智能电风扇控制系统的设计【开题报告+文献综述+毕业论文】

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本科毕业论文系列开题报告电子信息工程智能电风扇控制系统的设计一、课题研究意义及现状如今的电风扇已一改人们印象中的传统形象，在外观和功能上都更追求个性化，而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能，也被众多的电风扇厂家采用，并增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。这些外观不拘一格并且功能多样的产品，预示了整个电风扇行业的发展趋势。追求个性时尚以及精致化的时代，消费者似乎对娇小可爱的家电产品情有独钟，于是扮相可爱、颜色亮丽、体积娇小的转页扇，各种便携式电风扇应运而生。这些电风扇的外壳和扇页都以塑料为原料，整体上极其轻巧，加上娇小的体积和靓丽的色彩和外观，一经推出便十分走俏。近年来，电风扇增设了各种新功能，既彰显了个性，也在无形中提高了档次。如开发较早且比较实用的遥控功能，使操作摆脱了一定的空间限制，再加上液晶屏幕的动态显示，操作起来一目了然。随着消费者对健康的日益关注，厂家围绕着提高空气质量做起了文章，于是便增添了负离子、氧吧、紫外线杀菌等功能。此外，驱蚊风扇可通过电加热使驱蚊物质挥发，并借助风力快速把驱蚊物质送到房间各个地方；带有“飘香”功能的小风扇在扇片中间的旋转轴内含有香片，随着扇片的转动，悠悠花香也随之飘出，并且香片可随意更换；带有照明功能的吊扇集照明与风扇功能于一体，他们都是凭借了某一项独特的功能而吸引了消费者的目光。目前国际能源短缺，国内近年来电荒也频频发生，节能功能将是一个不可忽视的发展方向。未来电风扇，在成本允许的条件下，可以将更好、更新的技术应用到其中，不断提高他的服务功能和智能化水平，令人民的生活水平进一步提高。二、课题研究的主要目标任务和预期目标主要内容目标：本课题要求设计智能电风扇的控制系统，主要指标：1能够键盘输入； 2能够显示温度；3根据温度的变化调速转速；4能够红外线遥控；预期目标：⑴学习了解单片机的基本原理。⑶编程实现一种智能电风扇的控制系统。三、课题研究的方法及措施首先是查阅书籍，了解关于智能电风扇控制系统的一些基本原理，比如单片机的基本原理、数码管显示等；然后通过收集相关论文，找出最新、最合理的设计方案来设计智能电风扇的控制系统。本系统可由以下6个模块组成：①温度传感模块；②电机驱动；③温度显示；键盘输入；发射模块；接收模块；1)温度传感模块：本模块以DS18B20作为温度传感器,AT89C51作为处理器，配以温度显示作为控制输出单元。DS18B20进行现场温度测量，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；2)电机驱动：通过控制双向可控硅的导通角，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；3)温度显示：采用数码管显示；4)发射模块：将键盘代码经编码、调制后得到的信号通过红外发射管将电信号转换为光信号发射； 1)接收模块：红外接收管将接收到的光信号转换为电信号，经过大滤波、解调和整型、解码后交单片机处理；最后写好论文和答辩PTT，进行毕业答辩。四、课题研究进度计划毕业设计期限：自2010年11月15日至2011年4月25日。（共14周）第1周至第2周：搜集资料，分析课题，找出合适的方案，选择最佳方案。第3周至第4周：完成开题报告、文献综述、外文翻译等资料。第5周至第6周：设计系统图。第7周至第8周：编写程序，实现软硬件结合。第9周至第10周：调试分析，完善作品。第11周至第12周：撰写设计报告与论文初稿。第13周至第14周：修改论文，准备资料，准备答辩。五、参考文献[1]邵贝贝，龚光华著．单片机认识与实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006，8．[2]李昔华，王延川．电风扇智能控制模块的设计[J]．渝州大学学报，2000，17（2）：22～25．[3]王东星．风扇智能控制系统设计[J]．电脑学习．2008，12（6）：12～13．[4]陈灵枭．基于16位单片机的语音控制电风扇[J]．企业家大地，2007，12，228～230．[5]李庆梅．基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J]．电子工业出版社，2008，27（1）：117～119．[6]丁建军，陈定方，周国柱.基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J]，湖北工学院学报，2003，18（2）：60～68．[7]辛大志．家用电风扇的智能控制[J]．辽宁师专学报，2008，10（3）：90～91．[8]张文兵．智能温控无极调速电风扇[J]．微特电机，2007，16（12）：62～63．[9]FrancoisLaulanet;BradMarshall.SolvingCoolingFanProblemswithaSmartsensor[J]．2000，17(6)：122～125．[10]喻江能，余波.电风扇调速方法的探讨[J]．中国质量技术，2009，9(4):78～81. 毕业论文文献综述电子信息工程智能电风扇控制系统的设计摘要：本文针对基于不同技术来实现智能电风扇控制系统的设计进行了描述，分析其各自的优缺点，得出基于单片机智能电风扇的控制系统是为最佳选择。然后描述分析了基于单片机智能电风扇控制系统的各个不同的实现方法，总结出由C8051F005系列单片机实现为最适合做毕业设计的最佳方案。关键词:单片机、智能电风扇、C8051F005目前在市场上流通的电风扇种类虽然很多，但是它们的造型却是千篇一律，缺少新意。在颜色和材料上，也没有太多创新。虽然有些卡通外形的电风扇看起来确实漂亮，色彩也很丰富，但是我们会发现它总是缺少一定的文化性，随着人们受教育程度的提高，产品所蕴涵的文化理念是相当重要的。对于电风扇产品来说，如果它既具有较好的使用功能，又具有较优雅的外观造型，同时又蕴藏一种较深的文化内涵，那它一定是最受欢迎的。从功能上看，目前大多数电风扇的功能都比较单一，不能实现“一专多能”，这样往往会导致某些材料和空间的浪费。如果电风扇上再安装其它功能，这样便实现了多功能化，既方便使用，又节约了能源，将会带来很大的收益。随着现今科技的不断发展进步，电风扇的发展也迎来了新的挑战。现今的遥控电风扇不单单只具备遥控功能，还包含了其他的高科技元素，例如负离子、全遥控、末端电记忆、数码无级调速等等功能。未来电风扇，在成本允许的条件下，可以将更好、更新的技术应用到其中，不断提高他的服务功能和智能化水平，令人民的生活水平进一步提高。一．几种不同核心技术的实现方法1.以硬件设计来实现智能电风扇的应用1.1以抽头法、电抗法、电容法和电子法来调速通过改变绕组每伏匝数来调速即降低绕组电压从而减弱磁场强度来实现调速1.2电风扇智能控制模块该模块可以独立于电风扇之外，可以配置专用遥控器，做到遥控板控制多种电器。此块内部由微处理器及其外围元件构成。所以可以充分利用其微处理器的可编程特性，发挥智能的优势，方便多种环境下使用。 2.基于单片机的实现智能电风扇的应用本设计以单片机为核心，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。C8051F005系列单片机集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设电路及其它功能部件。这些外设电路或功能部件包括：一个8通道12位ADC、可编程增益放大器、两个12位DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBUS/I2C、UART、SPI、定时器、可编程计数器/定时器阵列、Flash存储器、非易失性存储器、内部振荡器、看门狗定时器及电源监视器等。可构成具有线路简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高、抗干扰能力强。可满足用户对电路简单，可控性好、产品升级方便、显示直观的要求。二．对于不同核心技术实现方法的评价以硬件方法实现的虽然用的较为广泛、用料省，但是各个程序上都比较复杂，繁琐；功能相对来说又比较少，操作起来又比较繁琐；价钱方面有比较昂贵。而使用单片机能解决此类的问题，并且价格便宜、可控性好、升级方便、操作简单。但是每件东西有长必有短，其端口较少、不易满足多功能的要求。在基于多种情况下我还是选择单片机作为我的设计对象。下面对几种基于各种单片机的不同实现方法进行讨论。三.几种不同单片机芯片技术的应用1.基于AT89C51的智能电风扇控制系统目前在市场上流通的电风扇种类虽然很多，但是它们的造型却是千篇一律，缺少新意。在颜色和材料上，也没有太多创新[5]。而此类是以AT89C51为核心，采用部分外围电路，实现对电风扇的智能控制。通过AT89C51对双向可控硅的控制,可实现风速的无级调速,且可以实现模拟自然风、睡眠风等,通过单片机自身的功能及外接少量电路可实现电风扇的各种定时功能,以及电风扇扇头的自由升降、波浪式摇头等各种功能。本系统硬件结构简单,许多功能由软件完成。调试和检测表明,系统运行可靠,抗干扰性强[6]。2.基于16位单片机的语言控制电风扇本设计以凌阳16位单片机SPCE061A为核心,设计完成了一个语音控制智能电扇。根据开始录制的语音命令来控制风扇的启动、加快转速,减小转速,改变转向,模拟自然风,并且能自动发出风扇过流警报和最低转速提示音,人性化设计,友好智能的人机交互方式,具有广阔的应用前景。 此系统用单片机控制来实现,考虑到语音识别与控制,所以利用了凌阳SPCE061A单片机较为成熟的语音资源,同时凌阳还提供了丰富的时基信源和时基中断,给设计者以大量的选择空间,并给设计者提供精确的时基计数。我们设计以凌阳SPCE061A单片机为主控元件,以单片机可调的脉宽调制占空比输出信号BPWMO控制风扇转速[4]。3.基于C8051F005系列单片机智能电风扇控制系统的设计C8051F005系列单片机集成了构成一个单片机数据采集或控制系统所需要的几乎所有模拟和数字外设电路及其它功能部件。这些外设电路或功能部件包括：一个8通道12位ADC、可编程增益放大器、两个12位DAC、电压比较器、电压基准、温度传感器、SMBUS/I2C、UART、SPI、定时器、可编程计数器/定时器阵列、Flash存储器、非易失性存储器、内部振荡器、看门狗定时器及电源监视器等。可构成具有线路简单，结构紧凑，价格低廉，频率稳定度高、抗干扰能力强。可满足用户对电路简单，可控性好、产品升级方便、显示直观的要求[10]。四．选择的设计方案为求最适合符合做毕业设计的方案，首选的肯定是基于单片机智能电风扇控制系统。单片机具有价格低廉，可控性好，升级方便等优点。但是在各个单片机各种芯片有各自的优点与缺点，为使最适合本次的设计，本人选择C8051F005系列芯片。五．总结通过对几种基于不同核心技术智能电风扇控制系统设计的分析和讨论，得C8051F005系列单片机不仅稳定，多功能的要求，还使电路更简化。更重要的是学习了更多关于单片机的知识。随着现今科技的不断发展进步，电风扇的发展也迎来了新的挑战。未来电风扇，在成本允许的条件下，可以将更好、更新的技术应用到其中，不断提高他的服务功能和智能化水平，令人民的生活水平进一步提高。参考文献[1]邵贝贝，龚光华著．单片机认识与实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006，8．[2]李昔华，王延川．电风扇智能控制模块的设计[J]．渝州大学学报，2000，17（2）：22～25．[3]王东星．风扇智能控制系统设计[J]．电脑学习．2008，12（6）：12～13． [4]陈灵枭．基于16位单片机的语音控制电风扇[J]．企业家大地，2007，12，228～230．[5]李庆梅．基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J]．电子工业出版社，2008，27（1）：117～119．[6]丁建军，陈定方，周国柱.基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J]，湖北工学院学报，2003，18（2）：60～68．[7]辛大志．家用电风扇的智能控制[J]．辽宁师专学报，2008，10（3）：90～91．[8]张文兵．智能温控无极调速电风扇[J]．微特电机，2007，16（12）：62～63．[9]FrancoisLaulanet;BradMarshall.SolvingCoolingFanProblemswithaSmartsensor[J]．2000，17(6)：122～125．[10]喻江能，余波.电风扇调速方法的探讨[J]．中国质量技术，2009，9(4):78～81. 本科毕业设计（20届）智能电风扇控制系统的设计 摘要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，再通过双向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。本设计以AT89C51单片机为核心，采用DS18B20温度传感器，对环境温度进行数据采集，以此来调节风俗实现对电风扇的智能控制，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”的性能。最后通过仿真软件进行最终的仿真。本设计具有完整的定时功能，有显示温度的功能，风速选择等各种功能。关键词：AT89C51单片机；温度测量；智能电风扇 AbstractThedesignoftheintelligentfancontrolsystem,referstothefanmotorspeedcontrol,aswastheamountcollectedbythemicrocontrollerofthedigitaltemperaturesignal,thenthroughthefanmotorspeed.Toachievewithoutartificialcontrolwillautomaticallyadjustthesizeoftheeffectofthewind.ThedesignAT89C51microcontrollerasthecoretheuseofDS18B20temperaturesensordatacollectionontheambientinordertoadjustthefanspeedtoachievetheintelligentcontrol,inordertoestablishacontrolsystemthatallowsfansofthechangeswiththetemperatureautomaticallychangeStalls,and“hightemperature,wind,lowtemperature,thewindisweak”performance.Thenusesimulationsoftwareforsystemsimulation.Thedesignfeaturesafulltime,showingthefunctionoftemperature,windspeedandotherfeaturesselected.Thepaperalsorecordsandputtogetherthedesign,debuggingandsimulationproblemsarisingintheprocess,givetheirownanalysisforreference.KeyWords:AT89C51microcontroller;temperaturemeasurement;smartfan; 目录1引言11.1智能电风扇控制系统的概述11.2设计任务及主要内容12系统主要硬件设计22.1AT89C51单片机的简介22.2数字温度传感器设计32.3电机调速与控制模块的设计52.3.1电机调速原理52.3.2电机控制模块设计62.4温度显示与控制模块的设计72.5红外遥控装置的设计83软件设计113.1数字温度传感器模块程序设计113.2电机调速与控制模块程序流程123.3红外线发射及接收模块程序流程134结论17致谢18参考文献19附录1程序清单20附录2毕业设计作品说明书25 1引言目前在市场上流通的电风扇种类虽然很多，但是它们的造型却是千篇一律，缺少新意。在颜色和材料上，也没有太多创新。虽然有些卡通外形的电风扇看起来确实漂亮，色彩也很丰富，但是我们会发现它总是缺少一定的文化性，随着人们受教育程度的提高，产品所蕴涵的文化理念是相当重要的。对于电风扇产品来说，如果它既具有较好的使用功能，又具有较优雅的外观造型，同时又蕴藏一种较深的文化内涵，那它一定是最受欢迎的。从功能上看，目前大多数电风扇的功能都比较单一，不能实现“一专多能”，这样往往会导致某些材料和空间的浪费。如果电风扇上再安装其它功能，这样便实现了多功能化，既方便使用，又节约了能源，将会带来很大的收益。随着现今科技的不断发展进步，电风扇的发展也迎来了新的挑战。现今的遥控电风扇不单单只具备遥控功能，还包含了其他的高科技元素，例如负离子、全遥控、末端电记忆、数码无级调速等等功能。未来电风扇，在成本允许的条件下，可以将更好、更新的技术应用到其中，不断提高他的服务功能和智能化水平，令人民的生活水平进一步提高[3]。1.1智能电风扇控制系统的概述在我们的印象中，传统电风扇是220V交流电供电，电机转速可以分为几个档位，通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的，所以说，每次转速的改变，必然有人为的参与操作，这样对人们造成了不便。然而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，然后由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过双向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设计任务及主要内容本设计以AT89C51单片机为核心，采用DS18B20温度传感器，对环境温度进行数据采集，以此来调节风速实现对电风扇的智能控制，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，从而达到“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。 2系统硬件设计系统总体设计框图如图2-1所示单片机系统采用AT89C51作为微处理器系统。由键盘改变温度的上下限，然后由温度传感模块采集温度并发送温度至单片机系统。当温度大于温度上限，增加电机转速，当温度小于温度下限，减小转速，每一个档位都可以设置温度值。输入可以用红外遥控控制。2.1AT89C51单片机的简介AT89C51是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器（FPEROM———FalshProgrammableandErasableReadOnlyMemory）的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。该器件采用ATMEL高密度非易失存储器制造技术制造，与工业标准的MCS-51指令集和输出管脚相兼容。由于将多功能8位CPU和闪烁存储器组合在单个芯片中，ATMEL的AT89C51是一种高效微控制器，AT89C2051是它的一种精简版本。AT89C51 单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如下图2-1所示:图2-1AT89C51引脚图2.2数字温度传感器设计本模块以DS18B20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。温度传感器采用DS18B20数字传感器。DS18B20数字传感器是以9位数字量的形式反映器件的温度值。DS18B20数字传感器通过一个单线接口发送或接收信息，因此在中央处理器和DS18B20之间仅需一条连接线。用于读写和温度转换的电源可以从数据线本身获得，无需外部电源。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。DS18B20数字传感器满足了设计的要求。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单片机的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。DS18B20与单片机的连接图如图2-2所示:图2-2DS18B20与单片机的连接图DS18B20直接将测量温度值转化为数字量提交给单片机，工作时必须严格遵守单总线器件的工作时序。高速暂存存储器由9个字节组成，当温度转换命令发布后，经转换所得的温度值以二个字节补码形式存放在高速暂存存储器的第0和第1个字节。单片机通过单线接口读到该数据，读取时低位在前，高位在后，数据格式如表2-1所示。对应的温度计算：当符号位S=0时，直接将二进制位转换为十进制；当S=1时，先将补码变为原码，再计算十进制值。温度值/℃数字输出（二进制）数字输出（十六进制） +85℃00000101010100000550H+25.625℃00000001100100010191H+10.125℃000000001010001000A2H+0.5℃00000000000010000008H0℃00000000000000000000H-0.5℃1111111111111000FFF8H-10.125℃1111111101101110FF5EH-25.625℃1111111101101111FF6FH-55℃1111110010010000FC90H表2-1部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表2.3电机调速与控制模块的设计电机调速是整个控制系统中的另一个重要的方面。通过控制双向可控硅的导通角，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，要求风叶最大圆周上的线速度不大于2150m/min。且线速度可由下列公式求得V=πDn×10^3式中，V为扇叶最大圆周上的线速度(m/min),D为扇中的最大顶端扫出圆的直径(mm)；n为电风扇的最高转速(r/min)。代入数据求得1555r/min,取=1250r/min.又因为：调速比=（最低转速/最高转速）×100%≤70%取n1=875r/min.则可得出五个档位的转速值：=1250r/min=1150r/min=1063r/min=980r/min=875r/min又由于负载上电压的有效值其中，u1为输入交流电压的有效值，α为控制角。解得：α5=0°t=0msα4=23.5°t=1.70msα3=46.5°t=2.58msα2=61.5°t=3.43msα1=76.5°t=4.30ms以上计算出的是控制角和触发时间，当检测到过零点时，按照所求得的触发时间延时发脉冲，便可实现预期转速。2.3.2电机控制模块设计电路中采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041,集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身,避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷,简化了输出通道隔离2驱动电路的结构。所设计的可控硅触发电路原理图见图2-3。其中RL 即为电机负载，其工作原理是:单片机响应用户的参数设置,在I/O口输出一个高电平,经反向器反向后,送出一个低电平,使光电耦合器导通,同时触发双向可控硅,使工作电路导通工作。给定时间内,负载得到的功率为:P=(n/N)UI（1）式中:P为负载得到的功率kW;n为给定时间内可控硅导通的正弦波个数;N为给定时间内交流正弦波的总个数;U为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值,V;I为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效值A。由式(1)可知,当U,I,N为定值时,只要改变n值的大小即可控制功率的输出,从而达到调节电机转速的目的。电机控制与单片机的连接图如图2-3所示：图2-3电机控制与单片机的连接图2.4温度显示与控制模块的设计通过HD7279A控制芯片组建一个单片机键盘输入与显示模块，其中包括一个2*3的键盘矩阵。和8段动态扫描数码管显示。与单片机通过接插件连接，可以用于系统的控制和输出，其原理图如图2-4所示。利用各个开关控制设定温度的升高和降低，然后由数码管进行显示。 图2-4HD7279A键盘和显示器控制模块电路原理图2.5红外遥控装置的设计红外遥控信号发送器电路由集成电路TC9012F、键盘矩阵电路、驱动器和红外发光二极管组成，遥控信号为37．9kHz的脉冲载波被遥控编码脉冲调制的已调波。TC9012F为4位专用微控制器，其内部振荡电路的振荡频率fosc典型值为455kHz。当不按下操作键时，其内部455kHz的时钟振荡器停止工作，以减少电池消耗。内部分频电路将振荡频率，fosc进行12分频后，变成频率fc=37．9kHz，占空比为1/3的脉冲载波信号。遥控编码脉冲由引导码、用户码、功能码和功能码的相反码组成，用户码是同一组码发送两次。用户码为8位，所以整个脉冲码为32位。引导码作为接收数据的准备脉冲，他由8TCP(4．5ms)的高电平和8TCP(4．5ms)的低电平组成。用户码和功能码采用脉冲位置调制(PPM)方式编码，根据脉冲之间的时间间隔来区分码值的"0"或"1"。对应于二进制数字信号的"0"或"1"，脉冲时间间隔分别为2TCP(1．125ms)和4TCP(2．25ms)，而每一脉冲的宽度仍不变，均为TCP(0．5626ms)。由于用户码发送两次，功能码与其相反码一起发送，因此系统的误动作很少。 扫描开始图2-5遥控器发射信号时序本遥控器采用第一次发送的遥控信号的编码脉冲(图2-6所示)和第二、第三次连续发送的遥控信号的编码脉冲(图2-7所示)不同的工作方式。这样，当按键一直按着的时候，从第二次连续发送开始，只发送引导码和用户码第一位SO的相反码SO,因此可减少接收处理时间和红外发光二极管功耗，遥控编码脉冲经脉冲载波调制后由TC9021F的第脚输出，再经激励器驱动红外发光二极管，发送出波长为940nm的脉冲红外光。假设用户码为十六进制的76H则第一次发送的遥控信号的编码脉冲如图2-7所示。000图2-6第一次发送的遥控信号脉冲图2-7第二次以后连续发送的信号的编码脉冲由图2-5和图2-6可以看出，遥控编码脉冲波形的输出时间为192TCP或224TCP,α为用户码(8位)的输出时间。当α≥26TCP时，遥控编码脉冲波形输出时间为224TCP.另外，对于连续发送的编码脉冲中用户码第一位的相反码的脉冲间隔时间，当SO="1"时，则SO="0"，该时间为2TCP,当SO="0"时，则SO="1"，该时间为4TCP.2解码器硬件设计。解码器硬件以AT89C51单片机为核心，如图4所示,图中只给出接收红外遥控信号的部分电路。红外遥控信号经过红外接收模块接收后，解调为遥控信号的编码脉冲由输出端A输出，其波形如图2-6和图2-7所示，此信号经过反相器74LS04输出到AT89C51的外部中断INT0输入端.单片机通过运行程序对红外遥控器TC9021所发出的编码脉冲进行接收和译码。红外解码电路如图2-8所示： 图2-8红外解码电路 3软件设计整个系统的功能是由硬件电路配合来实现的，当硬件基本定型后，软件的功能也就基本定下来了。从软件的功能不同可分为两大类：一是监控软件（主程序），它是整个控制系统的核心，专门用来协调各执行模块和操作者的关系。二是执行软件（子程序）。每一个执行软件也就是一个小的功能执行模块。这里将各执行模块一一列出，并为每一个执行模块进行功能定义和接口定义。各执行模块规划好后，就可以规划主程序了。根据实时性的要求，合理地安排主软件和各个执行模块之间的调度关系。3.1数字温度传感器模块程序设计系统初始化进行测温设置参数初始化ds18b20启动ds18b20测温内部判断调用相应的控制系统调用相应的键值处理系统调用写子程序调用读子程序输出显示开始结束图3-1数字温度传感器模块程序流程图 如图3-1所示，主机控制DS18B20完成温度转换工作必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。单片机所用的系统频率为12MHz。根据DS18B20初始化时序、读时序和写时序分别可编写4个子程序：初始化子程序、写子程序、读子程序、显示子程序。3.2电机调速与控制模块程序流程采用双向可控硅过零触发方式，由单片机控制双向可控硅的通断，通过改变每个控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波信号的个数来调节负载功率，进而达到调速的目的。由于INT0信号反映工频电压过零时刻，因此只要在外中断0的中断服务程序中完成控制门的开启与关闭，并利用中断服务次数对控制量n进行计数和判断，即每中断一次，对n进行减1计数，如果n不等于0，保持控制电平为“1”，继续打开控制门；如n=0，则使控制电平复位为“0”，关闭控制门，使可控硅过零触发脉冲不再通过。这样就可以按照控制处理得到的控制量的要求，实现可控硅的过零控制，从而达到按控制量控制的效果，实现速度可调。1）回路控制执行程序。主回路控制执行程序的任务是初始化数据存储单元，确定电机工作参数/，并将其换算成“有效过零脉冲”的个数；确定中断优先级、开中断，为了保证正弦波的完整，工频过零同步中断INT0确定为高一级的中断源。2）断服务程序，执行中断服务程序时，首先保护现场，INT0中断标志置位，禁止主程序修改工作参数，然后开始减1计数，判断是否关断可控硅，最后INT0中断标志位清零，还原初始化数据，恢复现场，中断返回。（设1秒钟通过波形数N=100）中断流程图如图3-2所示： N=0?N=100中断入口保护现场SETB24H.0关闭fan及其显示开启fan及其显示CLR24H.0还原初始化记录数据恢复现场中断返回26H.0=0？YNYYNN图3-2电机控制模块中断响应流程图3.3红外线发射及接收模块程序流程1)遥控发射控制流程如图3-3与图3-4所示： 开始初始化调用键扫描处理子程序扫描开始键按下？逐行扫描，按p口值查键号按键号转至相应的发射程序返回Y图3-3遥控发射程序控制流程图图3-3左侧图是遥控发射的主程序，首先初始化程序，然后调用键扫描处理子程序。图3-3右侧图为扫键过程，首先判断控制键是否按下，若有控制键按下则进行逐行扫描，按照P口值查找键号转至相应的发射程序。扫描开始装入发射脉冲个数（R1）发3ms脉冲停发1ms停发1ms发1ms脉冲（R1）—1=0返回YN图3-4遥控发射控制流程图 红外信号发射过程：首先装入发射脉冲个数（发射时为3ms脉冲，停发时为1ms脉冲），此时若发射脉冲个数为1则返回主程序，若不为1则发1ms脉冲，然后停发1ms脉冲，这样便结束整个发射过程。在实践中，采用红外线遥控方式时，由于受遥控距离，角度等影响，实用效果不是很好，如采用调频或调幅发射接收码，可提高遥控距离，并且没有角度影响。2)遥控接收控制流程如图3-5与图3-6所示:开始初始化按显示亮度数据设定调光脉冲延时值调延时程序P2.7口输出调光脉冲P3.0=0？YN图3-5遥控接收控制主流程图遥控接收部分的主程序及初始化及延时过程如上：首先初始化，然后按照显示亮度数据设定调光脉冲延时值，看P3.0口的脉冲是否为0，若不为0则调入延时程序，此时P2.7口输出调光脉冲然后返回；若为0则直接返回。 中断开始按脉冲格式至对应的功能程序接收并对低电平脉冲计数低电平脉宽>2ms?高电平脉宽>3ms?中断返回YYNN图3-6遥控接收中断流程图中断过程：首先判断低电平脉宽度是否大于2ms，若脉宽不到2ms，中断返回；若低电平大于2ms，则接收并地低电平脉冲计数，接下来看判断高电平脉冲宽度是否大于3ms，若脉宽不到3ms，则返回上一接收计数过程；若高电平脉宽大于3ms，则按照脉冲个数至对应功能程序。此时中断返回。 4结论首先，通过这次应用系统设计，在很大程度上提高了自己的独立思考能力和单片机的专业知识，也深刻了解写一篇应用系统的步骤和格式，有过这样的一次训练，相信在接下来的日子我们会做得更好。我所写的系统以单片机AT89C51为核心部件，单片机系统完成对环境温度信号的采集、处理、显示等功能;用Protel软件绘制电路原理图和PCB电路印刷板图，由Protues软件进行访真测试。虽然本设计并没有完全的成功，但是在这次的论文中我学到了很多以前学不到的知识和精神。由于我的理论知识比较薄弱，在论文中也可能有一些错误，但是我会在今后的人生历练中来弥补我的不足。 参考文献[1]邵贝贝，龚光华著．单片机认识与实践[M]．北京：北京航空航天大学出版社，2006，8．[2]李昔华，王延川．电风扇智能控制模块的设计[J]．渝州大学学报，2000，17（2）：22～25．[3]王东星．风扇智能控制系统设计[J]．电脑学习．2008，12（6）：12～13．[4]陈灵枭．基于16位单片机的语音控制电风扇[J]．企业家大地，2007，12，228～230．[5]李庆梅．基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J]．电子工业出版社，2008，27（1）：117～119．[6]丁建军，陈定方，周国柱.基于AT89C51的智能电风扇调速器的设计[J]，湖北工学院学报，2003，18（2）：60～68．[7]辛大志．家用电风扇的智能控制[J]．辽宁师专学报，2008，10（3）：90～91．[8]张文兵．智能温控无极调速电风扇[J]．微特电机，2007，16（12）：62～63．[9]FrancoisLaulanet;BradMarshall.SolvingCoolingFanProblemswithaSmartsensor[J]．2000，17(6)：122～125．[10]喻江能，余波.电风扇调速方法的探讨[J]．中国质量技术，2009，9(4):78～81. 附录1源程序代码TEMPER_LEQU29H;用于保存读出温度的低8位TEMPER_HEQU28H;用于保存读出温度的高8位FLAG1EQU38H;DS18B20标志位FLAG2EQU01H;设定状态标志位ORG0000HAJMPSTART;转入主程序ORG0030HSTART:MOV2FH,#25;设定高于25度为温度过高SETBP2.1;CLRFLAG2movsp,#60h;duqu:LCALLGET_TEMPER;调用读温度子程序并初始化DS18B20LCALLDISP;调用显示当前温度MOVA,29H;将现场实际温度传递给ACJNEA,2FH,LL1;比较当前的温度与设定的温度是否相等CLRP2.0;开启电风扇SJMPANJIANMAIN:MOVa,2FH;存储的温度25度MOVb,#10;取出十位和个位divabORLA,#00110000BMOV41H,a;十位MOV42H,b;个位MOVA,42HORLA,#00110000B;转化成ASCII码MOV42H,AMOVa,2FHMOVb,#100;divabORLA,#00110000BMOV40H,a;LL1:SETBP2.0;关闭电风扇ANJIAN:LCALLDISPMOVA,P3;读取当前按键的值ANLA,#0FH;屏蔽高位sheding:CJNEA,#0CH,jia;加减按键一起按就进入温度设定状态ACALLDELAY100;消除键抖动CJNEA,#0CH,jia;加减按键一起按就进入温度设定状态 setbflag2;启动设定sjmpduqujia:CJNEA,#0EH,jian;加处理ACALLDELAY100;消除键抖动CJNEA,#0EH,jian;加处理JNBFLAG2,DUQU;在加减键没有同时按下的时候，只按加按键时不执行任何功能，并跳到读取当前温度MOVA,2FH;先读取原先设定的温度值INCA;原先设定的温度值加1，MOV2FH,A;将当前设定的温度值保存SJMPBAOCUNjian:CJNEA,#0DH,duqu;减处理ACALLDELAY100;消除键抖动CJNEA,#0DH,duqu;减处理JNBFLAG2,DUQU;在加减键没有同时按下的时候，只按加按键时不执行任何功能，并跳到读取当前温度MOVA,2FH;先读取原先设定的温度值DECA;原先设定的温度值减1，当设定的温度值不能超过-25MOV2FH,A;保存当前设定的温度baocun:CJNEA,#0CH,TUICHU;加减按键一起按就保存温度设定状态并退出设定ACALLDELAY100;消除键抖动CJNEA,#0CH,TUICHU;加减按键一起按就保存温度设定状态并退出设定CLRflag2;关闭设定SJMPQUITTUICHU:CPLP2.1;等待退出设定状态LCALLDELAY100LCALLDELAY100LCALLDELAY100LCALLDELAY100LCALLDELAY100SJMPBAOCUNQIUT:LCALLDISPLJUMPMAINDISP:JNBFLAG2,DQMOVA,2FH;显示设定温度值SJMPXSDQ:mova,29H;显示当前温度值XS:movb,#10;取出十位和个位divabMOVDPTR,#WORDTABMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ACLRP2.7;开启个位数码管显示 SETBP2.6SETBP2.5LCALLDELAY100SETBP2.7MOVA,BMOVDPTR,#WORDTABMOVCA,@A+DPTRMOVP0,ACLRP2.6;开启十位数码管显示SETBP2.7SETBP2.5LCALLDELAY100SETBP2.6RETGET_TEMPER:LCALLINIT_1820;先复位DS18B20JBFLAG1,TSS2RET;INIT_1820:SETBP3.2NOPCLRP3.2MOVR0,#06BH;主机发出延时537微秒的复位低脉冲MOVR1,#03HTSR1:DJNZR0,TSR1MOVR0,#6BHDJNZR1,TSR1SETBP3.2;然后拉高数据线NOPNOPNOPMOVR0,#25HTSR2:JNBP3.2,TSR3;等待DS18B20回应DJNZR0,TSR2LJMPTSR4;延时TSR3:SETBFLAG1;置标志位,表示DS1820存在LJMPTSR5TSR4:CLRFLAG1;清标志位,表示DS1820不存在LJMPTSR7TSR5: MOVR0,#06BHTSR6:DJNZR0,TSR6;时序要求延时一段时间TSR7:SETBP3.2RETWRITE_1820:MOVR2,#8;一共8位数据CLRCWR1:CLRP3.2MOVR3,#5DJNZR3,$RRCAMOVP3.2,CMOVR3,#21DJNZR3,$SETBP3.2NOPDJNZR2,WR1SETBP3.2RET;判断DS1820是否存在?若DS18B20不存在则返回TSS2:MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#44H;发出温度转换命令LCALLWRITE_1820LCALLDELAY100;延时750微秒以上,等待18B20A/D转换结束LCALLINIT_1820;准备读温度前先复位MOVA,#0CCH;跳过ROM匹配LCALLWRITE_1820MOVA,#0BEH;发出读温度命令LCALLWRITE_1820LCALLREAD_18200;将读出的温度数据保存到28H/29HRETREAD_18200:MOVR4,#2;将温度高位和低位从DS18B20中读出MOVR1,#29H;低位存入29H(TEMPER_L),高位存入28H(TEMPER_H)RE00:MOVR2,#8RE01:CLRCSETBP3.2NOP NOPCLRP3.2NOPNOPNOPSETBP3.2MOVR3,#08RE10:DJNZR3,RE10MOVC,P3.2MOVR3,#21RE20:DJNZR3,RE20RRCADJNZR2,RE01MOV@R1,ADECR1DJNZR4,RE00RETWORDTAB:DB3FH,06H,5BH,4FH;"0","1","2","3"DB66H,6DH,7DH,07H;"4","5","6","7"DB7FH,6FH,77H,7CH;"8","9","A","B"DB39H,5EH,79H,71H;"C","D","E","F"DB80H,00H,40H;"小数点","暗","负号"DELAY100:MOVR4,#100;100毫秒延时子程序，占用R4、R5D222:MOVR5,#248DJNZR5,$DJNZR4,D222RETDELAY7:SETBP1.7MOVR3,#120FRT:ACALLDELAY100CPLP1.6DJNZR3,FRTSETBP1.6RETDELAY500:MOVR4,#248DA222:MOVR5,#248DJNZR5,$DJNZR4,DA222RETEND 附录2毕业设计作品说明书一、作品名称智能电风扇控制系统二、作品功能根据温度自动调节风速三、运行环境硬件环境89c51单片机、ds18b20、电机。软件环境WindowsXP、串口调试工具、protel99画图工具。四、操作步骤1、连接硬件电路，并检查连接是否正确2、接上电源、合上电源开关3、输入温度五、注意事项1、需仔细连接好电路2、检查电源是否符合要求