课程设计———智能风扇设计报告

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1、智能风扇设计报告学院：信息工程学院专业：自动化班级：09级3班姓名：鱼亮、贾延昭学号：09423030、9423041日期：2012年6月14日16基于单片机的智能电风扇控制系统第1节引言电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同——空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。尽管电风扇

2、有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜使用电风扇时可能遇到这样的问题：当凌晨降温的时候电风扇依然在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，但定时范围有限，且无法对温度变化灵活处理。鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种智能电风扇控制系统来解决这些问题。1.1智能电风扇控制系统概述传统电风扇是220V交流电供电，电机转速分为几个档位，通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的，亦即，每次

3、风力改变，必然有人参与操作，这样势必带来诸多不便。本设计中的智能电风扇控制系统，是指将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过可控硅对风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风力大小的效果。1.2设计任务和主要内容本设计以MCS51单片机为核心，通过温度传感器对环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”16的性能。另外，通过键盘控制面板，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风

4、扇又将重新启动。本设计主要内容如下：风速设为从高到低6个档位，可由用户通过键盘手动设定。②当温度每降低3℃则电风扇风速自动下降一个档位。③当温度每升高3℃则电风扇风速自动上升一个档位。④10℃最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。⑤自动与手动的切换第2节系统主要硬件电路设计2.1总体硬件设计系统总体设计框图如图2-1所示键盘输入温度显示单片机系统电机控制模块数字温度传感模块图2-1系统原理框图16对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用具有4KB片内E2PROM的AT89C51单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，AT89C

5、51内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高。是比较合适的方案2.1温度传感器模块设计温度传感器可以选用LM324A的运算放大器，将其设计成比例控制调节器，输出电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检测后方可使采样精确，过于烦琐。所以我采用更为优秀的DS18B20数字温度传感器，它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。2.2.1温度传感器模块组成本模块以DS18B2

6、0作为温度传感器，AT89C51作为处理器，配以温度显示作为温度控制输出单元。整个系统力求结构简单，功能完善。电路图如图2-2所示。系统工作原理如下：DS18B20进行现场温度测量，将测量数据送入AT89C51的P3.7口，经过单片机处理后显示温度值，并与设定温度值的上下限值比较，若高于设定上限值或低于设定下限值则控制电机转速进行调整。电路图见附录。2.2电机调速与控制模块设计电机调速是整个控制系统中的一个重要的方面。通过4905，使输出端电压发生改变，从而使施加在电风扇的输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。2.3.1电机调速原理

7、可控硅的导通条件如下：1）阳-阴极间加正向电压；2）控制极-阴极间加正向触发电压；3）阳极电流IA大于可控硅的最小维持电流IH。电风扇的风速设为从高到低6、5、4、3、2、1档，各档风速都有一个限定值。在额定电压、额定功率下，以最高转速运转时，2.3.2电机控制模块硬件设计电路图见附录。162.1温度显示与控制模块设计温度的显示通过LED灯来显示其变化，在表盘上，共有8个LED指示灯。分别为自动或手动，1级风苏、2级风速等。LED会随着温度以及操作的不同会进行相应的显示。2.2键盘控制系统模块设计矩阵键盘是3*3的，接在P2口进行相应的控制，主要的操作是进

8、行手动自动切换、风速手动调节等，同时，在相应的键盘操作下，在LED