課程設計———智能風扇設計報告

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上 智能風扇設計報告學院：信息工程學院專業(yè)：自 動 化班級：09級3班姓名：魚亮、賈延昭 學號：、 日期：2012年6月14日 基于單片機的智能電風扇控制系統(tǒng) 第1節(jié) 引 言 電風扇曾一度被認為是空調(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)了市場銷售復蘇的態(tài)勢。其主要原因：一是風扇和空調(diào)的降溫效果不同空調(diào)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

2、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(diào)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(diào)整電機轉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

3、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(diào)速。從而達到無須人為控制便可自動調(diào)整風力大小的效果。1.2 設計任務和主要內(nèi)容本設計以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(nèi)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(nèi)容如下： 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

4、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。 自動與手動的切換第2節(jié) 系統(tǒng)主要硬件電路設計 2.1 總體硬件設計系統(tǒng)總體設計框圖如圖2-1所示鍵盤輸入溫度顯示單片機系統(tǒng)電機控制模塊數(shù)字溫度傳感模塊圖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(nèi)E2PROM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(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，方便地構成一個最小

5、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2.2 溫度傳感器模塊設計 溫度傳感器可以選用LM324A的運算放大器，將其設計成比例控制調(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，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

6、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進行調(diào)整。電路圖見附錄。2.3 電機調(diào)速與控制模塊設計電機調(diào)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(diào)節(jié)風扇的轉速，實現(xiàn)各檔位風速的無級調(diào)速。2.3.1 電機調(diào)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定值。在

7、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。2.4 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級風速等。LED會隨著溫度以及操作的不同會進行相應的顯示。2.5 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(diào)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。電路圖見附錄。2.6 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

8、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.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

9、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(nèi)實際的應用特點和要求，采用了自動化的結構形式，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

10、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 char#define uint unsigned int#include "wendu.h"#include "dianji.h"#include "jianpan.h"/ex

11、tern uint speed;/extern unit anjian9;main() uint tmp; EA=0; P0=0xff;dianji_kou=1;/dian ji chu shi wei gao anjian_clear1();anjian0=1;anjian_dingshi_init(); EA=1; /EA shi nengwhile(1) anjian_saomiao_1();if(anjian0=1) tmp=DS18B20_Tmp_Read();if(tmp<=0x00a0) P0=0x00;/<10c speed_0(); else if(tmp>

12、0x00a0&&tmp<=0x0140) P0=0x7f; /10-20c speed_2(); else if(tmp>0x0140&&tmp<=0x0170) P0=0xbd;/20-23c speed_3(); else if(tmp>0x0170&&tmp<=0x0190) P0=0xdd;/23-26c speed_4(); else if(tmp>0x0190&&tmp<=0x01d0) P0=0xed; /26-29c speed_5(); else if(tmp>0x

13、01d0&&tmp<=0x0200) P0=0xf5; /29-32c speed_6(); else P0=0xf9; />35c speed_7(); if(anjian1=1) P0=0xfe; anjian_saomiao_1(); if(anjian3=1) P0=0x7e;/<10c speed_1(); else if(anjian4=1) P0=0xbe; /10-20c speed_2(); else if(anjian5=1) P0=0xde;/20-25c speed_3(); else if(anjian6=1) P0=0xee; /2

14、5-30c speed_4(); else if(anjian7=1) P0=0xf6; /30-35c speed_5(); else if(anjian8=1) P0=0xfa; />35c speed_6(); else speed_0(); else P0=0xff; speed_0(); 溫度采集程序：/sbit TMDAT= P37;/dian ji/sbit TMDAT= P37;void Delay(int useconds)int s;for (s=0;s<useconds;s+);uchar Reset_Bus(void)uchar presence;TMDAT

15、=0;Delay(29);TMDAT=1;Delay(3);presence=TMDAT;Delay(25);return(presence);void Write_Bit(char bitval)TMDAT=0;if(bitval=1) TMDAT=1;Delay(5);TMDAT=1;void Write_Byte(char val)uchar i;uchar temp;for (i=0;i<8;i+) temp=val>>i;temp&=0x01;Write_Bit(temp);Delay(5);uchar Read_Bit(void) uchar i;TMDA

16、T=0;TMDAT=1;for(i=0;i<3;i+);return(TMDAT);uchar Read_Byte(void)uchar i;uchar value=0;for (i=0;i<8;i+)if(Read_Bit() value|=0x01<<i;Delay(6);return(value);uint DS18B20_Tmp_Read(void)uint TEMP;uchar TEMP_LSB,TEMP_MSB;Reset_Bus();Write_Byte(0xCC);Write_Byte(0x44);Delay(5);Reset_Bus();Write_B

17、yte(0xCC);Write_Byte(0xBE);TEMP_LSB=Read_Byte();TEMP_MSB=Read_Byte();TEMP=TEMP_MSB;TEMP=TEMP<<8;TEMP=TEMP|TEMP_LSB;return(TEMP);電機調(diào)速程序：sbit dianji_kou=P36; /P36控制電機void sudu(uint x)uint i;dianji_kou=0;for(i=0;i<5001;i+) if(i=x)dianji_kou=dianji_kou;void speed_0(void) sudu(0);void speed_1(vo

18、id) sudu(500);void speed_2(void) sudu(700);void speed_3(void) sudu(800);void speed_4(void) sudu(1000);void speed_5(void) sudu(1200);void speed_6(void) sudu(1500);void speed_7(void) sudu(1800);sbit dianji_kou=P36; /P36控制電機void sudu(uint x)uint i;dianji_kou=0;for(i=0;i<5001;i+) if(i=x)dianji_kou=di

19、anji_kou;void speed_0(void) sudu(0);void speed_1(void) sudu(500);void speed_2(void) sudu(700);void speed_3(void) sudu(800);void speed_4(void) sudu(1000);void speed_5(void) sudu(1200);void speed_6(void) sudu(1500);void speed_7(void) sudu(1800);鍵盤采集程序：/* p20 p21 p22p23p24p25*/sbit KeyIn1 = P23;sbit Ke

20、yIn2 = P24;sbit KeyIn3 = P25;sbit KeyOut1 = P20;sbit KeyOut2 = P21;sbit KeyOut3 = P22;uint anjian9;void anjian_dingshi_init() TMOD=0x11; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; /100MS / EA=1; /KAI ZONG ZHONG DUAN TR0=1; /T0 YUN XUvoid anjian_clear1(void)char i;for(i=0;i<9;i+)anjiani=0;void anjian_clear2(void)char i;for(i=3;i<9;i+)anjiani=0;void anjian_saomiao_1(void) KeyOut1 = 0;KeyOut2 = 1;KeyOut3 = 1