【《基于AT89C51单片机的智能家用风扇系统设计》13000字】

基于AT89C51单片机的智能家用风扇系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u252721引言 1117852选题背景 1143012.1国内外智能风扇发展现状 1110652.2课题的研究意义 21662.3课题主要研究内容 2150033智能家用风扇系统总体方案设计 3282883.1智能家用风扇系统总设计 310153.2智能家用风扇系统的硬件总结构 3278513.3智能家用风扇系统软件总框图 4165304智能家用风扇硬件系统设计 5165304.1主控模块 5155274.2显示模块 7152644.3温度检测模块 763294.4按键模块 862264.5电机驱动模块 997424.6智能家用风扇系统的电气接线 1191375智能家用风扇软件系统设计 1343405.1程序总流程图 13180735.2相关子程序设计 14239516系统调试 20239516.1软件调试 2083026.2硬件调试 22292466.3实验数据分析 28226457总结与展望 30210067.1总结 30253377.2展望 315108参考文献 32摘要：针对传统风扇多采用机械方式控制风速大小，具有功能少、不能实时显示温度等缺点。本文提出了一种智能家用风扇系统设计，以AT89C51单片机为主控制器，结合温度传感器、LED显示屏、电机驱动模块、按键模块等，同时运用了PWM(PulseWidthModulation，脉冲宽度调制)控制技术。在本设计方案中选择的温度智能控制系统使风扇能够识别自然环境的温度，并与设定阈值比较，实现自动调节风扇风速，和实时显示温度以及选择不同使用模式的功能。关键字：单片机；温度检测；智能风扇1引言随着每个人的生活水平和高科技水平的不断提高，电气产品在样式和功能方面日益完善，并朝着身心健康，安全，环保和节能以及多功能化发展趋势。过去，家用电器继续显示其缺点REF_Ref12165\r\h[1]。作为一种家用电器，电风扇也有类似的问题。尽管空调作为日常生活家电已经步入千万普通家庭中，但空调普遍耗能太多，而且在占中国大部分人口的农村地区依旧使用电风扇用作降温防暑设备。近些来，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REF_Ref22549\r\h[2]。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。2选题背景2.1国内外智能风扇发展现状电风扇在我国仍然有很大的销售市场，因此在我国促进电风扇的科学研究非常积极。智能电风扇已逐渐投放市场，现阶段这些方面的技术已经完善。科学研究的下一阶段将是使其更具个性化和更强大，以满足来自不同人群的人们的追求REF_Ref22833\r\h[3]。美利和其他家用电器行业相继发布了商业建筑风扇和学生风扇，它们是针对不同人群而专门开发的风扇，并配备了智能系统和自动控制系统。在风扇水平上，国外科学研究的相关性并不那么积极，但是在智能系统家用电器方面的科学研究比在我国更成功REF_Ref22947\r\h[4]。“智能系统家用电器”包括三个层次：智能系统的电气组件，如智能系统隔离开关，智能系统交流接触器和智能系统电磁启动器等，智能系统高压开关柜和智能系统。化学系统的电源系统。智能系统高压开关设备包括几个隔离开关，供电和配电系统的运行与耗电设备的控制密切相关。智能系统在这两个级别上的工作重点是增强Internet的作用，并最大限度地提高配电系统和用电设备的自动化技术水平。2.2课题的研究意义温控风扇系统，是根据当时温度情况去自动开通和关闭电风扇，能很好的节约电能，同时也方便用户们的使用更具人性化REF_Ref23101\r\h[5]。而且温控风扇系统在工业生产、日常生活中都有广泛的应用，如在工业生产中大型机械设备的散热系统，或限制笔记本电脑上的智能CPU风扇等基于单片机的温控风扇都能够根据环境温度的高低自动启动或停止转动，并能够根据温度的变化实现转速的自动调节，在现实生活中具非常广泛的用途，因此它的设计具有一定的价值意义。2.3课题主要研究内容本课题的研究主要围绕单片机控制的智能家用风扇系统而展开，具体研究内容如下：1、借助丰富的网络资源、图书馆资源来查阅与课题相关的资料，借鉴已有的研究方式方法。在教师的指导下，先对现有的方法进行论证其正确性及可行性，然后根据本课题的要求来提出自己的研究思路，将研究思路进行分解，根据拟解决的问题逐步进行。通过研究思路与已有的研究方法进行对比，纠正原方案。2、智能家用风扇系统硬件设计，硬件设计是整个系统比较核心的部分之一，采用Proteus绘制完成了硬件仿真REF_Ref23261\r\h[6]。硬件部分要达到的效果就是通过各个模块之间的物理连接，使各个模块能够相互协调，共同作用，从而实现所要求的功能。在本课题中即达到随着温度的变化系统能自动调节风扇的转速,同时显示相应数据的目的。3、智能家用风扇系统的软件系统设计，一个系统的正常运行，除了硬件部分还需要软件部分与其相应的配合,这是一个很重要的部分REF_Ref23343\r\h[7]，基于软件控制的要求，首先设计软件部分的程序流程图，然后理清整体的软件编写思路，确定整体的流程，系统程序采用C语言编写，采用模块化设计。在KeiluVision4环境中对程序进行编译、调试，结合一些函数的调用来实现各个模块对应的功能REF_Ref23467\r\h[8]。4、系统调试部分，软硬件的设计都完成后，为了观察系统的具体功能实现情况，既要对软件进行相应的调试，同时要对硬件设计部分的数据进行修改达到最佳，联合运行同时观察效果并进行数据分析REF_Ref23548\r\h[9]。3智能家用风扇系统总体方案设计3.1智能家用风扇系统总设计基于对文献中智能家用风扇系统的了解，参考智能家用风扇系统的设计要求，该风扇系统具体将分为三个模式，图3.1为智能家用风扇系统功能图，分别是手动调节模式、自动调节模式、设置阈值模式，在不同的模式下都能达到调节转速的作用，同时对相关数据进行显示。图3.1智能温控风扇系统功能图具体模式设定如下：模式0：手动调节模式，通过按键的加减调节占空比，通过占空比的不同调节电机的相应转速。占空比增加，则转速不断加快；占空比降低，其转速不断减慢。模式1：自动调节模式，通过感知外界的温度的大小，进行反馈，与设定的阈值进行比较。随着外界的温度变化，风扇能自动的调节其转速，当外界温度小于10为转速D1；大于等于10小于15为转速D2;大于等于15小于20为转速D3；大于等于20小于25为转速D4；大于等于25小于30为转速D5，大于等于30为转速D6，转速D1～D6由小变大。模式2：设置阈值模式，通过重新设置阈值，根据实际温度与新阈值比较，匹配对应的占空比，实现切换挡位调速功能。新阈值=模式1所设定的阈值+手动占空比/5。其它的运行状态与模式1相同。3.2智能家用风扇系统的硬件总结构智能家用风扇系统的硬件，由主控模块、按键模块、温度检测模块、电机驱动模块和显示模块组成，如图3.2所示。图3.2智能家用风扇系统硬件总结构图其中，主控模块起主要控制作用，电机驱动模块驱动风扇转动，按键模块改变占空比和切换选择的模式，温度检测模块检测温度，最后显示模块显示相应数据。3.3智能家用风扇系统软件总框图智能家用风扇系统在软件的驱动下，能够实现按键控制、模式选择、读取和显示实时温度、手动调速、自动调速以及设置阈值的功能。图3.3为智能家用风扇系统软件总框图，其有三种模式，即手动调速、自动调速和设置阈值模式。图3.3智能家用风扇系统软件总框图模式0：手动调速模式，通过按键调节占空比，实现切换挡位调速功能；模式1：自动调速模式，根据实际温度与默认设置的温度阈值比较，匹配对应的占空比，实现切换挡位调速功能；模式2：设置阈值模式，改变比较的温度阈值。3.3.1电机风扇调速原理本研究选择的变速方法是基于PWM直流电动机调速，这是直流无刷电动机最常用的变速技术，具有速度快，速度响应快，速度覆盖范围广的优点REF_Ref23872\r\h[10]。在具有PWM功能的计算机主板上，除了原始的温度测量电源电路外，还有一个额外的PWM控制集成ICREF_Ref23943\r\h[11]。其功能基于温度测量电源电路测量的CPU温度，并传输不同的PWM占空比。PWM差分信号。该单个脉冲是一种波形。在一段时间内，此波形数据信号的上拉电阻时间段占总时间段的比例，这称为PWM占空比REF_Ref23996\r\h[12]。这种变速方法是一种方法，其中AT89C51微处理器使PWM数据信号额外输出到驱动器控制模块L298，以控制DC无刷电动机的速度。在外部集成了单独的功能键控制模块。功能键控制模块与单片机设计的引脚相连REF_Ref24113\r\h[13]。实时扫描器根据单片机的引脚设计进行。然后，单片机设计根据功能键PWM数据信号发出不同的命令，并将PWM数据信号作为输入数据信号输入到驱动器集成ICL298，然后将L298的输出用作驱动器集成电路IC的工作电压来操作电动机REF_Ref24156\r\h[14]。另一种不采用独立功能键控制模块，而是通过温度检测模块检测到的温度，进行反馈，不同的阈值所对应的不同的占空比不同来进行调节。4智能温控风扇硬件系统设计4.1主控模块主控模块主要由单片机模块构成，主要起加载软件，驱动其它硬件正常工作的功能。4.1.1单片机模块连线图本系统采用的AT89C51单片机是该系统最主要的控制模块，通过单片机中载入的软件程序，可以控制硬件部分的正常工作，系统其它的各个模块都是通过单片机的输入输出与其相联系，从而正常运转达到目的。图4.1为单片机最小系统电气连接图，若要使单片机正常工作还需配以晶振和上拉电阻。图4.1单片机最小系统电气连接图4.1.2单片机的选型AT89C51是一种低压，高性能微控制器设计。图4.2所示为AT89C51单片机实物图，它是增强的51微控制器设计REF_Ref24577\r\h[15]。它内部有一个4k高清晰度的字节数Flash闪存和一个256字节数的片上数据信息存储。AT89C51目前有40个引脚，其中有32个I/O线，2个16位准时/电子计数器，5空间矢量两级终端结构，双工串行通信端口，片上振荡器和晶体振荡器电路，AT89C51可以选择基本的方式进行编程，也可以选择可视化的编程。主要引脚作用如下：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出、RST复位引脚、PSEN程序储存允许引脚、EA外部访问允许引脚、P0-P3输入输出引脚REF_Ref24636\r\h[16]。图4.2AT89C51单片机实物图4.2显示模块显示模块主要由LED显示屏构成，用以进行手动占空比、模式以及实时温度的显示。4.2.1显示模块连线图显示模块是用来显示温度、模式和占空比的，由于显示的数据较多，所以在该设计中采用的是八位的显示器。其中，由单片机设计的P0端口连接到段选择数据信号位，而由单片机设计的P2端口连接到随后的位选择数据信号位。两者相互作用，才能对数据进行正确的显示，图4.3为显示模块电气连接图，其中从左至右依次显示的是占空比、模式、实时温度。其中占空比显示的范围为“00”~“95”，模式显示的范围为“0”、“1”、“2”，实时温度可以显示的范围为“0.5”~“99.5”，故图中20为占空比，0为手动模式，9.5为实时温度。图4.3显示模块电气连接图4.2.2LED显示模块的选型液晶显示模块采用共阳极数码管显示器，用来显示实时温度等数据，仿真时由于要是显示的数据较多采用的是八位的显示器，在制作时采用两个四位的共阳极数码管。4.3温度检测模块温度检测模块主要由温度传感器构成，对实时温度进行自动检测。4.3.1温度检测模块连线图在本设计中，选择了DS18B20集成IC用于温度测量。集成的IC具有三个用于插入，接地和输出的引脚。集成的IC可以检查温度，并将检查的温度转换为模拟信号REF_Ref24760\r\h[17]。根据P3.3，将检查到的温度传输到微控制器设计，以便可以将温度与微控制器设计中设置的阈值进行比较以区分REF_Ref24881\r\h[18]。图4.4为温度检测模块电气连接图，其中，“9.5”显示的是实时温度。图4.4温度检测模块电气连接图4.3.2温度检测模块选型DS18B20是通用数据温度传感器，可在工作期间将检测到的温度转换为模拟信号输出。图4.5为DS18B20实物图，DS18B20具有体积小，耐磨，耐冲击，端口少，连接方便，温度测量系统简单，温度测量精度高，硬件配置成本低，抗干扰性强等特点REF_Ref25282\r\h[19]。包装完成后，可以在许多地方使用。图4.5DS18B20实物图4.4按键模块按键模块主要由三个按键构成，可实现手动占空比加减以及模式切换的功能。4.4.1按键模块连线图按键模块用于模式切换，以及手动占空比的加减，故在本设计中共使用三个按键，K1用于模式选择的切换，K2、K3用于改变占空比的加减功能。图4.6为按键模块电气连接图，其一端与单片机相连与主控模块相互关联，从而控制模式以及占空比的大小，另一端接地构成回路。图4.6按键模块电气连接图4.4.2按键选型本课题中所选按键为轻触按键，如图4.7为按键实物图。图4.7按键实物图4.5电机驱动模块电机驱动器控制模块的按键由集成了IC和电机的L298电机驱动器组成，可以完成电机调速功能。4.5.1风扇驱动模块连线图电机转速模块是本系统能进行判断的最直观的模块，通过观察电机的转速可以知道该方案设计是否成功。图4.8为电机驱动模块电气连接图，图中风扇中“88.8”表示的是风扇的实际转速。在本设计中，L298用作电动机的驱动器集成IC，由AT89C51微控制器设计的I/O端口输出PWM数据信号，并且驱动器集成ICL298立即用TTL脉冲信号进行操作以完成驱动器集成IC，实现对电机的调速REF_Ref25420\r\h[20]。其能够充分且非常容易地充分发挥单片机设计的效率，为完成简单的速率自动控制系统提供了一种简单合理的方法。图4.8电机驱动模块电气连接图4.5.2电机驱动模块的选型图4.9为L298实物图，L298中有4个安全通道逻辑光耦合器电路，即由两个H桥高压和大电流双全桥光耦合器电路组成REF_Ref25498\r\h[21]。它接受标准化的TTL逻辑脉冲信号数据信号，然后跟随电动机驱动46V，2A。图4.9L298实物图4.5.3电机风扇的选型在本课题中，模拟风扇的模型选择是直流无刷电动机。图4.10为电机风扇实物图。直流无刷电动机具有出色的运行特性和变速特性，宽变速范围广，变速平滑和较强的负载运行能力REF_Ref19265\r\h[22]。强大的功能，更少的干扰信号伤害，经济高效的维护以及更环保的优势。图4.10电机风扇实物图4.6智能家用风扇系统的电气接线1.硬件的电气接线图图4.11为智能家用风扇系统电气接线图，硬件电路具体操作如下：正式运行时，先双击单片机将生成的hex文件加载到单片机中，以便随后根据程序流程进行操作。（2）程序加载完成后，首先是模式选择，若选择模式0，则不用按模式切换按键，按按键加或者按键减即可，同时观察占空比和电机转速的变化。（3）按下模式按键切换到模式1，按下DS18B20上的加或者减，然后观察电机的转动。同时DS18B20的单次加或者减的数额也可以进行调整，编辑。（4）按下模式切换键，切换到模式2，从而调节阈值，再通过DS18B20调节加减，观察电机的转速的变化。（5）根据达到的具体的效果进行相应的调整，达到最优的效果。图4.11智能家用风扇系统电气接线图2.元件清单列表表4.1为智能家用风扇系统的元件清单，清单简洁直观，有利于后续材料的采购。表4.1智能温控风扇元件清单元件标号元件参数数量U1AT89C51单片机1X112MHZ晶振1RP19脚排阻1K1、K2、K3按键3D1、D2、D3、D4整流二极管4C4100nf瓷片电容1-共阳极数码管显示器2U2DS18B201U3L2981M1直流电机13.智能家用风扇系统I/O分配表表4.2为智能家用风扇系统的I/O分配表，其明确了各个I/O口的具体分配，编写具体的程序时参考此表格，容易理清具体的变量，减少程序的错误。完成实际系统软件操作的功能，以达到预期的实际效果。表4.2智能家用风扇系统的I/O分配表I/O口名称P0口数码管段选P2口数码管位选P3.3温度检测P3.4PWM控制通道P3.5按键加P3.6按键减P3.7模式控制按键5智能温控风扇软件系统设计5.1程序总流程图流程框图对软件系统运行的主要的工作逻辑进行了分析，其中的菱形框表示的是判断，长方形表示的是程序的进程REF_Ref19265\r\h[22]。设置手动和自动还有设置阈值模式，框图进行分类执行，此进程共两个判定点，一个是对用户是否选择模式的判定，一个是对当前温度与阈值大小之间的判定REF_Ref25893\r\h[23]。程序的自动判定正好就体现系统的智能化，是程序较为核心的部分。根据具体所要实现的功能，图5.1为智能家用风扇系统的程序总流程图REF_Ref25939\r\h[24]。图5.1程序流程图5.2相关子程序设计5.2.1模式选择程序系统软件程序流程的设计和编写是系统软件的关键。只有正确的标准程序流程才能集成硬件设施，以完成所需的功能。图5.2为模式选择分流程图，参照具体的所要实现的功能，对各个部分进行详细的设计，再进行串接从而实现最后的功能。图5.2模式选择分流程图具体程序如下：if(mode_flag==0)//模式0{count0=set_value;//按键改变占空比，控制转速。}elseif(mode_flag==1)//模式1{mode_third=0;//控制变量temp_change_control();//转速受温度控制}elseif(mode_flag==2)//模式2{mode_third=set_value/5;//控制变量temp_change_control();//转速受温度控制}在模式0下，通过按键更改占空比以控制转速；在模式1下，转速受温度控制，通过实际温度与默认阈值比较，从而根据当前温度进行调速；在模式2下，通过重新设置阈值，实际温度与重新设置的阈值比较，从而根据当前温度进行调速。5.2.2LED显示程序LED显示屏若想正确的显示相应的数字，必须对每一个数字的位置和每个数字相应的形状以及小数点的位置进行确定，即进行位选和段选。图5.3LED显示屏分流程图。图5.3LED显示屏分流程图具体程序如下：voiddisplay_value(void){unsignedchari=0;for(i=0;i<8;i++){P2=wei[7-i];//位选P0=(i==1)?table[value_table[7-i]]&0x7f:table[value_table[7-i]];//段选并确定小数点位置delay1ms(1);P0=0xff;}}上述程序为显示部分的程序，决定了数码管的显示部分，其中P0口控制的是段选信号，确定的是各个数字显示的具体为几，同时判断小数点的位置进行显示，显示正确的数字。P2口确定的是位选信号,确定每一位显示的数字。5.2.3温度控制程序图5.4所示为温控分流程图,在自动模式和设置阈值模式中，它决定了外界检测到的相应温度与占空比即风扇风速之间的关系。图5.4温控分流程具体程序如下：voidtemp_change_control(void){temperature/=10;if(temperature<10+mode_third){count0=0;}elseif(temperature>=10+mode_third&&temperature<15+mode_third){count0=10;}elseif(temperature>=15+mode_third&&temperature<20+mode_third){count0=25;}elseif(temperature>=20+mode_third&&temperature<25+mode_third){count0=40;}elseif(temperature>=25+mode_third&&temperature<30+mode_third){count0=60;}elseif(temperature>=30+mode_third)count0=85;}}程序中控制变量已经在主程序中声明过，模式一中控制变量为0，模式二中控制变量为手动占空比/5。若检测到的温度小于10加相应的控制变量，则对应0的占空比，即对应转速0；若大于等于10加相应的控制变量小于15加相应的控制变量，则对应10%的占空比，即对应一个转速；若大于等于15加相应的控制变量小于20加相应的控制变量，则对应25%的占空比，即对应一个转速；若大于等于20加相应的控制变量小于25加相应的控制变量，则对应40%的占空比，即对应一个转速；若大于等于25加相应的控制变量小于30加相应的控制变量，则对应60%的占空比，即对应一个转速；若大于等于30加相应的控制变量，则对应85%的占空比，即对应一个转速。同时在自动模式和设置阈值模式时，所对应的值略有不同。5.2.4数组存储程序图5.5为数组存储分流程图，数码管将信息存在8位数组里，从而进行数码管的显示。5位3位2位数组储存7位6位4位5位3位2位数组储存7位6位4位1位1位0位图5.5数组存储分流程图具体程序如下：voidnum_show(void){inttemp_last=0;temperature=ds18b20_read_temp();if(temp_last!=temperature){temp_last=temperature;value_table[4]=10;//显示--value_table[5]=temp_last/100%10;//显示温度百位value_table[6]=temp_last/10%10;//显示温度十位value_table[7]=temp_last%10;//显示温度个位}value_table[0]=set_value/10;//显示输入占空比十位value_table[1]=set_value%10;//显示输入占空比个位value_table[2]=10;//显示--value_table[3]=mode_flag;//显示模式}上述程序中，数组中不同的位，代表的这一位的数码管所表示的信息，第0位数字显示的是输入占空比十位；第1位数字显示的是输入占空比的个位；第2位和第4位显示--；第5位第6位第7位组合进行实时温度显示，第3位进行模式的显示。5.2.5按键扫描程序图5.6所示为按键扫描分流程图，其决定按键具体的操作。图5.6按键扫描分流程图具体程序如下：voidkey_scan(void){if(Key_change_mode==0){delay1ms(10);//延时if(Key_change_mode==0){mode_flag++;//模式加if(mode_flag==3)//加了三次{mode_flag=0;//循环再次显示为模式0}}while(!key_change_mode);//当不是模式按键}if(key_add==0){delay1ms(10);if(key_add==0){set_value+=5;//占空比加5if(set_value>95)set_value=0;//}}while(!key_add);if(key_sub==0){delay1ms(10);if(key_sub==0){set_value-=5;//占空比减5if(set_value==0)set_value=95;//}}while(!key_sub);}上述程序为按键扫描部分，主要是控制着模式选择键和加减三个键，模式显示时，默认置零后显示为模式0，模式加，加到3次时又显示为0，所以模式有1、2、0三个模式；占空比的加减，确定了加减每按动一次间隔的数为5，当占空比加时，占空比大于95时也就是占空比为100%，显示占空比为0；当占空比减时，占空比减到0时显示占空比为95。6系统调试6.1软件调试KeiluVision4程序编写软件，是由第三方制作的，将其下载后可以进行程序的编写，生成hex文件，最后对编写完成的程序进行错误的检查，并联机导入硬件仿真中，观察整体的仿真结果。6.1.1生成hex文件1、双击图标，打开仿真软件，单击Project-newproject填写上工程名，并保存在合适的位置然后选择单片机型号。2、出现Target1后，单击file-new写入正确的C语言代码，保存文件后缀名为.c。3、左侧的SourceGroup1-右键AddFilestoGroup'SourceGroup1＇选择刚才的程序Add-close。会看到已成功添加到左侧。单击Target1左侧的图标然后Output-reatehexfile确定。以次编译导出，图6.1(a)和6.1(b)分别为工程文件和hex文件。图6.1(a)工程文件图6.1(b)hex文件6.1.2程序调试编译1、Debug选项卡里选择usesimulator，使用软件进行调试，图6.2为选项卡。图6.2选项卡2、设置完毕后，在菜单栏找到这个放大镜的图标点击这个按钮进行调试操作，并选择Watch1为查看窗口。在这里可以查看任意变量的值，方便追踪发现错误并进行修改。图6.3为Watch查看窗口。图6.3Watch查看窗口3、在软件的最左边是寄存器的变量值，可以随时查看寄存器值是否正确，在上面的菜单栏那一行，第一个是复位按钮，按下后程序会进行复位操作，第二个直接运行，程序自动的由上自下的运行，一般加断点进行调试，断点双击产生。图6.4为寄存器这一栏，即可十分直观地检查错误。由此调试可以发现程序中存在的问题，而且直观便于发现问题并进行解决。图6.4寄存器栏6.1.3调试结果程序编写完成后对整体的程序进行编译检错和调试，图6.5为程序检查结果图，显示总错误为零，说明程序的整体逻辑、内容和编写上没有错误，可以正常运行。图6.5程序检查结果图6.2硬件调试软件编写调试完成后，就可以导入硬件中运行观察其结果是否满足具体的要求。若不满足则对硬件部分的参数进行修改调试，使最终结果达到最优，求满足功能需求。结果如下：6.2.1初始模式图6.6初始模式电气连接图图6.6为初始模式电气连接图，我们可以看到初始模式选择时，默认为模式0，且占空比为20%时，此时风扇转速为37.4。6.2.2手动模式手动模式时（显示屏中间数字为0）风扇转速仅受占空比控制，温度实时显示但不影响风扇转速。手动调节风速，如图6.7所示，此时，占空比“10%”，模式“0”，实时温度“9.5”，风扇转速为“13.7”。图6.7手动模式-占空比10%-温度9.5手动调节风速，如图6.8所示，此时，占空比“35%”，模式“0”，实时温度“9.5”，风扇转速为“72.9”。图6.8手动模式-占空比35%-温度9.5手动调节风速，如图6.9所示，此时，占空比“50%”，模式“0”，实时温度“9.5”，风扇转速为“103”。图6.9手动模式-占空比50%-温度9.56.2.3自动模式自动模式时（显示屏中间数字为1）风扇转速受实时温度影响，与显示部分显示的占空比无关。此时模式温度阈值分别为（小于10、10到15、15到20、20到25、25到30、大于等于30）。自动调节风速，如图6.10所示，此时，占空比“0”，模式“1”，实时温度“7.5”，风扇转速为“0.00”。图6.10自动模式-温度7.5度-占空比0自动调节风速，如图6.11所示，此时，占空比“10%”，模式“1”，实时温度“12.5”，风扇转速为“13.5”。图6.11自动模式-温度12.5度-占空比10%自动调节风速，如图6.12所示，此时，占空比“25%”，模式“1”，实时温度“17.5”，风扇转速为“37.6”。图6.12自动模式-温度17.5度-占空比25%自动调节风速，如图6.13所示，此时，占空比“40%”，模式“1”，实时温度“22.5”，风扇转速为“83.7”。图6.13自动模式-温度22.5度-占空比40%5、自动调节风速，如图6.14所示，此时，占空比“60%”，模式“1”，实时温度“27.5”，风扇转速为“109”。图6.14自动模式-温度27.5度-占空比60%6、自动调节风速，如图6.15所示，此时，占空比“85%”，模式“1”，实时温度“32.5”，风扇转速为“145”。图6.15自动模式-温度32.5度-占空比85%6.2.4设置阈值模式设置阈值模式时（显示屏中间数值为2），风扇转速既与实时温度有关也与显示占空比有关，此时模式温度阈值分别为（小于14、14到19、19到24、24到29、29到34、大于等于34）。1、设置阈值调节风速，如图6.16所示，此时，占空比“0”，模式“2”，实时温度“12.5”，风扇转速为“0.00”。图6.16设置阈值模式-温度12.5度-占空比02、设置阈值调节风速，如图6.17所示，此时，占空比“10%”，模式“2”，实时温度“17.5”，风扇转速为“13.7”。图6.17设置阈值模式-温度17.5度-占空比10%3、设置阈值调节风速，如图6.18所示，此时，占空比“25%”，模式“2”，实时温度“22.5”，风扇转速为“49.4”。图6.18设置阈值模式-温度22.5度-占空比25%4、设置阈值调节风速，如图6.19所示，此时，占空比“40%”，模式“2”，实时温度“27.5”，风扇转速为“84.1”。图6.19设置阈值模式-温度27.5度-占空比40%5、设置阈值调节风速，如图6.20所示，此时，占空比“60%”，模式“2”，实时温度“32.5”，风扇转速为“114”。图6.20设置阈值模式-温度32.5度-占空比60%6、设置阈值调节风速，如图6.21所示，此时，占空比“85%”，模式“2”，实时温度“37.5”，风扇转速为“161”。图6.21设置阈值模式-温度37.5度-占空比85%6.3实验数据分析经过观察仿真结果，就可得到如表以下所示实验数据，具体数据如下。表6.1智能家用风扇系统运行数据模式占空比温度风扇转速初始模式（模式0）209.537.4模式0109.513.7模式0359.572.9模式0509.5103模式107.50模式11012.513.5模式12517.537.6模式14022.583.7模式16027.5109模式18532.5145模式2012.50模式21017.513.7模式22522.549.4模式24027.584.1模式26032.5114模式28537.5161通过以上数据分析，可以得出：1、在初始模式下，模式项默认设置为模式0，手动PWM的占空比默认设置为20%。此时，风扇的转速速可以达到37.4。2、在模式0（即手动模式）下，风扇受PWM占空比的影响。当PWM占空比为10%时，转速可以为13.7；当PWM占空比为35%时，转速可以为72.9；当PWM占空比为50%时，转速可以为103。这与增加PWM占空比的总体目标一致，风扇变得更快，并且随着PWM占空比的减小，风扇会减速。3、在模式1下，即在自动模式下，风扇会受到温度影响。当温度为7.5、12.5、17.5、22.5、27.5和32.5时，转速分别为0、13.5、37.6、83.7、109和145。也就是说，随着温度的升高，风扇变得更快；当温度降低时，风扇会减速。另外，相应的温度与匹配的PWM占空比之间的相关性是：当温度低于10度时，匹配的PWM占空比为0；当温度为10~15度时，匹配的PWM占空比为10%；当温度为15~20度时，它与PWM占空比25%匹配；当温度为20~25度时，匹配的PWM占空比为40%；当温度为25~30度时，匹配的PWM占空比为60%；当温度为大于等于30度时，它与PWM占空比85%匹配。4、当模式为2（即设置阈值模式）时，风扇会受到PWM占空比和温度的影响。相应的温度与匹配的PWM占空比之间的相关性是：当温度低于14度时，匹配的PWM占空比为0；当温度为14~19度时，匹配的PWM占空比为10%；当温度为19~24度时，它与PWM占空比25%匹配；当温度为24~29度时，匹配的PWM占空比为40%；当温度为29~34度时，匹配的PWM占空比为60%；当温度为大于等于34度时，它与PWM占空比85%匹配。温度为12.5、17.5、22.5、27.5、32.5和37.5时，转速分别为0、13.7、49.4、84.1、114和161。也就是说，随着温度的升高，风扇变得更快。当温度降低时，风扇会减速。7总结与展望7.1总结上述即为本课题的主要研究内容，课题的研究不是一帆风顺的，在此之中遇到了一些问题，同时也采取了相应的解决办法来解决这些问题，下面我将对此课题的研究做一个简单的总结，总结如下：本课题主要研究了基于单片机的智能家用风扇系统设计，具体在于通过程序的智能控制，从而达到风扇转速能随温度的变化而自动变化的目的。提高风扇的智能性，节约电能，从而提高用户使用的满意度，推动风扇企业的发展。2、智能家用风扇系统的设计分为手动调节、自动调节和设置阈值调节三种模式。手动调速模式，通过按键调节占空比，实现切换挡位调速功能；自动调速模式，根据实际温度与默认设置的温度阈值比较，匹配对应的占空比，实现切换挡位调速功能；设置阈值模式，改变比较的温度阈值。3、本课题的研究主要从以下几个方面进行，首先是对智能风扇目前的发展现状进行调查，从而明确课题进行的意义，然后是整体的方案的设计，后期的研究都要基于此进行研究，再就是硬件部分与软件部分的设计，最后就是进行系统的调试，这一系列工作做完了之后，整个设计的主要部分也就完成了，所以本课题也是基于上述展开的。最后本课题的研究中遇到了一些问题，经过分析总结的大体的问题和解决方法如下。具体遇到的问题：1、论文的整体思路不够清晰。2、软件程序的编写中由于对程序逻辑的分析不清晰，导致编写出来的程序功能不完整，而且检查时存在错误。3、在生成hex文件时出现错误，不能正确地生成hex文件，导致不能导入单片机使之正常运行。4、硬件仿真用proteus绘制时思考不全面，器件选择没有选择最优的，效果没有达到预期。具体解决方法：1、查阅更多材料，学会他人的参考文献的整体结构，梳理毕业论文的整体思想，并首先对参考文献的结构进行梳理。2、软件编写时多查阅他人所写的相似的程序，读懂后在进行程序的修改和查错。3、查阅书籍试验生成hex文件，试验成功无误之后，再进行之前错误的修改，并将方法进行记录，以防忘记。4、在进行硬件配置仿真，不断调整时，必须进行几次实验，最后选择最佳调整结果。7.2展望在本课题研究中还存在一些不足和需要改进的地方，具体如下：1、本课题研究的受温度影响的智能温控风扇仅仅是对效果的演示，其温度阈值设定有限，在实际加以生产投建时可以扩大其阈值范围，使其使用的范围能够更广，真正实现物尽其用。2、本课题由于各方面的限制所选用的材料是相对比较传统和简单的材料，现如今有了许多新型材料的研发，若将其加以应用，能够达到更好的效果。

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