fēng)扇供電采用的是220V交流電

15、，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，這樣就會(huì)帶來諸多不便。本文介紹了一種基于STC89C52單片機(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)速的效果。3.3溫度檢測(cè)和顯示電路可以選用LM324A運(yùn)算放大器作為溫度傳感器，將其設(shè)計(jì)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(cè)后方可使采樣精確

16、，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(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，降低了電路的復(fù)雜程度，提高了電路的運(yùn)行質(zhì)量。3.3.1DS18B20的溫度處理方法DS18B20是美國(guó)DALLAS半導(dǎo)體公司繼DS1820之后最新推出的一種改進(jìn)型智能溫度傳感器。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比，它能夠直接讀出被測(cè)溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡(jiǎn)單的編程實(shí)現(xiàn)912位的數(shù)字值讀數(shù)方式?？梢苑謩e在93.75 ms和750 ms內(nèi)完成9位和12位的數(shù)字量，并且從DS18B20讀出的信息或?qū)懭隓S18B20的信息僅需要一根口線（單線接口）讀寫，溫度變換功率來源于數(shù)據(jù)總線，總線本身也可以向所掛接的DS1

17、8B20供電，而無需額外電源，因而使用DS18B20可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨簡(jiǎn)單可靠性更高。他在測(cè)溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較DS1820有了很大的改進(jìn)，給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。 DS18B20簡(jiǎn)介：（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

18、，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在惟一的三線上，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

19、信號(hào)中除了應(yīng)答脈沖其他都由主機(jī)發(fā)起，并且所有指令和數(shù)據(jù)字節(jié)都是低位在前。DS18B20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3-1部分溫度值與DS18B20輸出的數(shù)字量對(duì)照表溫度值/數(shù)字輸出（二進(jìn)制）數(shù)字輸出（十六進(jìn)制）+1250000 0111 1101 000007D0H+850000 0101 0101 00000550H+25.6250000 0001 1001 00010191H+10.1250000 0000 1010 001000A2H+0.50000 0000 0000 10000008H00000 0000 0000 000000

20、00H-0.51111 1111 1111 1000FFF8H-10.1251111 1111 0110 1110FF5EH-25.6251111 1111 0110 1111FF6FH-551111 1100 1001 0000FC90H3.3.2溫度傳感器和顯示電路組成本模塊用更為優(yōu)秀的DS18B20作為溫度傳感器，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

21、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。圖3-2DS18B20溫度計(jì)原理圖3.4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)通，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。3.4.1電機(jī)調(diào)速原理雙向可控硅的導(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；(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?gòu)母叩降驮O(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

22、的線速度不大于2150m/min。且線速度可由下列公式求得V=Dn103 （1）公式（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=875r/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）公式（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

23、) 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。3.4.2電機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)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

24、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)公式中: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)轉(zhuǎn)速的目的。圖3-3電機(jī)控制原理圖第4章軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用C語言編寫，采用模塊化設(shè)計(jì)，整體程序由主程序和顯示、鍵盤掃描、紅外線接收

25、以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。4.1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7所示。圖4-1主程序模塊流程圖4.2數(shù)字溫度傳感器模塊和顯示子模塊如圖8所示，主機(jī)控制DS18B20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。圖4-2數(shù)字溫度傳感器模塊程序流程圖根據(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。DS18B20芯片功能命令表如下：表4-

26、1DS18B20功能命令表命令說明協(xié)議READ ROM讀取激光ROM64位33HMATCH ROM匹配ROM55HSKIP ROM跳過ROMCCHSEARCH ROM搜索ROMF0HALARM SEARCH告警搜索ECHWRITE SCRATCHPAD把字節(jié)寫入暫存器的地址2和34EHREAD 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B4H4.3電機(jī)調(diào)速

27、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

28、：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）（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)、a圖4-3 電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖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?？偨Y(jié)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)境溫度信號(hào)的采集、處理、顯示等功能;用Altium De

29、signer 6軟件繪制電路原理圖和PCB電路印刷板圖，由Protues軟件進(jìn)行訪真測(cè)試，利用MCS-51 C語言編制。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)最適合溫度的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)最適溫度的實(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。基于STC89C52單片機(jī)

30、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)。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，2006,104 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，2003附錄1主要程序代碼主要程序代碼及說明（見注釋語句）如下：

31、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 eeprom52.h/數(shù)碼管段選定義 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ucharcodesmg_du=0x28,0xee,0x42,0x52,0xe5,0xa8,0x41,0xe7,0x20,0xa0,0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71,0xff; /斷碼/數(shù)碼管位選定義uchar code

32、 smg_we=0xef,0xdf,0xbf,0x7f;uchar dis_smg8 = 0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0x92,0x82,0xf8;uchar smg_i = 3; /顯示數(shù)碼管的個(gè)位數(shù)sbit dq = P24;/18b20 IO口的定義bit flag_lj_en; /按鍵連加使能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 ;sbit pwm = P23; uchar f_pwm_l ; /越小越暗uint tempera

33、ture ; /bit flag_300ms ;uchar menu_1; /菜單設(shè)計(jì)的變量uint t_high = 300,t_low = 100; /溫度上下限報(bào)警值 /*1ms延時(shí)函數(shù)*/void delay_1ms(uint q)uint i,j;for(i=0;iq;i+)for(j=0;j= smg_i)i = 0;P1 = 0xff; /消隱 P3 = smg_wei; /位選P1 = dis_smgi; /段選 /*把數(shù)據(jù)保存到單片機(jī)內(nèi)部eepom中*/void write_eeprom()SectorErase(0x2000);byte_write(0x2000, t_hi

34、gh % 256);byte_write(0x2001, t_high / 256);byte_write(0x2002, t_low % 256);byte_write(0x2003, t_low / 256);byte_write(0x2055, a_a);/*把數(shù)據(jù)從單片機(jī)內(nèi)部eeprom中讀出來*/void read_eeprom()t_high = byte_read(0x2001);t_high = 8;t_high |= byte_read(0x2000);t_low = byte_read(0x2003);t_low = 8;t_low |= byte_read(0x2002)

35、;a_a = byte_read(0x2055);/*開機(jī)初始化保存的數(shù)據(jù)*/void init_eeprom()read_eeprom();/先讀if(a_a != 22)/新的單片機(jī)初始單片機(jī)內(nèi)問eepromt_high = 320;t_low = 280;a_a = 22;write_eeprom(); /保存數(shù)據(jù)/*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);/110

36、usq = 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;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 |= 0x80;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

37、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(); /初始化18b20EA = 0;write_18b20(0xcc); /跳過64位ROMwrite_18b20(0x44); /啟動(dòng)一次溫度轉(zhuǎn)換命令EA = 1;delay_uint(50); /500usinit_18b20(); /初始化18b20EA = 0;write_18b20(0xcc); /跳過64位ROMwrite_18b20(0xbe); /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)EA = 1;value = 3)menu_1 = 0;smg_i = 3; /數(shù)碼管顯示3位if(menu_1 = 1)/設(shè)置高溫報(bào)警smg_i = 4; /數(shù)碼管顯示4位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;/