课程设计——基于单片机的智能电风扇控制系统

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1、 1 智能风扇设计报告智能风扇设计报告 学院学院：信息工程学院 专业专业：自 动 化 班级班级： 姓名姓名： 日期日期：2012 年 6 月 14 日 2 基于单片机的智能电风扇控制系统基于单片机的智能电风扇控制系统 第第1节节 引引 言言 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

2、都非常简单。 尽管电风扇有其市场优势，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 1.1 智能电智能电风扇控制系统风扇控制系统概述概述 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

3、 机转速达到改变风力大小的目的，亦即，每次风力改变，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。 1.21.2 设计任务和设计任务和主要主要内容内容 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”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

4、低于所设置温度时，电风扇将自动关 3 闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。 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。 当温度每降低 3则电风扇风速自动下降一个档位。 当温度每升高 3则电风扇风速自动上升一个档位。 10最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。 自动与手动的切换 第第2 2节节 系统主要系统主要硬件电路设计硬件电路设计 2.12.1 总体硬件设计总体硬件设计 系统总体设计框图如图 2-1 所示 图 2-1 系统原理框图 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

5、作为中央处理器。作为整个控制系统的核心， AT89C51 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 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 4 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 2.22.2 温度传感器模块设计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

6、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 2.2.1 温度传感器模块组成温度传感器模块组成 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。 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。电路图见附录。 2.32.3 电机调速与控制模块设计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 2.3.1 电机调速原理电机调速原理 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