人体感应智能风扇结题报告文档格式.doc
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人体感应智能电风扇
一:
引言:
在激烈的市场竞争下,虽然电风扇具有广阔的市场空间,但不断新生产品的出现,要使产品更具市场优势,仅仅是靠传统型的电风扇是远远不够的,因此要对传统的电风扇根据市场的需要进行不断的更新,不断的改进,以使自己的产品立于不败之地。
传统的电风扇较为突出的缺点是:
①风扇的风力大小不能根据温度的变化自动的调节风速,对于那些昼夜温差比较大的地区,这个自动调节风速就显得优其的重要了,特别是人们在熟睡时常常没有觉察到夜间是温度变化,那样既浪费电资源又容易引起感冒。
②传统的风扇是用机械式的定时方式,机械式的定时方式常常会伴随着很大的机械运动的声音,特别是在夜间影响人们的睡眠质量,另个机械式的定时有一定的局限性,定时范围有限,而且机械式的容易坏。
③传统的电风扇没有单片机控制电风扇的功能,对平时调节风扇风速或其它对风扇的调节,而又不想走近风扇带来很多的不便。
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
本设计为一种人体感应温控风扇系统,具有灵敏的温度感测和人体感应功能,系统stc89C52单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。
人体红外感应可感知人的存在,自动开关风扇。
可由用户设置高、低档位,测得温度值在高低温度之间时打开风扇强弱风档,当温度升高超过所设定的温度时自动切换到大风档,当温度小于所设定的温度时自动降低风扇档位,控制状态随外界温度而定。
同时,能够由人工设定风扇档位不受温度控制,灵活性强。
所设高低温值保存在温度传感器DS18B20内部E2ROM中,掉电后仍然能保存上次设定值,性能稳定,控制准确。
关键词:
自动控制人体感应单片机温控手控风扇
二:
实验过程
本设计是以51单片机为主要控制核心,用51单片机系统对用户设定信号数据的采集以及分析,能过各种可控型电子元器件对电风扇各种工作状态的控制,以达到用户需求。
设计的功能要求
①风速从高到低设置4个档位,并且每个档位都可以由用户设置或者根据温度自动调节。
②风扇可以自动的根据环境的温度调节风扇风速的档位,温度上升2℃自动上升一个档位,温度每降低2℃自动下降一个档位。
③设置数码管显示当前的工作状态以及温度,使其更具人性化。
④自动模式时,感应人的存在而自动控制风扇的开关。
方案论证
1传感器部分
方案一:
采用热敏电阻
采用热敏电阻,可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围,但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差,对于检测1摄氏度的信号是不适用的。
而且在温度测量系统中,采用单片温度传感器,比如AD590,LM35等.但这些芯片输出的都是模拟信号,必须经过A/D转换后才能送给计算机,这样就使得测温装置的结构较复杂.另外,这种测温装置的一根线上只能挂一个传感器,不能进行多点测量.即使能实现,也要用到复杂的算法,一定程度上也增加了软件实现的难度。
方案二:
采用DS18B20
温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。
DS18B20数字温度传感器芯片是以9位数字量的形式反映器件的温度值。
DS18B20数字温度传感器通过一个单线接口发送或接受信息,因此在中央微处理器和DS18B20之间仅需一条连接线(加上地线)。
用语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。
综合考虑,选择方案DS18B20进行温度测量。
2调速方式的选择
采用PWM控制
PWM是利用数字输出对模拟电路进行控制的一种有效技术,尤其是在对电机的转速控制方面,可大大节省能量。
PWM具有很强的抗噪性,且有节约空间、比较经济等特点。
采用可控硅控制
实际中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。
从本设计要求综合考虑实际中选择方案一。
3温度控制模块设计
采用红外遥控器+红外遥控解码:
红外遥控器的使用大大方便了用户,使他们可以在一定范围内实现对本系统的远程控制,符合当代人的生活习惯,而且红外遥控器的技术已经相当成熟,使用也比较方便。
选用键盘:
假如使用键盘,用户就只能走进本控制系统去控制该系统已完成自己想要的操作。
此方案设计与制作比较简单,且能完全完成既定功能。
综合各方面因素,采用方案二。
4显示电路的设计
LCD1602液晶屏:
LCD1602液晶屏是16*2的字符型液晶,可以显示英文26个字母的大小写,阿拉伯数字0—9,及一些简单的符号。
该液晶屏操作简单,显示功能强大。
数码管:
虽然数码管的显示位数有限,且只能显示一些简单的字符。
但是在本课程设计中,所需要的数码管不多,少量数码管即可符合设计要求,估可采用。
综上所述,我们选择了数码管作为显示模块。
系统简述
本系统由人体红外感应、集成温度传感器、单片机、LED数码管、发光二极管、驱动芯片、直流电机及一些其他外围器件组成。
辅助元件包括发光二极管、电阻、晶振、电源、按键等。
使用具有价廉易购的stc89S52单片机编程控制,通过修改程序可方便实现系统升级。
主程序流程图
进入手动模式
根据温度驱动电机
开关
初始化
检测DS18B20
温度转换命令
读温度
温度BCD码处理
显示温度
等待模式转换键
进入温控模式
Y
K2
温度处理函数
检测加减档位键
根据档位调整电机风速
人体感应红外
系统各器件简介
1、DS18B20单线数字温度传感器简介
有3引脚TO-92小体积封装形式。
温度测量范围为-55℃——+125℃,可编程为9位——12位A/D转换精度,测温分辨率可达0.0625℃。
被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出。
工作电压支持3V——5.5V的电压范围,既可在远端引入,也可采用寄生电源方式产生。
DS18B20还支持“一线总线”接口,多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信。
DS18B20内部结构及管脚
DS18B20内部结构如图3所示,主要由4部分组成:
64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。
其管脚排列如图4所示,DQ为数字信号端,GND为电源地,VDD为电源输入端。
2stc89C52单片机简介
stc89C52是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器(FPEROM)256B片内RAM的低电压,高性能CMOS8位微处理器。
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,stc89C52是一种高效微控制器,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。
引脚接法:
P0口作为数码管段选,
P1.1到P1.3作为数码管位选,
P2.0到P2.3作为led显示,
P3.0到P3.3作为动合触点开关,
P3.4作为直流电机PWM驱动,
P3.5接DS18B20温度感应,
P3.6接红外人体感应。
3人体红外感应HC-SR501
1.感应模块通电后有一分钟左右的初始化时间,在此期间模块会间隔地输出
0-3次,一分钟后进入待机状态。
2.应尽量避免灯光等干扰源近距离直射模块表面的透镜,以免引进干扰信号产生误动作;
使用环境尽量避免流动的风,风也会对感应器造成干扰。
3调节距离电位器顺时针转,感应距离增大(约7米),反之感应距离减小(约3米)。
调节延时电位器顺时针转,感应延时加长(约300S),反之,感应延时减短(约5S)
产品型号
HC--SR501人体感应
工作电压范围
直流电压4.5-20V
静态电流
<
50uA
电平输出
高3.3V/低0V
触发方式
L不可重复触发/H重复触发(默认重复触发)
延时时间
0.5-200S(可调)可制作范围零点几秒-几十分钟
封锁时间
2.5S(默认)可制作范围零点几秒-几十秒
电路板外形尺寸
32mm*24mm
感应角度
100度锥角
工作温度
-15-+70度
感应透镜尺寸
直径:
23mm(默认)
4八段LED数码管
本系统使用四个八段LED数码管作为温度和风扇档位显示,前三位显示温度,最后一位显示档位。
公共阳极。
5驱动芯片ULN2803
ULN2803,8个NPN达林顿晶体管,连接在阵列非常适合逻辑接口电平数字电路(例如TTL,CMOS或PMOS上/NMOS)和较高的电流/电压,如电灯,电磁阀,继电器,打印锤或其他类似的负载,广泛的使用范围:
计算机,工业和消费应用。
所有设备功能由集电极输出和钳位二极管瞬态抑制。
该ULN2803是专为符合标准TTL,而制造ULN2804适合6至15V的高级别CMOS或PMOS上。
该电路为反向输出型,即输入低电平电压,输出端才能导通工作。
各部分电路设计
1电源电路
电源电路采用LM7805集成稳压器作为稳压器件,用典型接法,220V电源整流滤波后送入LM7805稳压,在输出端接一个470U和0.1U电容进一步滤除纹波,得到5V稳压电源。
电路如图4所示。
2数码管显示电路
数码管显示电路采用共阳极四位数码管以及9012三极管作为驱动数码管发亮。
其连接方式如下:
应用单片机P0口连接八段数码管,用P1口的P1.0—P1.3四个端口作为数码管的片选信号输出端口,其中要用9012(PNP型)三极管做驱动。
为了防止烧坏数码管,所以给数码管各段各加一个50k的限流电阻。
要显示的数据通过P0口送给数码管显示,通过P1口的P1.0—P1.3四个端口分别对数码管进行位选,事实上数码管是间断被点亮的,只是其间断时间十分短,扫描周期在20ms以下,利用人眼视觉暂留,我们基本看不出它们的闪烁。
3温度采集、控制模式设定以及复位电路
这一部分主要是由DS18B20,四个按键。
开关设定主要是通过按键K1来设定的。
模式转换键由K2来完成,可以实现温度控制风速和手动设定风速的功能。
手动设定风扇档位由K3、K4来完成,按一下K3键可以实现档位增一,而按下K4键可以实现档位减一。
4电机驱动电路
驱动模块主要采用驱动芯片ULN2803,PWM脉冲信息通过I\O口P3^4输出,然后经过ULN2803时由1B—7B输入至7C输出以驱动电机转动。
5开关、模式指示灯