智能电风扇的设计.doc

节能自控电风扇设计报告 班别：08电本3班姓名：韦青梅学号：200800604331同组人姓名：许乃善 蓝梦莹设计题目：智能电风扇的设计 2011年5月7号 第一节 引言1.1智能电风扇控制系统概述1.2本设计任务和主要内容 第二节 系统电路主要硬件的设计 2.1 总体硬件设计 2.2 数字温度传感器模块设计2.2.1 温度传感器模块的组成2.2.2 DS18B20的温度处理方法2.3电机调速与控制模块的设计2.3.1电机调速原理2.3.2电机控制模块与硬件设计2.4液晶显示模块第三节 系统软件设计第四节 结束语基于单片机的智能电风扇控制系统第一节 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，可以快速有效的降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体制较弱的人使用；二是电风扇有价格的优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。尽管电风扇有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当改进，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时的调节风力的大小，对于温差大的地区，人们在夜间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工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，即浪费电资源又容易感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在一定吼关闭，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的概述传统电风扇时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，再通过可控硅对电风扇电机进行调速。从而达到无须人为控制便可自动调整风力的大小的效果。1.2 设计任务和主要内容本设计以MCU51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，当温度低于多设置温度时，电风扇将自动关闭，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：1. 风速设为从高到底5个档位。可由用户通过键盘手动设定。2. 当温度每降低2摄氏度则电风扇风速自动下降一个档位。3. 当温度每升高2摄氏度则电风扇自动上升一个档位。4. 用户可设定电风扇最低的工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。第二节 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2-1如下图所示 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，AT89C51内部包含了定时器，程序存储器，数据存储器灯硬件，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，整个系统的结构紧凑。抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。2.2 数字温度传感器模块设计 温度传感器选用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温度传感器模块的组成本模块以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2.22.2.2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的下限值则控制电机转速进行调整。2.2.3DS18B20的温度处理方法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一个重要的方面，利用直流电机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极调速。直流电机的特点：电机的电势波形较好，对电磁的干扰影响较小。直流电机的调速范围广，调速特性平滑。直流电机的过载能力比较强，启动和制动的转矩比较大。易于控制，可靠性高。电机模块如图：2.4液晶显示模块的设计用1602显示，P25、26、27使能端，P0为输入端口主板电路图如下：第三节 系统软件的设计3.1 数字温度传感器程序设计本系统用c程序设计，采用模块化设计，整体程序由主程序和子程序构成如图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。其程序如下：温度DS18B20程序模块如下： /* 名称 : Reset()* 功能 : 复位DS18B20* 输入 : 无* 输出 : 无*/uchar Reset(void)uchar deceive_ready;DQ = 0;delay(29);DQ = 1;delay(3);deceive_ready = DQ;delay(25);return(deceive_ready);/* 名称 : read_bit()* 功能 : 从DS18B20读一个位值* 输入 : 无* 输出 : 从DS18B20读出的一个位值*/uchar read_bit(void)uchar i;DQ = 0;DQ = 1;for(i=0; i3; i+);return(DQ);/* 名称 : write_bit()* 功能 : 向DS18B20写一位* 输入 : bitval（要对DS18B20写入的位值）* 输出 : 无*/void write_bit(uchar bitval)DQ=0;if(bitval=1)DQ=1;delay(5);DQ=1;/* 名称 : read_byte()* 功能 : 从DS18B20读一个字节* 输入 : 无* 输出 : 从DS18B20读到的值*/uchar read_byte(void)uchar i,m,receive_data;m = 1;receive_data = 0;for(i=0; i8; i+)if(read_bit()receive_data = receive_data + (m i);delay(6);return(receive_data);/* 名称 : write_byte()* 功能 : 向DS18B20写一个字节* 输入 : val（要对DS18B20写入的命令值）* 输出 : 无*/void write_byte(uchar val)uchar i,temp;for(i=0; i i;temp = temp & 0x01;write_bit(temp);delay(5);void read_temp(void)Reset();write_byte(jump_ROM);write_byte(start);Reset();write_byte(jump_ROM);write_byte(read_EEROM);TMPL = read_byte();TMPH = read_byte();液晶1602程序模块： /* 名称 : Convert(uchar In_Date)* 功能 : 因为电路设计时，P0.0-P0.7接法刚好了资料中的相反，所以设计该函数。* 输入 : 1602资料上的值* 输出 : 送到1602的值*/uchar Convert(uchar In_Date) uchar i, Out_Date = 0, temp = 0; for(i=0; i i) & 0x01; Out_Date |= (temp (7 - i); return Out_Date;/* 名称 : enable(uchar del)* 功能 : 1602命令函数* 输入 : 输入的命令值* 输出 : 无*/void enable(uchar del)P0 = Convert(del);RS = 0;RW = 0;E = 0;delay_1();E = 1;delay_1();/* 名称 : write(uchar del)* 功能 : 1602写数据函数* 输入 : 需要写入1602的数据* 输出 : 无*/void write(uchar del)P0 = Convert(del);RS = 1;RW = 0;E = 0;delay_1();E = 1;delay_1();/* 名称 : L1602_init()* 功能 : 1602初始化，请参考1602的资料* 输入 : 无* 输出 : 无*/void L1602_init(void)enable(0x01);enable(0x38);enable(0x0c);enable(0x06);enable(0xd0);/* 名称 : L1602_char(uchar hang,uchar lie,char sign)* 功能 : 改变液晶中某位的值，如果要让第一行，第五个字符显示b ，调用该函数如下 L1602_char(1,5,b)* 输入 : 行，列，需要输入1602的数据* 输出 : 无*/void L1602_char(uchar hang,uchar lie,char sign)uchar a;if(hang = 1) a = 0x80;if(hang = 2) a = 0xc0;a = a + lie - 1;enable(a);write(sign);/* 名称 : L1602_string(uchar hang,uchar lie,uchar *p)* 功能 : 改变液晶中某位的值，如果要让第一行，第五个字符开始显示ab cd ef ，调用该函数如下 L1602_string(1,5,ab cd ef;)* 输入 : 行，列，需要输入1602的数据* 输出 : 无*/void L1602_string(uchar hang,uchar lie,uchar *p)uchar a;if(hang = 1) a = 0x80;if(hang = 2) a = 0xc0;a = a + lie - 1;enable(a);while(1)if(*p = 0) break;write(*p);p+;/* 名称 : delay()* 功能 : 延时函数* 输入 : 无* 输出 : 无*/void delay(uint N)int i;for(i=0; iN; i+);显示模块：void despiay(void) L1602_char(2,13,temp/10%10 + 48);L1602_char(2,14,temp%10 + 48);uchar ds18b20(void) read_temp();temp = TMPH;temp = 8; temp = temp | TMPL;tt = temp * 0.0625;temp = TMPL / 16 + TMPH * 16; return temp;端口和头文件模块：#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define jump_ROM 0xCC#define start 0x44#define read_EEROM 0xBE#define MAX 27sbit DQ = P23; /DS18B20数据口sbit PWM = P10;unsigned char TMPH,TMPL; uint temp,tt;unsigned char CYCLE; /定义周期 该数字X基准定时时间 如果是10 则周期是10 x 0.1msunsigned char PWM_ON ;/定义高电平时间/这三个引脚参考资料sbit E=P27;/1602使能引脚sbit RW=P26;/1602读写引脚sbit RS=P25;/1602数据/命令选择引脚延迟模块 /* 名称 : delay()* 功能 : 延时,延时时间大概为140US。* 输入 : 无* 输出 : 无*/void delay_1()int i,j;for(i=0; i=10; i+)for(j=0; j=2; j+);：主程序如下：#include#includeduanko#includeyanchi#include1602#include18b20#includexianshi/* 名称 : Main()* 功能 : 主函数* 输入 : 无* 输出 : 无*/void main() TMOD |=0x01;/定时器设置 1ms in 12M crystal TH0=(65536-3000)/256; TL0=(65536-3000)%256;/定时1mS IE= 0x82; /打开中断TR0=1;CYCLE = 10;/ 时间可以调整 这个是10步调整 周期10ms 8位PWM就是256步L1602_init();L1602_string(1,1, DS18B20 TEST );L1602_string(2,1,Temperature:0