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是致命的缺点，尤其是人们在熟睡时，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和学生扇，这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、智能化接触器和智能化磁力启动器等，智能化开关柜和智能化供配电系统。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是：加强网络功能，最大限度地提高配电系统和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和在系统可编程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，看门狗定时器，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(和地线)。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，其他时间不接通，那么，在电动机的低速下可以获得2档位的更低转速。同样，在中速和高速调节时，采用此方法，可以分别获得2个中速档和2个高速档。这样，电风扇就具有6个档位。但是这种方法存在一个致命的缺点：电动机的转矩是脉动的，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，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和停止，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和停止，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和软件设计。

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和软件部分，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