电子设计大赛之智能电风扇的设计

题目名称：智能电风扇的设计

摘要：本设计以MSP430F149单片机为核心控制模块，采用HS0038光电传感器

和DS18B20温度传感器来测量电风扇的转速和检测时刻环境温度，通过主从单片机之间的串行通信来完成电风扇转速数据处理、模式控制和转速控制等，采用PWM 脉冲调制技术来控制风扇的转速，用键盘和HB12864液晶显示来实现人机交互，用红外发射和接受装置来完成遥感控制功能。该系统有电风扇的无级调速，并可以对电风扇的转速进行设置和转速的实时测试与显示、具有睡眠风、自然风等多种工作模式可以选择、能显示日期、时间、温度、风扇转速、运行模式等等信息和实现定时自动开、关机等功能，系统结构简单，步进小、精度高等优点。

关键词：单片机红外遥控智能控制风扇

Abstract:This design to MSP430F149 microcontroller as the core control module, the HS0038 photoelectric sensor and DS18B20 temperature sensor to measure the speed of the electric fan and testing time, through the master-slave SCM environment temperature of serial communication between to complete the electric fan speed data processing, pattern control and speed control and so on, USES the PWM pulse modulation technology to control the speed of the fans, use the keyboard and HB12864 liquid crystal display to realize human-machine interaction, with infrared emission and accept device to complete remote sensing control function. The system has the fan stepless speed regulation, and to the electric fan speed setting and speed of the real-time testing and display, with the wind, such as natural sleep DuoZhong work models to choose, can show the date, time, temperature, fan speed, the mode of operation and so on information and realize the automatic shutdown open, such as timing function, system structure is simple, step into small, high precision of advantages.

Keyword: temperature sensor；infrared remote control；intelligent control；fan

目录

1方案设计与论证 (3)

1.1 整体方案比较和选择 (3)

1.2 电源方案比较选择 (3)

2 系统设计 (5)

2.1 总体设计； (5)

2.2 各单元模块功能介绍及电路设计； (5)

2.2.1 遥控发射和接收电路模块 (5)

2.2.2 电风扇驱动隔离电路 (6)

2.2.3 键盘模块 (7)

2.2.4 定时电路 (8)

2.2.5 温度探测电路 (8)

2.2.6 电源模块 (8)

2.3 特殊器件的介绍； (9)

2.3.1 单片机STC12C5A60S2 (9)

2.3.2 时钟芯片DS12C887 (10)

2.3.3 红外接收管HS0038 (10)

2.3.4 通用光电耦合器PC817 (11)

3 软件设计 (11)

3.1 设计思路 (11)

3.1.1 扫描键盘模块 (11)

3.1.2 红外接收模块 (11)

3.2 软件流程图 (11)

4 系统测试 (12)

4.1 测试方法 (12)

4.2 测试结果 (12)

4.3 结果分析 (12)

5 结论 (13)

参考文献 (13)

附录： (14)

附1：主要元器件明细表： (14)

附2：仪器设备清单 (14)

附3：电路图图纸 (14)

附4：程序清单 (16)

1方案设计与论证

1.1 整体方案比较和选择

根据课题要求，智能电风扇需要温度智控功能：风扇可以感知环境的温度，以调节风扇的转速，达到更好的工作效果。用户可以选择这种智能调速方式，也可以选择手动设定方式来控制转速。

当选择手动设定方式时，该功能不发挥作用。多种安全保护功能：当风扇的倾斜角度大于一定程度时，电机将停止工作，以保证安全；当风扇电机温度超过允许温度时，为保证安全使用，电机同样会停止工作。多级调速功能：提供更多的风力级别和风型，提高用户的舒适度。定时工作功能：该定时功能可以让用户自己定制风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。液晶显示功能：使用液晶屏显示当前室温，风扇的转速，风扇的工作模式。红外遥控功能：提供远距离非接触式的风扇控制操作。

1.2 电源方案比较选择

根据要求，需要制作能够产生正负12V，+5V和+3.3V的电压源。由于稳压芯片的选择不同有以下四种方案：

方案1：

采用LM7812、LM7805、LM7912稳压芯片，分别产生+12V、+5V、-12V的恒定电压。+3.3V电压由TL431芯片，根据电阻分压产生。（如图1所示）。

方案优点：该方案硬件电路原理简单，在调试电路和使用电路时操作简单。都是独立输入电压后稳压到一定的值，所以电路相互干扰较小，灵活性高。

方案缺点：输出电流不是很大，所以驱动能力较弱。TL431输出电流较小，需要扩流电路，增加设计的工程量和复杂度。此外，消耗在各独立电路上的焦耳热很多，转换效率低。

图1 电源方案1电路设计框图