09325114电风扇遥控电路设计

家电原理与检测课程设计报告电风扇遥控电路的设计姓氏：刘迪专业：电子信息工程班级级别： 093251学校编号： 14教官徐健：内容导言21系统概述21.1 at89c 51单片机介绍21.2本设计任务及主要内容22系统原则32.1整体系统设计32.2控制装置的原理33系统的主要硬件电路43.1温度检测电路和显示电路43 . 1 . 1 ds18b 20 4的温度处理方法3.1.2温度传感器和显示电路的组成53.2控制装置的原理63.2.1电机调速原理63.2.2电机控制模块7的设计3.3遥控电路83.3.1传输电路83.3.2接收电路和控制电路93.4控制按键电路104系统软件设计114.1主程序114.2数字温度传感器模块和显示子模块124.3电机速度调节和控制子模块15体验16参考文献17摘要系统采用PT2262和PT2272作为无线发射和接收，AT89S52作为控制系统。简要介绍了红外遥控发射接收系统的原理和完整的51汇编代码。包括发送和接收的原理图以及主程序、发送程序、接收程序和定时中断程序的流程，从而完成了设计的要点。参考流程框图的概念过程，可以编写应用软件。遥控电风扇控制系统分为两部分：遥控和电风扇控制板，将在下面分别描述。关键词：PT2262，PT2272，AT89S521系统概述1.1 at89c 51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的一款低电压、高性能的CMOS8位单片机，4字节可重写只读程序存储器(PEROM)和128字节随机存取数据存储器(ram)。该设备由ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，并与标准的MCS-51指令系统兼容。该芯片内置8位中央处理器和闪存单元，功能强大。AT89C51单片机可以灵活应用于各种控制领域。AT89C51单片机提供以下标准功能：4K字节闪存、128字节内部随机存取存储器、32个输入/输出端口、两个16位定时和计数器、5矢量两级中断结构、全双工串行通信端口、片内振荡器和时钟电路。同时，AT89C51单片机可以降低到0Hz静态逻辑运行，并支持两种软件可选的节电模式。空闲模式停止中央处理器的工作，但允许内存、定时器、计数器、串行端口和中断系统继续工作。掉电模式保存随机存取存储器的内容，但振荡器停止工作，并禁止所有其他组件工作，直到下一次硬件复位。1.2本设计任务及主要内容本文以AT89C51单片机为核心，利用数字温度传感器采集外界环境温度数据，建立控制系统，使电风扇随着温度的变化自动调节档位，从而实现“高温、大风力、低温、弱风力”的性能。此外，通过红外发射和接收装置及按键可以启动和关闭各种功能，并可以远程控制各种功能，使用户可以将电风扇的最低工作温度设定在一定范围内，当温度低于设定温度时，电风扇将自动关闭，当温度高于设定温度时，电风扇将重新启动。本设计的主要内容如下：(1)风速从低到高设置为5档，可由用户通过键盘和遥控器手动设置。(2)每次温度下降2，电风扇的风速自动下降一档。(3)每次温度上升2，电风扇的风速自动上升一档。(4)用户可以设定电风扇的最低工作温度。当温度低于这个温度时，电风扇会自动停止。2系统原理2.1整体系统设计数字温度传感器键盘功能输入遥控功能输入AT89C51电机速度调节输出显示控制输出图1系统总体结构框图2.2合同原则介绍了一种基于AT89C51单片机的智能电风扇调速器的设计。该设计巧妙运用红外遥控技术、单片机控制技术、无级调速技术和温度传感技术，将智能控制技术应用于家用电器的控制。以电风扇电机转速为控制量，由单片机对采集的数字温度信号进行分析，然后由可控硅对风扇电机进行调节。从而达到无需人工控制即可自动调节风速的效果。3系统的主要硬件电路3.1温度检测和显示电路LM324A运算放大器可选择作为温度传感器，并设计成比例控制调节器。输出电压与热敏电阻的电阻值成正比。然而，该方案需要多次测试才能实现精确采样，这太麻烦了。因此，我采用了更好的DS18B20数字温度传感器，可以直接将模拟温度信号转换成数字信号，降低了电路的复杂度，提高了电路的运行质量。3 . 1 . 1 ds18b 20的温度处理方法DS18B20是达拉斯半导体公司继DS1820之后新推出的一种改进型智能温度传感器。与传统热敏电阻相比，它可以直接读取被测温度，并可以根据实际需要通过简单编程实现9-12位数字值读取模式。9位和12位数字可以分别在93.75 ms和750 ms内完成，并且只需要一条端口线(单线接口)来读写从DS18B20读取或写入的信息。温度转换电源来自数据总线，总线本身也可以向连接的DS18B20供电，无需额外的电源。因此，使用DS18B20可以使系统结构更简单、更可靠。他在测温精度、转换时间、传输距离和分辨率等方面都比DS1820有了很大的提高，给用户带来了更方便的使用和满意的结果。DS18B20简介：(1)独特的单线接口模式：当DS18B20连接到微处理器时，只需要一条端口线就可以实现微处理器和DS18B20之间的双向通信。(2)使用时不需要外围组件。(3)电压范围为3.0 5.5 v的数据线供电(4)温度测量范围：-55 125。固有温度测量分辨率为0.5。(5)通过编程可以实现9-12位数字阅读模式。(6)用户可以自行设置非易失性报警上限和下限。(7)支持多点联网功能。多个DS18B20可以在仅有的三条线路上并联，实现多点温度测量。(8)负压特性。当电源极性颠倒时，温度计不会因加热而燃烧，但它不能正常工作。单线技术：该技术使用单信号线，可以传输时钟和数据，并且是双向的。适用于单主机系统，主机可以控制一个或多个从设备，并通过开漏或三态端口连接到数据线，以允许设备在不发送数据时释放数据线，并让其他设备使用。单根导线通常需要一个5K的外部上拉电阻，因此当导线空闲时，其状态为高。主从之间的通信分为三个步骤：初始化单线设备、识别单线设备和单线数据传输。单线单线协议通过复位脉冲、响应脉冲、写0、写1、读0、读1来实现，这些信号类型，除了响应脉冲之外，都是由主机发起的，并且所有指令和数据字节都是低阶优先。DS18B20直接将测得的温度值转换成数字量，并提交给单片机。工作时，必须严格遵守单总线设备的工作顺序。温度值/数字输出(二进制)数字输出(十六进制)125 0000 0111 1101 0000 07D0H85 0000 0101 0101 0000 0550H25.625 0000 0001 1001 0001 0191H10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H0.5 0000 0000 0000 1000 0008小时0 0000 0000 0000 0000 0000 0000小时-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH-25.625 1111 1111 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H表DS18B20的部分温度值和数字输出的比较3.1.2温度传感器和显示电路的组成该模块采用DS18B20作为温度传感器，AT89C51作为处理器，温度显示器作为温度控制输出单元。整个系统力求结构简单、功能完善。电路图如图2所示。该系统的工作原理如下：DS18B20数字温度传感器采集现场温度，将测量数据发送到AT89C51单片机的端口P3.3，经单片机处理后显示当前温度值，并与设定温度值的上下限值进行比较。如果高于设定的上限值或低于设定的下限值，控制电机转速自动调节。图2 ds18b 20温度计示意图3.2电机调速电路电机调速是整个控制装置的一个非常重要的方面。通过控制和改变双向晶闸管的导通角，改变输出端电压，从而改变施加在电风扇上的输入电压，调节风扇转速，实现各档风速的无级调速。3.2.1电机调速原理三端双向可控硅开关的导通条件如下：(1)在阳极和阴极之间加直流电压；(2)在控制电极和阴极之间施加正向触发电压；(3)阳极电流IA大于可控硅的最小保持电流IH。电风扇的风速从高到低设置为5、4、3、2和1档，每个档都有一个限定值。在额定电压和额定功率下，以最高转速运行时，风机叶片最大圆周上的线速度不大于2150米/分钟。并且线速度可以通过以下公式获得V=Dn103 (1)在公式(1)中，v是风扇叶片最大圆周上的线速度(m/min)，d是风扇最大叶尖扫过的圆的直径(mm)，n是电风扇的最大转速(r/min)。代入数据得到n51555r/min，取n5=1250 r/min。同样，因为：取n1=875r/min。可以获得五个档位的速度值：n1=875r/min，n2=980r/min，n3=1063r/min，n4=1150 r/min，n5=1250r/min由于负载上电压的有效值u0=u1 (2)在等式(2)中，u1是输入交流电压的有效值，是控制角。解决方案如下：(1)当5=0时，t=0 ms(2)当4=23.5时，t=1.70 ms(3)当3=46.5时，t=2.58 ms(4)当2=61.5时，t=3.43 ms(5)当1=76.5时，t=4.30 ms以上计算是控制角度和触发时间。当检测到过零点时，根据获得的触发时间延迟脉冲，以实现期望的转速。3.2.2电机控制模块的设计该模块电路采用过零双向晶闸管式光耦MOC3041M，集成了光电隔离、过零检测、过零触发等功能，避免了输入输出通道同时控制双向晶闸管触发的缺陷，简化了输出通道隔离2驱动电路的结构。所设计的可控硅触发电路的原理图如图3所示。RL为电机负载，其工作原理是：单片机响应用户的参数设置，在输入输出端口输出高电平，逆变器反转后发出低电平，使光电耦合器导通，触发双向晶闸管使工作电路导通。在给定的时间内，负载获得：的功率。(3)其中：帕为负载获得的功率(千瓦)；n是晶闸管在给定时间内传导的正弦波数；n是给定时间内交流正弦波的总数；U是晶闸管在一个功率周期内完全导通时对应的有效电压值(V)；I是晶闸管在一个功率周期内完全导通时对应的有效电流值(A)。根据等式(3)，当u、I和n是固定值时，可以通过改变n的值来控制功率输出，从而实现调节。节约电机速度的目的。图3电机控制示意图3.3遥控电路3.3.1传输电路红外发射电路示意图见图4。k1 k8为遥控键输入键，由编码器(BA5104)和红外发射电路组成。Al A6键分别为“定时”、“风速”、“风力类型”、“摇头”、“照明”和“开/关”控制按钮。根据相应开关发出的遥控命令，引脚D0经Q1和Q2放大后输出D1编码的红外遥控信号。图4遥控发射电路3.3.2接收电路和控制电路红外遥控接收电路如图5所示。红外信号由通用红外接收器BA5302进行前置放大、载波频率选择和脉冲解调。当红外脉冲信号到达时，BA5302输出低电平。Q1反相后，作用于解码电路SM5302C的直流端(高压/直流端)，输出相应的控制信号。SM