智能風(fēng)扇說明書

第二屆廣西高校大學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制作大賽參賽作品說明書作品名稱：智能定位風(fēng)扇設(shè)計(jì)者：江昌庭周起武莫杰鄧廷陽廖海安指導(dǎo)老師：趙柄炎方昆參賽單位:玉林師范學(xué)院摘要智能定位風(fēng)扇主要是從節(jié)能環(huán)保的理念出發(fā)，針對(duì)普通的擺頭風(fēng)扇在單人的時(shí)候還會(huì)繼續(xù)擺頭等缺點(diǎn)，再加上普通風(fēng)扇沒有的一些元素，使風(fēng)扇更加具有人性化，讓人們使用起來更加方便。智能定位風(fēng)扇是基于MSP430單片機(jī)設(shè)計(jì)的智能定位風(fēng)扇控制裝置。由人體感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)模塊TDL-718A構(gòu)成的人體檢測(cè)模塊。當(dāng)有人打開風(fēng)扇時(shí)，裝在風(fēng)扇上的人體感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)模塊TDL-718A自動(dòng)掃描定位人的所在位置，掃描后，利用舵機(jī)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇擺頭使風(fēng)扇只往有人的地方吹。最大的擺動(dòng)的角度為一百三十五度，能夠覆蓋更多的扇風(fēng)面積。利用溫度傳感器來測(cè)量室內(nèi)的溫度，并用液晶顯示出來，并把風(fēng)扇分為三個(gè)轉(zhuǎn)速檔，即高、中、低，用單片機(jī)控制，在室溫低于二十六度時(shí)繼電器接通低檔，在二十六到二十八度是風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速為中檔，高于二十八度時(shí)就自動(dòng)調(diào)為高檔，使風(fēng)扇轉(zhuǎn)得最快。這樣能達(dá)到節(jié)能的目的，并能提高效率。關(guān)鍵詞：節(jié)能風(fēng)扇單片機(jī)控制一、設(shè)計(jì)背景在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、能源損耗巨大的今天，全世界的人民都提倡綠色、節(jié)能，綠色、節(jié)能已經(jīng)是21世紀(jì)不變的主題，綠色節(jié)能也正是這次大賽的主要精神。我們所設(shè)計(jì)的智能定位風(fēng)扇就是在這樣的背景下進(jìn)行，智能定位風(fēng)扇可達(dá)到綠色節(jié)能的目的。電風(fēng)扇具有價(jià)格便宜、擺放方便、體積輕巧等特點(diǎn)。由于大部分家庭消費(fèi)水平的限制，電風(fēng)扇作為一個(gè)成熟的家電行業(yè)的一員，尤其在中小城市，以及鄉(xiāng)村將來一段時(shí)間內(nèi)仍然會(huì)占有市場(chǎng)的大部分份額。面臨龐大的市場(chǎng)需要的同時(shí)，也要提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。使之在技術(shù)含量上有所提高，應(yīng)使風(fēng)扇不僅功能多樣，操作簡(jiǎn)便，而且更加安全可靠。隨著科學(xué)的發(fā)展和人們生化水平的提高，產(chǎn)品趨向于自動(dòng)化、智能化、環(huán)?；⑷诵曰?，為此，在現(xiàn)有市場(chǎng)上多功能電風(fēng)扇的基礎(chǔ)上，我們提出了一種新型的智能電風(fēng)扇，該風(fēng)扇功能更多，添加了很多人性化的設(shè)計(jì)，如自動(dòng)檢測(cè)目標(biāo)搖頭、顯示溫度、自動(dòng)控制轉(zhuǎn)速等功能，使電風(fēng)扇更加人性化，相信其豐富的功能，人性化的設(shè)計(jì)將會(huì)大大提高電風(fēng)扇的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。二、智能定位風(fēng)扇的功能及特點(diǎn)智能定位風(fēng)扇主要是由普通的風(fēng)扇配件、MSP430單片機(jī)、舵機(jī)、熱釋人體感應(yīng)紅外感應(yīng)模塊TDL-718A、繼電器、電源等組成。智能定位風(fēng)扇主要應(yīng)用于圖書館、車站候車室、醫(yī)院、餐廳等公共場(chǎng)所以及私人的客廳、房間等。風(fēng)扇是用紅外掃描儀來檢測(cè)人的位置方向，當(dāng)有人打開風(fēng)扇時(shí)，裝在風(fēng)扇上的人體感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)模塊TDL-718A自動(dòng)掃描定位人的所在位置，掃描后，利用舵機(jī)來驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇擺頭使風(fēng)扇只往有人的地方吹，假如是一個(gè)人則往一個(gè)方向吹，不向其它的地方擺頭；假如掃描儀掃描到是兩個(gè)人或兩人以上，則以最邊上的兩人為邊線，自動(dòng)確定風(fēng)扇所需要擺轉(zhuǎn)的角度，如此來回地?cái)[動(dòng)，使其最大的擺動(dòng)的角度達(dá)到一百三十五度，能夠覆蓋更多的扇風(fēng)面積。利這樣能達(dá)到節(jié)能的目的，并能提高效率。三、設(shè)計(jì)的方案及原理1、實(shí)現(xiàn)的方法要求智能定位風(fēng)扇能根據(jù)人的位置來智能的調(diào)節(jié)搖擺的角度以達(dá)到節(jié)能的目的。利用舵機(jī)精確控制風(fēng)扇的左右搖擺，人體紅外感應(yīng)模塊TDL-718A提供電信號(hào)給單片機(jī)，單片機(jī)輸出控制信號(hào)來控制舵機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)以控制風(fēng)扇搖擺的角度。利用18B20溫度傳感器來檢測(cè)室內(nèi)的溫度，把信號(hào)輸?shù)絾纹瑱C(jī)上，經(jīng)處理后輸出一個(gè)高電平來控制繼電器，用繼電器來控制風(fēng)扇的檔位。上述各模塊的方案論證如下2、方案論證控制器模塊方案一：采用AT89S52單片機(jī)AT89S52單片機(jī)是ATMEL公司推出的高檔型AT89S系列單片機(jī)中的增強(qiáng)型產(chǎn)品。片內(nèi)集成256KB的RAM和8KB的FLASHROM，擁有4個(gè)并口、一個(gè)全雙工通信的串口、三個(gè)內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。支持ISP（在系統(tǒng)可編程），為單片機(jī)開發(fā)人員進(jìn)行調(diào)試提供了極大的便利。方案二：采用16位低功耗MSP430單片機(jī)MSP430單片機(jī)個(gè)16位的、具有精簡(jiǎn)指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，在1996年問世，由于它具有極低的功耗、豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，已成為眾多單片機(jī)系列中一顆耀眼的新星。它采用了精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式（7種源操作數(shù)尋址、4種目的操作數(shù)尋址）、簡(jiǎn)潔的27條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令；大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算；還有高效的查表處理指令；有較高的處理速度，在8MHz晶體驅(qū)動(dòng)下指令周期為125ns。這些特點(diǎn)保證了可編制出高效率的源程序。在運(yùn)算速度方面，MSP430系列單片機(jī)能在8MHz晶體的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)125ns的指令周期。16位的數(shù)據(jù)寬度、125ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器（能實(shí)現(xiàn)乘加）相配合，能實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理的某些算法（如FFT等）。方案論證：AT89S52單片機(jī)運(yùn)算速度慢，難以處理復(fù)雜的問題。而MSP430單片機(jī)不但運(yùn)算速度快，而且是一款低功耗的微控制芯片。應(yīng)用技術(shù)成熟的MSP430單片機(jī)可滿足題目要求，而且非常高效，故我們采用了MSP430來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制模塊。電機(jī)模塊電機(jī)模塊選擇是整個(gè)方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，按照設(shè)計(jì)要求，智能定位風(fēng)扇必須能定位到人所在的角度范圍內(nèi)，這需要對(duì)風(fēng)扇的精確控制，而且風(fēng)扇搖擺模塊制動(dòng)性能要好。因此普通直流電機(jī)不能滿足要求。方案一：采用直流減速電機(jī)控制風(fēng)扇的搖擺，直流減速電機(jī)力矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)速度快，使風(fēng)扇容易由于慣性而使風(fēng)扇的扇風(fēng)的角度發(fā)生較大的誤差，其制動(dòng)能力差,難以達(dá)到風(fēng)扇的智能定位。方案二：采用型號(hào)4B2YG的步進(jìn)電機(jī)控制控制風(fēng)扇的搖擺，進(jìn)角度小，因此能實(shí)現(xiàn)小車的精確控制，而且當(dāng)不給步進(jìn)電機(jī)發(fā)送脈沖的時(shí)候，能實(shí)現(xiàn)自鎖，但是步進(jìn)電機(jī)的的程序難以實(shí)現(xiàn)，且所需要的電流較大，達(dá)到2A，即耗電大，不符合綠色、節(jié)能的主題。方案三：利用舵機(jī)來實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的擺頭，擺頭的速度適合，程序容易實(shí)現(xiàn)且所需要的電流、電壓小，功率小，更加符合本次大賽的“綠色、節(jié)能、創(chuàng)新”主題。經(jīng)過反復(fù)的比較、論證，我們最終選用了方案三。該型號(hào)舵機(jī)與單片機(jī)以及電源的接口簡(jiǎn)單，控制方便，更加容易實(shí)現(xiàn)智能定位的功能。人體紅外感應(yīng)模塊人體紅外感應(yīng)模塊也是系統(tǒng)的重要組成部分，人體感應(yīng)模塊紅外感應(yīng)模塊TDL-718A能夠以非接觸的方式檢測(cè)出人體發(fā)出的紅外線輻射（對(duì)于其他光，如陽光、燈光等人體波長(zhǎng)以外的光波則抑制掉），并將其轉(zhuǎn)化成高電平信號(hào)輸出，經(jīng)過單片機(jī)處理能夠?qū)崿F(xiàn)確定人的所在的位置的功能，從而能使用單片機(jī)來控制舵機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向，確定及控制風(fēng)扇所需要擺轉(zhuǎn)的角度。繼電器模塊用三個(gè)繼電器來分別實(shí)現(xiàn)控制三個(gè)不同的風(fēng)扇檔位，用遙控來控制三個(gè)檔位，不用人走到風(fēng)扇前也能控制風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)和所需要運(yùn)轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速。應(yīng)用前景目前在圖書館、車站候車室、醫(yī)院、餐廳等一些一般的公共場(chǎng)所都是由人工來控制，但缺點(diǎn)是在人少或無人的時(shí)候風(fēng)扇還是一樣運(yùn)轉(zhuǎn)，且要人工控制風(fēng)扇的擺頭等問題。而我們所設(shè)計(jì)的風(fēng)扇則是智能控制其擺頭，方便、簡(jiǎn)單也容易控制無論是用于公共場(chǎng)所還是用于私人的地方都能體現(xiàn)出一樣的效果，具有較高的市場(chǎng)推廣價(jià)值。四、設(shè)計(jì)總結(jié)經(jīng)過多次的實(shí)踐，基本框架外形都為我們親手加工，雖然性能滿足要求，但是外觀并不美觀。在設(shè)計(jì)過程中要綜合考慮設(shè)計(jì)方案的可靠性和穩(wěn)定性，比如框架的受力情況、材料的選取、質(zhì)量、位置等選擇電機(jī)時(shí)，要考慮到電機(jī)的功率、電流、電壓、以及成本，還要考慮安裝的尺寸、體積、質(zhì)量等經(jīng)過自己的動(dòng)手制作，更加深刻的了解到一些加工上的工藝，同時(shí)學(xué)習(xí)至0很多知識(shí)，比如鉆孔機(jī)、電鋸、壓板機(jī)的使用，電路圖的畫法以及制作等。在這次準(zhǔn)備比賽的過程中，我們從初步擬定的方案得到方案的改進(jìn)、實(shí)物的制作以及改進(jìn)，這期間我們遇到了很多的問題，通過老師的指導(dǎo)和自身努力，最終克服了困難，解決了難題，本次比賽對(duì)我們的動(dòng)手能力、應(yīng)用理論知識(shí)的能力都提出了很高的要求，是一次難得的鍛煉機(jī)會(huì)。六、附錄1作品的設(shè)計(jì)電路圖Fdi.2-.42Fl0THfl3.1SJhKjQN.USTD]Fa耿心陽白7UFa.?A?PJ7THCIXFJ.iTHiFl3TIMFL」TH-IF4JITH.1axuucFI.OTAC]XFl.ITWFl.miFL.E心Fl.-I-S^KIXFI.EWr.i?i.jcrdiK1.d1.7XDIFL1；I.TtXMKI.-11.7XMF.uixijua圖一、MSP430單片機(jī)系統(tǒng)繼電器原理圖2作品實(shí)物圖3源程序#include<msp430x16x.h>#include"12864_lcd?h"#defineuintunsignedlongint#defineucharunsignedchar#definetance(P5IN&BIT0)unsignedintnum0=0;uintnum1,num2,num3;uintshu19shu2,shu39shu49flag9flag1;uinta0,a1,a2,a3,a4,a5,a6,a7,a8,a9,aa;voiddelay_nms(uintn)II延時(shí)1ms{uintij;for(i=0;i<n;i++){for(j=0j<1140;j++);}}voiddelay_10ms(void){unsignedcharij;for(i=0;i<255;i++)for(j=0j<255j++);}voidInitClock(){unsignedintiq0;BCSCTL1&=~XT2OFF;do{IFG1&=~OFIFG;for(iq0=0xff;iq0>0;iq0--);}while((IFG1&OFIFG)!=0);BCSCTL2=SELM2+SELS;}voidIninTA()TACTL=TASSEL2+MC1;CCR0=52000;CCTL1=OUTMOD_7;CCR1=2000+num0;CCTL2=OUTMOD_7;CCR2=50000-num0;}仞徹分離數(shù)字并顯示-推制舵機(jī)數(shù)字H/////Hvoidxianshimiao(uintnum0){uintqian,bai,shi,ge;qian=num0/1000;bai=num0%1000/100;shi=num0%1000%100/10;ge=num0%1000%100%10;lcd_setXY(4,3);lcd_writestring2(0x30+qian);lcd_writestring2(0x30+bai);lcd_writestring2(0x30+shi);lcd_writestring2(0x30+ge);}voidxian(uintnum3){uintqian,bai,shi,ge;qian=num3/1000;bai=num3%1000/100;shi=num3%1000%100/10;ge=num3%1000%100%10;lcd_setXY(7,3);lcd_writestring2(0x30+qian);lcd_writestring2(Ox30+bai);lcd_writestring2(Ox30+shi);lcd_writestring2(0x30+ge);P6DIR=0XFF;////P6口輸出lllllllcd_init();flag=0;shu1=5000;shu2=1;a0=0;a1=0;a2=0;a3=0;a4=0;a5=0;a6=0;a7=0;a8=0;a9=0;TBCTL=TBSSEL_1+TBCLR+MC_0;m選擇時(shí)鐘源為ACLKTBCCTL0=CCIE;〃允許定時(shí)器中斷TBCCR0=10000;〃定時(shí)時(shí)間TBCTL1=MC_1+TBCLR;所打開定時(shí)器_EINT();〃打開全局中斷控制，若不需要打開，可以屏蔽本句}voidgongneng(){if(tance==0){if(flag==0)num0++;aa++;if(aa==4999)aa=0;shu1=num3;shu2=num2;if(num0>shu1)flag=1;if(flag==1)num0--;if(num0<shu2)flag=0;if(num1==200)/////定時(shí)時(shí)間IIHHII{shu1=5000;I/ZZ/重新置初值IIIIIIIIshu2=1;num2=shu2;num3=shu1;shu3=0;shu4=0;a0=0;a1=0;a2=0;a3=0;a4=0;a5=0;a6=0;a7=0;a8=0;a9=0;}}if(tance==1){if(num0>0&&num0<=500)a0=num0;if(num0>500&&num0<=1000)a1=num0;if(num0>1000&&num0<=1500)a2=num0;if(num0>1500&&num0<=2000)a3=num0;if(num0>2000&&num0<=2500)a4=num0;if(num0>2500&&num0<=3000)a5=num0;if(num0>3000&&num0<=3500)a6=num0;if(num0>3500&&num0<=4000)a7=num0;if(num0>4000&&num0<=4500)a8=num0;if(num0>4500&&num0<=5000)a9=num0;if(a0>0)shu3=a0;elseelse{if(a2>0)shu3=a2;else{if(a3>0)shu3=a3;else{if(a4>0)shu3=a4;else{if