智能电风扇开题报告
附件B:
毕业设计(论文)开题报告
1、课题的目的及意义
随着电子制造业的不断发展,社会对生产率的要求越来越高,各行业都需要精
良高效、高可靠性的设备来满足要求。作为一种老式家电,电风扇曾一度被认为就是空调产品冲击下的淘汰品;但电风具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。由于大部分家庭消费水平的限制,电风扇作为成熟的家电行业的一员,在中小城市
以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额,但老式电风扇功能简单,
不能满足智能化的要求。为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。
传统电风扇具有以下缺点:风扇不能随着环境温度的变化自动调节风速,这对
那些昼夜温差大的地区就是致命的缺点,尤其就是人们在熟睡时,不但浪费资源,还
很容易使人感冒生病;传统电风机械的定时方式常常会伴随着机械运动的声音,特
别就是夜间影响人们的睡眠,而且定时范围有限,不能满足人们的需求。鉴于这些缺点,我们需要设计一款智能的电风扇温度控制系统来解决。
2、国内外研究现状
电风扇在中国仍然具有很大的市场,所以我国对电风扇的优化研究就是很积极的。智能电风扇已经开始投入市场,目前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将就是使其更加人性化,更好的满足不同群体的人的需求。美的等家电企业相继推出了大厦扇与学生扇,这就是针对不同的人群而专门研制的,具有智能化控制系统
的电风扇。
国外在电风扇方面的研究相对我国不那么积极,但就是在智能化电器方面的研究却比我国更加成功。“智能化电器”包含三个层次:智能化的电器元件,如智能化断路器、智能化接触器与智能化磁力启动器等,智能化开关柜与智能化供配电系统。智能化开关柜包含多台断路器,而且供电系统的控制与用电设备的控制关系很密切。这两个层次上的智能化工作重点就是:加强网络功能,最大限度地提高配电系统与用电设备的自动化水平。
新型的智能化电器元件的发展趋势:采用微处理器及可编程器件,大量功能“以软代硬”实现,并具有“现场”设计的能力。充分增加智能化电器元件的“柔性”与适应性。例如一种采用FPGA器件构成的专用功能集成电路已投入应用。
3、选型分析
整个控制器以STC89C52单片机为核心。该单片机就是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU与在系统可编程Flash,使
得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。具有以下标准功能:8k字节Flash,512字节RAM,32 位I/O 口线,瞧门狗定时器,内置4KB EEPROM,MAX810复位电路,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口。STC89C52单片机应用技术成熟,硬件系统设计简洁,指令系统设计精炼,且STC89C52单片机简单易学。
温度采集选用DSl8B20数字温度传感器,DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl820送出,因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条信号线(与地线)。DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号,因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl8B20的测量范围从-55℃到+125℃,增量值为0、5℃,可在l s(典型值)内把温度变换成数字。
4、电风扇转速控制方案比较
方案一:采用数字调速
根据已知的三速单相电动机调速原理,采用分时接通电动机的低速轴头、中速轴头、高速轴头的方法,可以调节电动机的转速,使三速单相电动机获得多于三档转速的变速能力。设电源周期为T,取调速周期Ts=2T,低速调速时,调试周期内不接通任何一个晶闸管,则转速为0;转速周期内全接通低速晶闸管,则电动机低速运转;如果在2个电源周期内,只有一个周期接通低速晶闸管,其她时间不接通,那么,在电动机的低速下可以获得2档位的更低转速。同样,在中速与高速调节时,采用此方法,可以分别获得2个中速档与2个高速档。这样,电风扇就具有6个档位。但就是这种方法存在一个致命的缺点:电动机的转矩就是脉动的,使电风扇的机械噪声更大。
方案二:无极调速
采用双向晶闸管作为电风扇电机的开关。利用晶闸管的可控特性,通过改变晶闸管的控制角,使晶闸管输出电压发生变化,达到调节电动机转速的目的。在电源电压每个半周起始部分,双向晶闸管为阻断状态,电源电压通过电位器,电阻向电容
充电,当电容上的充电电压达到双向触发二极管的触发电压时,其导通,电容通过
双向触发二极管向双向晶闸管的控制极放电,使双向晶闸管导通,有电流流过电机绕组。通过调节电位器的阻值大小,可调节电容的充电时间常数,从而调节电动机的转速。台式电风扇属于高速电机,其启动扭矩较小,无极调速器如果调整在低速挡时,启动电风扇就相对困难些。
方案三:通过改变电机功率调速
采取的办法就是:在定时器处并接了一个电容,减低风速。闭合定时器时电容不起作用,就是原来的三档,断开定时器,电容在起作用,这样三档变为六档。该方法简单容易实现,还没有明显缺点。
比较以上三种方案,最终决定选择第三种方案,在此基础上,单片机通过控制继电器来实现对电风扇调速的控制。
5、课题任务
以单片机作为控制器,利用温度传感器采集环境温度,并通过液晶显示检测到的环境温度与设定的温度。通过比较检测到的环境温度与系统设定的温度,实现电风扇电机的自动启动与停止,并根据温度的变化自动调整电风扇电机的转速。当温度过高或过低时,蜂鸣器发出声音报警, 以达到提醒人们注意避暑或防止受凉的目的。具体要求如下:
(1)采集环境温度,并实现检测到的环境温度与设定温度的显示。
(2)比较检测到的环境温度与系统设定的温度,实现电风扇电机的自动启动与停止,并根据温度的变化自动调整电风扇电机的转速。当温度每升高3度,电风扇自动上升一个档位,当温度每降低3度,电风扇自动下降一个档位。
(3)红外遥控:实现远程控制电风扇的开/闭及实现系统设定温度功能。
(4)附加功能:当温度过高或过低时,蜂鸣器发出声音报警。
(5)完成实现上述功能的硬件电路设计与软件设计。
6、重点研究内容及实现途径
该温度控制系统包括硬件部分与软件部分,硬件部分主要由单片机最小系统、温度采集模块、电源模块、电机调速驱动模块、蜂鸣器、红外遥控接收与发射模块、键盘与显示模块组成。软件部分主要由系统初始化模块、键盘输入模块、红外遥控解码模块、风扇开/关按键模块、温度采集及液晶显示模块、蜂鸣器报警控制模块。
主要硬件部分:
(1)温度采集模块
温度采集就是本系统的基础部分,通过DS18B20数字温度传感器采集环境温度,并将其送入单片机。单片机再根据采集到的信号作出相应的判断,并输出控制信号。
(2)电机调速驱动模块
电机调速驱动就是本系统的重要部分,通过单片机输出的脉冲信号来实现电机的开启/关闭与调速,从而实现五级风速控制。
(3)键盘与显示模块
键盘与显示就是人机接口的关键部分。本系统采用遥控器键盘与1602液晶显
示器来实现人机交流。
(4)红外遥控接收与发射模块
本系统采用了红外遥控接收与发射的功能,可以实现远程控制电风扇,使得系统更加完美。此处直接选用市场上已有的红外接收器件。
主要软件部分:
(1)系统初始化模块
系统初始化模块在主程序入口处开始运行,主要完成对系统震荡频率的初始化,系统全局变量初始化,液晶初始化,定时、中断初始化等。
(2)温度采集及液晶显示模块
将温度传感器采集到的温度信号送入单片机,通过单片机处理将其显示在液晶上,并输出相应的控制信号来实现对电风扇电机的控制,从而完成温度智能控制的要求。
(3)红外遥控解码模块
红外遥控发射与接收实现对电风扇的远程控制。在电风扇内置红外遥控接收器件,有红外遥控发射红外遥控指令给接收器件,遥控接收器件接收到编码信号后送入单片机。单片机在对其进行解码,并执行相应的动作。从而完成整个红外遥控过程。
7、进度计划
学生签名:
年月日
4、指导教师意
指导教师签名:
年月日
说明:
1、开题报告应根据教师下发的毕业设计(论文)任务书,在教师的指导下由学生独立撰写,在毕业设计(论文)开始后两周内完成。
2、本页不够,请加页。