智能电风扇控制系统的设计(设计源文件+万字报告+讲解)（支持资料、图片参考_降重降ai）

智能电风扇控制系统的设计摘要本文设计了一款智能电风扇控制系统使用STC89C51作为主控制芯片通过DS18B20检测环境温度并将温度信号发送给单片机。电机是否启动以及电机的转速由系统设定温度值与检测温度值的比较结果控制。同时用LED1602显示检测到的温度和系统设定温度。关键词电风扇STC89C51液晶显示器1602目录1 引言 22 方案设计 32.1 系统整体设计 3图1 整体系统结构图 32.2 方案论证 33硬件设计 43.1器件的选择 43.1.1 温度传感器的选择 43.1.2 控制核心的选择 53.1.3 显示器件的选择 53.1.4 调速方式的选择 53.1.5 驱动方式选择 63.2 各部分电路设计 63.2.1 开关复位与晶振电路 63.2.2 独立控制键盘电路 7图6 按键电路 73.2.3 LCD显示电路 8图7 LCD连接电路 83.2.4温度采集电路 83.2.5 风扇驱动电路 9图9 直流电机连接电路 103.2.6 电路总图 114 软件设计 11图11 主程序流程图 12图12 液晶显示程序流程图 13图13 DS18B20程序流程图 134.3.2 温度处理程序 13图14 温度处理子程序流程图 14表1 16参考文献 19致谢 211 引言风扇的结构简单并且方便使用是一种常见的降温工具。虽然现在空调已经走进人们的生活但是风扇作为一种节约能源并且环保的降温工具很多家庭都在使用。随着科技的发展温控技术的不断进步为了使电风扇更加节能方便智能电风扇收到了越来越多的关注。因为单片机具有操作简单便宜易购得智能化程度高抗干扰能力强控制精度高的优点所以单片机在很多的智能化产品中得到了应用。现阶段智能电风扇的设计已经取得了一定的成果可以通过人体检测来控制电扇的自动开启关闭并能根据温度的不同控制风扇风速的大小。实现智能控制。[1]本文设计了由单片机STC89C51作为控制核心的智能电风扇。采用温度传感器DS18B20检测环境温度后发送给单片机通过单片机将温度信息显示在LCD1602上。通过PWM驱动风扇电机的转动。风扇能根据传感器检测到的温度与系统设定温度的比较结果完成转速的自动调节并能根据人体检测结果控制电机自动开启关闭。2 方案设计2.1 系统整体设计本系统的工作流程为;DS18B20将检测到的温度信号发送给51单片机通过显示器1602将检测到的温度显示出来单片机根据检测到的温度信号进行风速控制同时风速信息也显示在其此显示器上。[8]系统有两个设定温度TH和TL其中TH为风速档位切换温度界限TL为风扇启动最小温度。设置按键有三个K1、K2和K3。调节TH还是调节TL由其中一个按键K1控制另外两个按键K2、K3分别对温度进行调高和降低温度信息后有一位小数。当按下K1时可调节TH,再次按下K1可调节TL。按下K2加一度按下K3减一度。为了达到风扇自动开启关闭的目的本系统还设置了一个红外探头来检测是否有人员如果超过一定时间没有检测到人员则其会自动关闭。为了对风扇转速进行调节同时还利用了PWM脉宽调制来对电机进行控制。本系统的总体结构见图1。图1 整体系统结构图2.2 方案论证本系统的主要控制目标就是风扇的转速可以根据温度信号的变化而改变如果检测到室温低于设定值则风扇会停止运行且温度的设定值可以用独立按键改变。在风扇吹风区持续一段时间无人之后可以自动关闭。同时要求系统的温度分辨率达到较高的要求电机工作可靠性较高。3硬件设计3.1器件的选择3.1.1 温度传感器的选择在本设计中有以下两种方案可供选择方案一采用热敏电阻。随着环境温度的改变热敏电阻也会随之改变然后产生输出电压变化的微弱电压变化信号。经过转化芯片将电压变化信号转化为数字信号并发送给单片机通过单片机对风速进行调节。方案二数字式集成温度传感器DS18B20。此种芯片属于一类应用广泛的温度传感器其集成化程度较高可以实现精确的温度信号测量目的DS18B20输出的温度信号可以直接发送到单片机控制单元。这以上两种方案各有一定的优点和缺点对第一种方案而言它的优点在于价格便宜容易购得。不过其也存在明显的缺点热敏电阻灵敏性不高无法反映出细微的温度差别。并且在信号进行放大和转换时容易产生失真情况此外其电阻和温度的变化关系也较复杂对不同的热敏电阻可能需要专门确定出相应的温度曲线在这些因素的影响下相应电路复杂性就显著的提高。此外其对一些小的温度变化难以检测出来。据此可以看出此方案并不适合本系统。对于方案二数字式集成温度传感器DS18B20具有高度集成化的特点可以大大降低外界放大转化以及其他电路的误差因数温度误差变得很小。它的温度检测原理和热敏电阻的检测原理有本质的区别使它的温度分辨力极高。温度值可以在器件内部转化成数字量直接输出简化了系统程序的设计又由于该传感器采用先进的单总线技术1-WRIE与单片机的接口变的非常简洁抗干扰能力强。综合考虑这些因素本系统采用这个方案。图2 温度传感器DS18B203.1.2 控制核心的选择本文设计时选择了STC89C51单片机作为控制核心其可以通过编程来对温度信号进行控制并将信号处理后通过输入输出接口发送到电机并据此来对电机的转速进行控制。此种单片机的优点表现为工作电压低可以达到很高的性能要求同时稳定性高工作耗能小其中的存储器RAM空间较大可以方便的和MCS-51兼容此外其成本也不高因而可以很好的满足本系统要求。图3 STC89C513.1.3 显示器件的选择方案一LED共阴极数码显示管。方案二LCD液晶显示屏1602。第一种方案的主要优点在于成本低功耗小且在光线很暗情况下也可以很清晰的显示信号此外温度计控制也相对简单因而此种模式在很多显示领域得到应用。不过其也有一定缺陷具体表现为其通过动态扫描模式显示的这样在工作过程中会产生闪烁如果闪烁的频率较高则数据显示会出现问题导致一些数字无法准确的展示出来因而综合考虑不选择这种方案。第二种方案的优点在于可以很清晰的显示且对一些符号也可以方便的显示出有很高的显示性能且不会出现闪烁。而本系统需要同时显示出温度风速和红外状态等信息因而综合考虑选择这种显示方式。图4 LCD16023.1.4 调速方式的选择方案一利用芯片DAC0832进行控制也就是单片机根据接收到的温度信号来对电机转速进控制此芯片可以对单片机转换后的信号发送到无级调速电路并据此来对电机转速进行调节。方案二通过软件模拟PWM来对电机转速进行调节此种调速方式主要是利用占空比对脉冲序列的宽度进行调节从而得到所需要波形的调节模式。在此种占空比调节模式中矩形波PWM信号的应用频率较高。[14]占空比也就是一个周期时间内高电平所占的百分比如果此数值越大则相应的电机转速就越越高如果其比例达到了100%则转速也达到了最高水平。[3]通过输入输出接口来输出PWM信号时可以选择如下几种模式