室内电风扇自动调控系统论文(林继升).doc

室内电风扇自动调控系统的实验研究林继升摘要：传统电风扇存在着调节不连续且缺乏自动控制的缺点。针对这个问题，我开发了一个智能的室内电风扇自动调控系统。该系统分为手动和自动两部分，手动部分和传统电风扇的原理一样，自动调控部分由单片机和数字温度传感器等元器件组成，通过感知外界环境相关的信息来自动调节风力大小。关键字：风扇调节系统 智能化 节能 数字温度传感器一、实验系统的基本概论（一）系统概述室内风扇自动调控系统主要有两部分：手动调节部分和自动调节部分。但核心部分还是在自动调节部分，此部分由AT89S52单片机、数字温度传感器、二极管、光敏电阻等元器件等辅助工具组成，该系统可根据外界条件实现电风扇的自动化调节，不同的温度使电风扇实现不同的转速；手动调节部分与传统的电风扇是一样的原理的。图1 室内风扇自动调控系统的总原理图（二）系统原理 室内风扇自动调控系统的总原理如图1所示。系统首先通过下载接口实现在线编程，在AT89S52单片机内设定相关的信息。系统自动化，AT89S52单片机通过数字温度传感器18B20从外界采集的温度作出相应的处理，当温度低于25时，二极管不工作时电阻无穷大，电风扇相当于断路；当温度在2535时，每上升一度风速就改变一档，相当于有10个档可以调节；当温度高于35时，电风扇将全速工作。若要切换手动工作方式。 （三）系统总体流程图2 室内风扇自动调控系统总流程图图3 系统主要电路图室内风扇自动调控系统总流程图如图2所示。（四）系统主要电路系统主要电路如图3所示。二、各元器件的技术原理及工作过程在系统总原理图可看出，AT89S52单片机相当于一个信息交流中心枢纽，对整个电路起到一个总的控制作用。数字温度传感器18B20将采集到的数据传送至单片机，单片机将接收值进行对比运算，在内部产生相应占空比的PWM波形，用PWM输出给发光二极管产生不同亮度的光，同时也将数值传给数码管，显示当前温度。另一密封装置中，二极管产生的光在该装置中传给光敏电阻，光敏电阻输出的阻值再送到调速器的电位器输入端，调速器根据不同的阻值通过可控硅供应电压给风扇，从而达到自动调速的目的。现将系统各主要器件作如下介绍：（一） AT89S52单片机的技术应用At89s52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，在系统可编程的flash 存储器。使用Atmel 公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51 产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。 AT89S52具有以下标准功能： 8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O 口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机停止一切工作，直到下一个中断或硬件复位为止。具体特点表现为：性价比优异；高集成度、小体积、高可靠性；低电压、低功耗。基于AT89S52单片机以上的性图4 AT89S52单片机结构图能特点，因此选择了它作为系统的控制芯片。在构造单片机最小系统的基础上，适当增加外围电路，形成各控制模块。AT89S52单片机结构如图4所示。系统已设置好在系统接通电源启动时，默认为自动控制，若要切换为手动控制只需按一下切换开关即可，此时标志灯灭。自动控制时，AT89S52单片机通过检测DS18B20所采集到的温度信息，做出相应的判断，并执行系统之前已设置好的命令。（二）DS18B20数字温度传感器的温度采集图5 DS18B20数字温度传感器DALLAS最新单线数字温度传感器DS18820，无需外部元件可用数据总线供电，电压范围为3.0 V至5.5 V，无需备用电源，测量温度范围为-55 至+125 。华氏相当于是-67F到257华氏度，-10至+85范围内精度为0.5。图6 DS18B20数字温度传感器仿真图温度传感器可编程的分辨率为912位，温度转换为12位数字格式最大值为750毫秒用户可定义的非易失性温度报警设置应用范围包括恒温控制，工业系统，消费电子产品温度计，或任何热敏感系统。描述该DS18B20的数字温度计提供9至12位可编程设备温度读数。信息被发送到DS18B20 通过1线接口，所以中央微处理器与DS18B20只有一个一条口线连接。读写以及温度转换可以从数据线本身获得能量，不需要外接电源。 因为每一个DS18B20的包含一个独特的序号，多个ds18b20s可以同时存在于一条总线。这使得温度传感器放置在许多不同的地方。作为外界温度采集的一个模块，相当于一个信息源，对于整个系统的运行起到一定的决定作用。该传感器将采集到的温度传送到单片机，为单片机提供了信息源，并使单片机通过检测传感器提供的信息，做出相应的执行命令，从而使数字温度传感器温度采集模块与单片机最小系统模块紧密结合起来。图6 是利用Proteus和Keil软件进行仿真得到的一个图：该装置采集到的信息传给单片机后，单片机将相应的温度值通过三极管驱动数码管显示出来。（三）二极管、光敏电阻及密封不透光装置的作用此装置主要由二极管、光敏电阻和密封的不透光设备（黑色电胶布）组成，二极管与光敏电阻对接并固定，光敏电阻的两脚与调速器上的电阻并联。当风扇开关打开时，自动进入自动调速状态。温度传感器自动工作，将测出温度传送到单片机中，单片机将接收到的温度值进行对比运算，再在内部产生相应占空比的PWM波形，用PWM输出给发光二极管产生不同亮度的光，二极管产生的光在封闭装置中传给光敏电阻，光敏电阻对不同亮度的光会发出不同的电阻值，光敏电阻输出的阻值再送到调速器的电位器输入端，调速器再根据不同的阻值通过可控硅控制输出电压给风扇，从而达到自动调速的目的。切换为手动控制时，标志灯灭，与光敏电阻对接的二极管不亮，此时光敏电阻无穷大，相当于断路，所以电流只能直接通过调速器，即电风扇直接由调速器控制。三、系统调试与测试系统调试主要放在数码管的显示和单片机编程上，利用Proteus和Keil软件仿真，设计好元器件要如何安放在面包板上，整体位置确定后进行焊接，编写程序，调试成功后通过下载线下载到AT89S52单片机中，组装好整个系统后进行整体调试。连接好电路后，用已加热的烙铁在数字温度传感器周围加热，使温度传感器18B20附近温度升高，温度由低到高，到达35之后电风扇全速运行；将空调调到24以下，并用空调风向整个装置吹，使温度慢慢下降，降低至24时，电风扇停止工作。这样两个过程，很好的检测电风扇是否能根据温度变化而实现自动起停，经实验，该系统能够实现电风扇的自动起停，而且反应灵。达到了预期的结果。四、结论传统电风扇有许多地方有待于改良，最突出的缺点是缺乏自动化和调节连续性，造成浪费电资源，引起生活不便。我实验成功的室内风扇自动调控系统能够基本上解决这些问题。该系统方便易用，操作简单，可根据室内温度的变化来调节风速，给用户一个最舒适的感受。该产品可满足广大人群的需求，低成本，低功耗，是广大电风扇用户的明智之选。【参考文献】1李平,杜涛,王靖.单片机入门与开发.北京:机械工业出版.2008.2周坚.单片机C语言轻松入门.北京:北京航空大学出版社.2006.3周兴华.手把手叫你学单片机C语言程序设计.北京:北京航空大学出版社.2007.4马忠梅,籍顺心,张凯,马岩.单片机的C语言应用程序设计（第三版）.北京: 北京航