基于人体舒适度的智能电风扇的设计开题报告

（本页为开题报告等档案材料的封面、打印） 湖南人文科技学院本科生毕业设计档案材料题目（中文）：基于人体舒适度的智能电风扇的设计学生姓名：钟庆男 学号13421101学 院：能源与机电工程学院专业年级：自动化本科四年级指导教师：陈新湖南人文科技学院教务处制一、毕业设计开题报告书（学生为主填写）（一）本选题的理论、实际意义人的一生中有80%以上的时间是在室内度过,室内环境品质如声、光、热环境及室内空气品质对人的身心健康、舒适感和工作效率都会产生显著的影响。在炎热的夏天，基于全球温室效应下，空调与风扇的利用率将飞速提升，然而风扇与空调相比，在省电、实惠的前提下适用人群也极为广泛，例如有一部分身体较弱的老人和小孩群体，就更加偏爱风扇的自然风。但传统风扇智能化程度不高，风速档位较少，并且温度一旦上升或下降，就又需要重新手动调档，这就导致人们在夜晚熟睡之后会因忘记关风扇而感冒，又或者因为室内温、湿度的升高而感到不适。本选题设计一个多功能智能电风扇，可检测人体的温度，以及外界环境的温度和湿度，根据三者数据之间差值的关系与人体舒适度所需大致风力对比，模拟自然风，给人们创造一个舒适的睡眠环境，防止感冒，又可在节能模式下实现在风扇摇头的过程中红外检测到无人的情况下风速降低或者停止。既响应了国家节约型社会的号召，又可推动电风扇行业自动化、智能化、环保化和人性化等方向发展，具有一定的市场前景。（二）文献综述（国内外有关本选题的研究动态和自己的见解）近些年来，空调价格水平不断下降，越来越多的人开始使用空调，对电风扇行业是个不小的冲击，但是空调的强大的功能下是以高耗能、封闭空间为代价的。相比之下，电风扇通风较好且功耗低仍是很大的一个优势，还是具有广阔的市场空间的，电风扇需要新型的技术功能，来满足不同的人群需求。为了提高电风扇的市场竞争力，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提出1。电风扇有着悠久的发展历史，它简称电扇，香港称为风扇，日本及韩国称为扇风机，在世界从发明开始已经经历了一百多年的时间炎热夏季的宠物，随着空调等高端家电发明应用，逐渐开始走下坡路2。但是从节能和方便考虑，电风扇的优点一样大放异彩， 并随着社会的发展不断进步。作为一种老式家电，电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品；但电风具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点3。由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为成熟的家电行业的一员，在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究是很积极的4。智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求5。美的等家电企业相继推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同的人群而专门研制的，具有智能化控制系统的电风扇。随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等，温度控制风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇的设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无极调速，当环境温度升高到一定时能自动启动风扇，并随着环境温度的升高自动加快风扇的转速，当环境温度降到一定时能自动停止风扇的转动，实现智能控制6。综上所述，温控智能电风扇的设计虽然已经有了一定基础，但是尚未完全成熟，仍然有着很大的发展空间，而本文所提出的基于人体舒适度的智能电风扇更是一个新的概念。该系统不止实现室内温度对风扇转速的控制，同时还实现了室内湿度以及人体温度对风扇的智能控制。风扇具有体积小，便于搬运，价格实惠，自然风等等优点，而相比之下空调既昂贵，又不方便搬运，还有部分不适用人群。所以我的理解是，智能风扇的设计会推动风扇行业前进，在未来会是家庭与个人的第一选择，所以智能风扇将有很好的发展前景。（三）研究内容 1、人体温度及周围环境温、湿度对电风扇的风速控制。2、智能睡眠模式下，检测人体和外部环境的变化下提供一个舒适的环境。3、节能模式下可实现在风扇摇头的过程中红外检测到无人的情况下风速降低或者停止。4、利用电压变化改变风速。使用风扇原有电机来提供风力。（四） 研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析研究方法：1、遵循老师任务书的指导，搜集资料，了解现有的智能风扇原理和参数指标。 2、整理资料，画出电路图，确定参数，通过计算判断理论上是否成立。3、建立理论模型，选择最佳方案。4、理论与实际结合，撰写论文，编排文档格式。技术路线：（1） 以STC12C5A60S2单片机作为风速和数据处理的控制核心。STC12C5A60S2是STC生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换，针对电机控制，增强干扰场合。（2） GY-906 MLX90614ESF 红外测温传感器模块。MLX90302 在信号调节芯片中使用了先进的低噪音放大器，一枚 17-bit ADC 以及功能强大的DSP 元件, 从而实现高精确度温度测量. 计算并储存于 RAM 中的环境温度以及物体温度可实现 0.02C的解析度的数据, 并且它可通过双线标准SMBus 输出获得 (0.02C 解析度) 或者通过 10-bit PWM 输出获得.MLX90614 在 -40125C 环境温度及-70382.2C 物体温度范围内进行出厂校准.芯片计算出的温度是感应器视角范围内所有物体的平均温度. MLX90614 在室温范围内提供的标准精度为0.5C. 并且为了适应医疗应用的要求, MLX90614 还可提供在人体温度范围内的高精确度0.1C.内置涅菲尔透镜,日光免疫,免标定.DCI 系列为目前最高等级，带梯度温度补偿，物距比高达12：1，体积小成本低，方便集成。（3） SHT20 I2C通信温湿度传感器模块。SHT20 温湿度传感器模块 I2C数字输出 3V供电瑞士进口敏感元件，功能特点完全标定数字输出，I2C接口低功耗优异的长期稳定性采用DFN封装，适合回流焊，3VDD输出信号： I2C数字接口功耗：1.5uw(8位测量，1次/秒)湿度范围 0-100%RH湿度测量精度：3%RH温度范围 -40-+125（-40-+257）湿度测量精度：0.3RH响应时间 8s(tau63%)。（4） 晶闸管控制板，触发开关直流控制交流220v光耦隔离可控硅模块来实现电压变化改变风速。使用风扇原有电机来提供风力。实验方案：以STC12C5A60S2单片机作为风速和数据处理的控制核心，在原有风扇基本功能上增加一个智能睡眠模式和一个节能模式。采用GY-906 MLX90614ESF 红外测温传感器模块，SHT20 I2C通信温湿度传感器模块作为数据采集来源。使用晶闸管控制板，触发开关直流控制交流220v光耦隔离可控硅模块来实现电压变化改变风速。使用风扇原有电机来提供风力。本系统可实现在睡眠模式下检测人体和外部环境的变化下提供一个舒适的环境，在节能模式下可实现在风扇摇头的过程中红外检测到无人的情况下风速降低或者停止。可行性分析：1、 硬件、软件可行性分析：本次设计所采用的硬件部分的使用，都是使用目前市场成熟且使用广泛的产品。软件方面采用ProtelDXP制图，通过Multisim进行仿真，技术成熟，理论可行。2、 法律风险及可行性：本次设计的原理并不存在专利侵权行为，完全由本人设计，不存在侵权行为，不会有法律纠纷（五）进度安排和采取的主要措施1、2016-12-29至2017-01-30 相关资料的收集、整理、了解课题2、2017-01-31至2017-02-28 根据任务书，撰写开题报告，研究可行性实验方案3、2017-03-01至2017-04-01 做好设计前期准备工作，根据任务书上的相关设计指标，构思方案比较研究，形成大致的轮廓；设计出合适的系统，完成初稿；4、2017-04-01至2017-05-05 完成2,3稿，整理文档与设计答辩（六）主要参考文献（不少于10篇）1、 谢志平，基于单片机控制的智能风扇J中国新技术新产品20112、 王会明，侯加林.智能电风扇控制器的研制J.电子与自动化,19983、 于蓉，丁兆花，李宇清.温控风扇设计N科技咨询导报.2007 4、 陈桂友,增强性8051实用开发技术.北京:北京航天航空大学出版社2009 5、 曹巧媛.单片机原理及应用(第二版). 北京:电子工业出版社,20026、 马云峰，单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计J.计算机测量控制， 20077、 戴佳，戴卫恒，51单片机，C语言应用程序设计实例精讲M。北京：电子工业出版社,20038、 徐爱钧，彭秀华。Keil Cx51V7.0单片机高级语言编程与Vision2应用实践M。北京：东安子工业出版社,20029、 雷波主编， 电子控制及仿真D. 武汉理工大学，200810、 J P Kuilboer, N Ashrafi, Software Process and Product Improvement J. An Empirical Assessment, 2004.411、 沈建华，杨艳琴，MSP430系列16位超低功耗单片机原理与实践。北京：航空航天大学出版社,2008.7 （七）毕业设计开题指导意见：（对选题的评价、研究方案的设计及开题指导意见）课 题（打印）作者姓名（打印）所属系、专业、年级（打印）开题时间（打印）预计字数（打印）指导教师意见： （本页打印）指导教师（签名）：（手写）：年 月 日指导小组意见： 负责人签名：（手写）年 月 日二、毕业设计成绩评审表（一）指导教师评审用表评价项目评价内容满分指导教师评 分选题质量20%01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求502题目的难易度503题目工作量504题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度5能力水平80%05综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）1006应用文献资料的能力507实验（设计）能力1008计算能力（数据运算与处理能力等）509外文应用能力510计算机应用能力511对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）1012插图（或图纸）质量513撰写水平1014实用性与科学性515规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）516创见性（只分“有”或“无” ）5总评分：_ 成绩等级：_指导教师评定意见： （本页手写）指导教师签名： 年 月 日注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100为优秀，8089为良好，7079为中等，6069为及格，60分以下为不及格；2.此表用于指导教师对毕业设计成绩的评定。（二）评阅教师评审用表评价项目评价内容满分评阅教师评 分选题质量20%01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求502题目的难易度503题目工作量504题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度5能力水平80%05综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）1006应用文献资料的能力507实验（设计）能力1008计算能力（数据运算与处理能力等）509外文应用能力510计算机应用能力511对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）1012插图（或图纸）质量513撰写水平1014实用性与科学性515规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等）516创见性（只分“有”或“无” ）5总评分：_ 成绩等级：_评阅教师评阅意见： （本页手写）评阅教师签名： 年 月 日 注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90100为优秀，8089为良好，7079为中等，6069为及格，60分以下为不及格；2.此表用于评阅教师或专家对毕业设计成绩的评阅。三、毕业设计答辩记录表答 辩 会 议 纪 要 时 间（打印）地 点（打印）答辩主持人（打印）职称（打印）职务（打印）答辩小组成员姓 名职称（职务）姓 名职称（职务）（