智能电风扇毕业论文设计定稿文档格式.docx

1、当选择手动设定方式时，该功能不发挥作用。而定时工作功能可以让用户自己定制风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。LED显示功能使用液晶屏显示当前室温度，风扇的转速，风扇的工作模式，当前时间，风扇工作时间等参数，美观大方。关键词：AT89C51 智能电风扇 温度传感器 无极调速 1 绪言本章主要阐述了智能电风扇的研究背景，现状，发展方向，明确的指出了制作智能电风扇所用到的元器件，以及各个元器件的功能描述。1.1 课题背景我们常见的电风扇一般只有四、五个风速档，用的是人工开关，不知道室内温度，只是人为的调节钙用哪个档。而自动调温调温电风扇这个设计师一个新领域，它用的是在带你走行业中应用广泛的AT

2、89C51单片机。通过单片机与温度探测器结合，将其应用于家用电风扇等转速精确控制，能够有良好的性能。（1） 自动调温电风扇简介 它使用直流电动机的控制以模拟电路为基础，运算放大器、非线性集成电路以及数字电路组成，使得对电风扇各档风量大调节更加细化，使得电风扇等控制更加人性化，同时它也具有全自动、控制简单、智能化，制作容易，使用温度传感器、专用控制集成电路和单片机，实现当室温达到最佳所设定开启的温度是，电风扇自动开启，并且可以根据室温变化换风速；档室温低于这一设定温度时，电风扇自动关闭。同时显示当前室内温度，和自己所设定的温度，提醒人们合理使用电风扇。（2） 自动调温电风扇设计目的 进入5月份，

3、天气越来越热，尤其到了盛夏更是酷热难当。目前可供选择的纳凉工具主要有：空调、普通电风扇、冷风机以及蒲扇、纸扇等等。而电风扇以其低廉的价格是她的使用极为广泛。人们常常通宵达旦的使用，一旦气温稍有变化，感冒人数就会急剧增加；冷风机能增强空气的湿度但使用久了，家里电器会受潮，同时也会让使用者长期裸露在外的关节受到危害；蒲扇和纸扇价格低廉，但不自动，目前使用者微乎其微。 在这种情况下，自动调温电风扇应运而生。我们的生活加快，人数需要处理的事情越来越多，在炎热的夏天，回到家更想好好休息，消除自己一天的工作疲劳，而自动调温电风扇等设计就解决了这些问题。 自动调温电风扇是通过单片机控制来实现直流电动机运转频

4、率的自动调节，从而达到改变风速的目的。此设计用到AT89C51单片机，它是把微处理器，存储器（RAM和ROM），输入/输出接口以及定时器/计数器集成在一起的集成电路芯片。他与集成电路相结合，组成一个设定温度，感温，控制和输出与一身的模块。利用单片机AT89C51和一些电路对室温进行探测，从而对电风扇进行开和关断一系列控制。1.2 课题研究的目的和意义面临庞大的市场需要，需要提高电风扇的市场竞争力。使之在技术含量上有所提高，应使风扇不仅功能多样，操作简便，而且更加安全可靠。为此，在将要走出大学校门，撰写毕业论文之计，我选择了基于单片机的遥控交流无级调速系统作为我的毕业设计的研究课题,本课题以”智

5、能电风扇作为载体来进行研究。大学学习期间，分别学习了单片微机原理及其应用，传感器检测及应用技术等课程，对单片机有一定的了解，特别是MCS-51系列的单片机的特点及其应也较常熟悉；而对于传感器的一些应用也略知一二。所以，在设计智能电风扇的时候，给电风扇赋予了更多人性化的设计，如,遥控控制、定时控制，无极调速等，使电风扇更加人性化，相信其丰富的功能，人性化的设计将大大提高电风扇的市场竞争力。而且最主要的是通过智能的控制使得科技的应用深入生活中,让广大的人民能享受到科技带来的方便.2 系统的控制特点与性能要求本设计主要目的是使普通的电风扇的功能更加强大，使操作简单化，智能化，主要实现以下几个部分的功

6、能：1.温度控制功能：电风扇可以感知环境温度，以调节风扇的转速，达到更好的工作效果。2.定时工作功能：该定时功能可以让自己制定风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。3、无级调风功能：该功能可解决普通电风扇档位风速变化过大的缺点，可实现任意风速。4、遥控控制：该功能可以让用户远距离控制电风扇，并选择电风扇等运作状态。5、实时温度显示：该功能方便用户根据室温调节电机的启动温度点，达到节能目的。3 本设计用到的元器件简介 3.1 Inter公司AT89C51单片机简介AT89C51是一种带4K字节闪存可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。AT89C51单片机为

7、很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。外形及引脚排列如图所示主要特性：与MCS-51 兼容4K字节可编程闪烁存储器寿命：1000写/擦循环数据保留时间：10年全静态工作：0Hz-24MHz三级程序存储器锁定1288位内部RAM32可编程I/O线两个16位定时器/计数器5个中断源可编程串行通道低功耗的闲置和掉电模式片内振荡器和时钟电路3.2、AT89C2051芯片简介AT89C2051是一种带2K字节闪存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1000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。3

8、.3 DS18B20温度传感器DS18B20内部结构如图3.2.1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。DS18B20的管脚排列如图3.5.2所示，DQ为数字信号输入输出端；GND为电源地；VDD为外接供电电源输入端（在寄生电源接线方式时接地，见图3.8.2）。ROM中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64位ROM的排的循环冗余校验码（CRC=X8X5X41）。ROM的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20

9、的目的。 图3.2.1 DS18B20的内部结构4 硬件设计 4.1 总体硬件设计系统总体设计框图如下4-1所示：图4-1系统总体设计框图 对于单片机中央处理器的方案设计，根据要求，我们可以选用具有4KB片内EPPROM的AT89C51单片机作为中央处理器。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，方便地构成一个最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，竞价比高。是比较合适的方案。4.2 直流稳压电源的设计 直流稳压电源主要功能是为后两个部分提供电压的输出。在设计中分出了2个支路，

10、分别输出5V电压。 直流稳压电源主要由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成。框图如图4-2所示。 图4-2 直流稳压电源方框图4.2.1 单相桥式整流电路 整流电路主要实现将交流电转换成直流电。实现这以目标主要是靠二极管的单向导电作用，因此二极管是构成整流电路的关键元件。我采用的是单相桥式整流电路。本设计整流电路如图4-2-1-1所示。图4-2-1-2 单相桥式整流电路图 在图中，输入电压V1通过电源变压器成V2。它的作用是将交流电电压V1变成整流电路要求的交流电压V2。其中的电阻式要求支流供电的负载电阻。四个整流二极管D1到D4结成电桥的形式。通过负载R的电流I以及电压V3的波

11、形如图4-2-1-2。它们都是单方向的全波脉动波形。图4-2-1-2 单相桥式整流电路波形图4.2.2 滤波电路在整流电路输出波形中由于有较多的波纹成分，在所要求的波形不太符合。所以在整流电路以滤去整流输出电压的纹波。而滤波电路常有电容滤波，电感滤波和RC滤波等。本电路采用的是电容滤波电路。如图4-2-2所示。图4-2-2 电容滤波电路4.2.3 稳压电路典型应用电路如图4-2-3所示。图中C1、C2用于频率补偿，防止自激振荡和高频干扰；C3采用电解电容，以减少电源引入的低频干扰对输出电压的影响；D是保护二极管，当输入端短路时，给C3一个放电的通路，防止C3两端电压激穿调整的发结。图4-2-3

12、 稳压电路4.3 电机调速模块4.3.1 电机调速原理 通过单片机控制可控硅的导通角，从而改变加在电机两端的有效电压来调节电动机的运转。可控硅导通条件如下： 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IS。4.3.2 电机控制模块硬件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，简化了输出通道功离2驱动电路的结构。所设计的可控硅触发电路原理图见图23.其中RL即为电机负载，其工作原理是：单片机及响应用户参数设置，在I/O口输出一个高电平，经

13、反向器反向后，送出一个低电平，使光电耦合导通，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=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为定植时，只要改变n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。图4-3-2电机控制原理4.4 温度显示与控制模块设计 4.4.1 温度检测硬件模块设计图4-4-1以MCS51系列单片机为例，画出了DS18B20与微处理器的典型连接。图4-4-1（a）中D

14、S18B20采用寄生电源方式，其VDD和GND端均接地，图4-4-1（b）中DS18B20采用外接电源方式，其VDD端用3V5.5V电源供电。假设单片机系统所用的晶振频率为12MHz，根据DS18B20的初始化时序、写时序和读时序，分别编写了3个子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写（命令或数据）子程序，READ为读数据子程序，所有的数据读写均由最低位开始。（a）寄生电源工作方式图4-4-1 DS18B20与微处理器的连接图主机控制DS18B20完成温度转换必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、存储器操作指令。必须先启动DS18B20开始转换，再读出温度转换值。假设接一单元，再按照温度值字节的表示格式及其符号位，经过简单的变换即可得到实际温度探测电路。单线数字温度传感器DS18B20 采用一线总线接口，大大节省了系统的I/O 资源。如图4-4-2所示。图4-4-2 温度传感器DS18B20 电路4.4.2 温度显示硬件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查