毕业论文(设计)：基于单片机的智能电风扇控制系统设计

毕业论文（设计）：基于单片机

的智能电风扇控制系统设计

第1节引言 (3)

1.1智能电风扇控制系统概述 (3)

1.2本设计任务和主要内容 (3)

第2节系统主要硬件电路设计 (5)

2.1总体硬件设计 (5)

2.2数字温度传感器模块设计 (5)

2.2.1温度传感器模块的组成 (5)

2.2.2 DS18B20的温度处理方法 (6)

2.3电机调速与控制模块设计 (7)

2.3.1电机调速原理...................................................

7

2.3.2电机控制模块硬件设计...........................................

8

2.4温度显示与控制模块设计.............................................

9

第3节系统软件设计 (10)

3.1数字温度传感器模块程序设计 (10)

3.2电机调速与控制模块程序流程 (15)

3.2.1程序设计原理 (15)

3.2.2主要程序 (16)

第4节结束语.............................................................

19 参考文献.................................................................

基于单片机的智能电风扇控制系统

第1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，近两年反而出现了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一一空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，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进行改良的，最突出的缺点是它不能根据温度的变化适时调节风力大小，对于夜间温差大的地区，人们在夏夜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在工作，可是人们因为熟睡而无法察觉，既浪费电资源又容易引起感冒，传统的机械定时器虽然能够控制电风扇在工作一定后关闭，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概述

传统电风扇是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大小的效果。

1.2设计任务和主要内容

本设计以MCS51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，当温度低于所设置温度时，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风速设为从高到低5个档位，可由用户通过键盘手动设定。

②当温度每降低2笆则电风扇风速自动下降一个档位。

③当温度每升高2C则电风扇风速自动上升一个档位。

④用户可设定电风扇最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。

第2节系统主要硬件电路设计

2.1总体硬件设计

系统总体设计框图如图2-1所示

图2-1系统原理框图

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E2PR0M的AT89C51单片机作为中央处理器。作为整个控制系统的核心，AT89C51内部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，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

温度传感器可以选用LM324A的运算放大器，将其设计成比例控制调节器，输出电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检测后方可使采样精确，过于烦琐。所以我采用更为优秀的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。电路图如图2-2所示。

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

定下限值则控制电机转速进行调整o

图2-2 DS18B20温度计原理图

2. 2. 2 DS18B20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。

制）温度值/C数字输出（二进

数字输出（十六进制）

表2-1部分温

DS18B20输出的数字量对照

2.3电机调速与控制模块设计

电机调速是整个控制系统中的一个重要的方面。通过控制双向可控硅的导通 角，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级调速。

可控硅的导通条件如下：

+85 °C 0000

+25. 625 °C 0001

+10. 125 °C 0010 +0. 5 °C 0008H 0°C 0000H 0000 0101 0101

0550H

0000 0001 1001 0191H

0000 0000 1010 00A2H

0000 0000 0000 1000 0000 0000 0000 0000

-0. 5 °C FFF8H -10. 125 °C 1110

-25. 625 °C 1111

-55 °C 0000

mi mi mi FF5EH

mi FF6FH

mi

FC90H mi

1000

mi ono mi ono

1100 1001