数字电风扇模拟控制系统设计

数字电风扇模拟控制系统设计
数字电风扇模拟控制系统设计

泉州师范学院

毕业论文(设计)题目数字电风扇模拟控制系统设计

物信学院电子信息科学与技术专业07 级电信班学生姓名卢晗辉学号070303003

指导教师袁放成职称教授

完成日期2011年4月

教务处制

数字电风扇模拟控制系统设计

物信学院电子信息科学与技术专业070303003 卢晗辉

指导老师袁放成教授

【摘要】该数字电风扇模拟控制系统以单片机STC89C52为主控制核心控制风扇功能,通过单片机控制L298N芯片驱动风扇实现三个档位的转速,温度传感器DS18B20实现温度的采集,并且具有定时功能,液晶LCD1602实现了显示风扇的工作状态、温度、动态倒计时显示剩余的定时时间。文章主要介绍了该数字电风扇模拟控制系统的硬件电路设计和软件设计。

【关键词】数字电风扇模拟系统;单片机STC89C52;风扇功能;LCD显示;

目录

引言....................................................... 错误!未定义书签。

1. 设计指标要求............................................ 错误!未定义书签。2.系统设计................................................ 错误!未定义书签。

2.1直流电机风扇.........................................................4

2.2双全桥功率放大芯片L298N (5)

2.2.1双全桥功率放大芯片L298N介绍 (5)

2.2.2双全桥功率放大芯片L298N工作原理 (5)

2.2.3光电耦合器TLP521芯片介绍..................... 错误!未定义书签。

2.3数字温度计DS18B20 (7)

2.4单片机STC89C52主控制模块......................................................10

2.5LCD显示模块....................................................................12

2.6键盘模块.......................................................................12

2.7直流稳压电源...................................................................12

3. 软件程序设计 (13)

3.1软件设计流程图..................................................................13

3.2占空比.........................................................................13

4. 硬件电路的焊接与调试 (15)

4.1 焊接注意的实现 (15)

4.2 硬件电路的调试 (15)

5. 软件的调试及问题分析 (15)

6设计总结与感受.......................................................................15 7致谢.................................................................................16 参考文献: (17)

附录PCB图...........................................................................19

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,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。随着电子技术以及单片机技术的发展,人们对风扇的要求越来越高,尤其是电风扇的智能化及人性化等方面,且电风扇的人性化显得更为重要。本文基于单片机控制系统设计了一款较为人性化的数字电风扇模拟系统。

1.设计指标要求

(1)电风扇产生三类风:“自然风”、“常风”和“睡眠风”;

(2)电风扇具有定时工作功能及倒计时工作功能;

(3)具有省电模式:外界温度低于临界温度,电风扇停止转动;外界温度高于临界温度,电风扇可恢复转动;

(4)LCD液晶显示:实时显示电风扇的工作状态,包括风类显示、定时时间显示、动态倒计时剩余时间。

2.系统设计

系统设计框图如图2-1所示。

图2-1 数字电风扇模拟系统的设计框图

2.1 直流电机风扇

直流电机是一种能实现机电能量转换的电磁装置,它能使绕组在气隙磁场中旋转感生出交流电动势,并依靠换向装置,将此交流电变为直流电。其产生交流电的物理根源在于,电机中存在磁场和与之有相对运动的电路,即气隙磁场和绕组。旋转绕组和静止气隙磁场相互作用的关系可通过电磁感应定律和电磁力定律来分析。

根据电磁感应定律,在恒定磁场中,当导体切割磁场磁力线时,导体中将感应电动势。如果磁力线、导体及其运动方向三者互相垂直,则导体中产生的感应电动势的大小为Blv e =

图2-2

式中,b 为磁感应强度,单位为t ;l 为导体切割磁力线的有效长度,单位为m ;v 为导体切割磁场的线速度,单位为m /s ;e 为导体感应电动势,单位为v 。

依据电磁力定律,当磁场与载流导体相互垂直时,如图2-2(a )所示,作用在载流导体上的电磁力为Bil f =

式中,i 为载流导体中电流,单位为a ;f 为电磁力,单位为n 。电磁力的方向用左手定则确定,如图2-2(b)所示。

直流电机的工作原理是基于载流导体在磁场中受力产生电磁力形成电磁转矩的基本原理。但要获得恒定方向的转矩,需将其外电路的直流电流变为绕组中的交流电流,即同样需要机械整流装置。

直流电机的基本结构与直流发电机相同,如图2-3所示,此时a 、b 电刷接在直流电源上,电机的轴上带着被拖动的负载。

图2-3

当直流电流从电刷a流人,经换向片1、线圈abcd、换向片2,由电刷b流出时,如图2-3(a)所示,载流导体在磁场中将受到电磁力的作用,据左手定则,使线圈沿逆时针方向转动。当电枢转过半周时,如图2-3(b)所示,dc处于n极下,ab处于s极下,此时电流仍从电刷a流入,经换向片2、线圈dcba、换向片1,最后由电刷b流出,据左手定则,此时线圈仍然沿逆时针方向转动。因此,电枢将沿一个恒定方向转动。

实际上,直流电机风扇的电枢上有许多线圈,这些线圈产生的电磁转矩合成为一个总的电磁转矩,拖动负载转动。

总之,在上述直流电机的工作过程中,单从电枢线圈的角度看,每个导体中的电流方向是交变的;但从磁极看,每个磁极下导体中电流的方向是固定的,即不管是哪个导体运行到该极下,其中的电流方向总是相同的。因此,直流电机风扇可获得恒定方向的电磁转矩,使电机持续旋转。这就是直流电机的工作原理。

这次选用的直流电机风扇型号是小型CPU散热风扇,额定电压为12V,额定功率为0.25W。

2.2 双全桥功率放大芯片L298N

2.2.1 双全桥功率放大芯片L298N介绍

采用L298N来驱动风扇的直流电机,L298N是恒压恒流桥式2A驱动芯片,内部包含4通道逻辑驱动电路,可以驱动两个直流电机,或两个二相电机,也可以驱动一个四相电机,输出电压最高可达50V,可以直接通过电源来调节输出电压。可以直接用单片机的I/O口提供信号[7][8]。引脚排列如图2-4所示,各引脚功能为:15引脚-输出电流反馈引脚,在通常使用中这两个引脚也可以直接接地。2、3引脚-此两脚是全桥式驱动器A的两个输出端,用来连接负载。4引脚-Vs,电机驱动电源输入端。5、7引脚-输入标准的TTL逻辑电平信号,用来控制全桥式驱动器A的开关。6、11引脚-使能控制端.输入标准TTL 逻辑电平信号;低电平时全桥式驱动器禁止工作。8引脚-接地端,芯片本身的散热片与8脚相通。9引脚-逻辑控制部分的电源输人端口。10、12引脚-输入标准的TTL逻辑电平信号,用来控制全桥式驱

动器B的开关。13、14引脚-此两脚是全桥式驱动器B的两个输出端,用来连接负载。

图2-4 L298N的引脚图

由于只需要驱动一个电机风扇,所以本设计只用了双桥功率放大芯片L298N的A路驱动。PWM波输入为引脚6,转向控制信号输入为引脚5与引脚7,输出信号为引脚2与引脚3

2.2.2 双全桥功率放大芯片L298N电路工作原理

双全桥功率放大芯片L298N在本设计中用来控制直流风扇电机的转向及转速。

1.转向控制

电风扇转动状态与L298N的输入编码如表2-1所示:

表2-1 电风扇转动状态编码

表中IN1和IN2为转动控制信号,由单片机控制并通过光电耦合器进行耦合。

2.转速控制

电风扇的调速是采用脉宽调制(PWM)信号来完成的。其原理是由单片机控制L298N的使能端,使风扇电机输入电压为PWM电压,则电风扇两端的平均电压U=Vcc*(t/T)=qVcc,q为PWM波的占空比。电风扇的转速与电风扇两端的电压成比例,所以与PWM波的占空比成正比。PWM波的占空比由单片机控制,从而可达到智能控制电风扇转速,而产生不同强度的风。L298N的驱动电路如图2-5所示,图中二极管用来续流保护。

图2-5 L298N的驱动电路

2.2.3 光电耦合器TLP521芯片介绍

光电耦合器是一种把红外光发射器件和红外光接受器件以及信号处理电路等封装在同一管座内的器件。当输入电信号加到输入端发光器件LED上,LED发光,光接受器件接受光信号并转换成电信号,然后将电信号直接输出,或者将电信号放大处理成标准数字电平输出,这样就实现了“电-光-电”的转换及传输,光是传输的媒介,因而输入端与输出端在电气上是绝缘的,也称为电隔离。TLP521-4是内部含有独立的四个光电耦合器构成的芯片。每个光电耦合器的结构图如图2-7所示。

光电耦合器的作用是免干扰由输出通道传入控制微机,吸收尖峰干扰信号,所以具有很强的抑制噪声干扰能力,作为开关时,耐用,可靠性高和转换速度高,作高压开关,信号隔离转换脉冲系统间的匹配。

图2-6光电耦合器结构图

2.3数字温度计DS18B20

数字温度计DS18B20特征:

(1)全数字温度转换及输出;

(2)先进的单总线数据通信;

(3)最高12位分辨率,精度可达土0.5摄氏度;

(4)12位分辨率时的最大工作周期为750毫秒;

(5)可选择寄生工作方式;

(6)检测温度范围为–55°C ~+125°C (–67°F ~+257°F) ;

(8)64 位光刻ROM,内置产品序列号,方便多机挂接;

(9)多样封装形式,适应不同硬件系统。

数字温度计DS18B20引脚排列如图2-8所示。

图2-7 数字温度计DS18B20引脚图

数字温度计DS18B20的工作电压为3V~5V[4][5]。其内部的高速缓存RAM是9个字节的存储器,如表2-1所示。第6、7、8个字节保留不使用。第9个字节是前面8个字节的CRC检验码,用来检验数据,保证通信数据的正确性。第3个和第4个字节,是非易失性温度报警触发器TH和TL的易失性拷贝,每次上电复位时被刷新。

表2-2 高速缓存RAM

温度传感器测得的温度值,以16位二进制数表示,低8位存放于高速缓存RAM的第1个字节,高8位存放于高速缓存RAM的第2个字节。读DS18B20的数据时,低位在前,高位在后。这16位二进制数的最前面5位表示温度的正负,若S=0表示测得的温度大于或等于0,若S=1表示测得的温度小于0。

温度为正时,将测得的温度值所表示的二进制数,转换成十进制数,再乘以0.0625,就可以得到实际的温度值。温度为负时,将测得的温度值所表示的二进制数,取反加1先变成原码,然后转成十进制数,再乘以0.0625,就可以得到实际的温度值。

如二进制数0000 0001 1001 0001,除前5位符号位外,先转成十进制数得401,再乘以0.0625得25.0625,因为16位二进制数的前5位是0,所以实际温度为+25.0625度。

如二进制数1111 1100 1001 0000,除前5位符号位外,先取反加1得011 0111 0000,转成十进制数得880,再乘以0.0625得55,因为16位二进制数的前5位是1,所以实际温度为-55度。

表2-3 数字温度计DS18B20温度数据表

由于数字温度计DS18B20是在一根I/O线上进行通信,因此有着严格的通信协议,该通信协议定义了几种信号:复位脉冲、存在脉冲、写0、写1、读0、读1。所有这些信号,除存在脉冲是由数字温度计DS18B20(从机)发出的外,其余都是由单片机(主机)发出的。

(1)数字温度计DS18B20的复位操作

单片机和数字温度计DS18B20间的任何通信都需要以初始化过程开始。初始化过程就是单片机发出一个复位脉冲,跟着如果检测到数字温度计DS18B20的存在脉冲,表明数字温度计DS18B20已经准备好发送或接收数据。

具体的初始化过程,主机首先发出一个480~960us的低电平脉冲,然后释放总线变为高电平,并在随后的480us的时间内对总线进行检测。如果有低电平出现,说明总线上有数字温度计DS18B20已做出应答。若无低电平出现一直都是高电平,说明总线上无数字温度计DS18B20应答。

作为从机的数字温度计DS18B20在一上电后,就一直在检测总线上是否有480~960us的低电平(复位脉冲)出现。若有就在总线转为高电平后等待15~60us后,将总线电平拉低60~240us作为存在脉冲做出响应,告诉主机数字温度计DS18B20已做好准备。若没有检测到就一直在检测等待。

图2-9 初始化过程“复位脉冲”和“存在脉冲”

(2)数字温度计DS18B20的读操作

读周期最短为60us。对于读操作分为读0和读1操作两个过程。若从机要往总线送出0,在主机把总线拉低1us后,则继续拉低电平最少15us。若从机要往总线送出1,在主机把总线拉低1us后,就释放总线为高电平,一直到读周期结束。

而作为主机的单片机,必须在读周期开始的15us内,对总线进行采样,在采样时间内总线若为高电平则表示读1,在采样时间内总线若为低电平则表示读0。

图2-10 DS18B20的读操作时序

(3)数字温度计DS18B20的写操作

写周期最短为60us,最长不超过120us。对于写操作也分为写0和写1操作两个过程。若主机想写0,在主机先把总线拉低1us后,则继续拉低电平最少60us直至写周期结束,然后释放总线为高电平。若主机想写1,在主机先把总线拉低1us后,就释放总线为高电平,一直到写周期结束。

而作为从机的数字温度计DS18B20则在检测到总线被拉低15us后,在紧接着的15us~45us开始对总线采样,在采样时间内总线若为高电平则表示写1,在采样时间内总线若为低电平则表示写0。

图2-11 DS18B20的写操作时序

2.4 单片机STC89C52主控制模块

STC89C52单片机的40个引脚大致可分为4类:电源、时钟、控制和I/O引脚。STC89C52单片机最小系统如图2-12所示【1】【2】。

图2-12 STC89C52单片机最小系统

VCC:供电电压。GND:接地。

P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。

在FIASH编程时,P0 口作为原码输入口,当FIASH进行校验时,P0输出原码,此时P0外部必须被拉高。

P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流

P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,

这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。

P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1”时,其管脚被内部上拉电阻拉高,且作为输入。并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时,P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。

P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口,可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后,它们被内部上拉为高电平,并用作输入。作为输入,由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流(ILL)这是由于上拉的缘故。P3口作为AT89C52的一些特殊功能口,管脚备选功能如下:

P3.0 RXD(串行输入口),P3.1 TXD(串行输出口),P3.2 /INT0(外部中断0),P3.3 /INT1(外部中断1),P3.4 T0(记时器0外部输入),P3.5 T1(记时器1外部输入),P3.6 /WR(外部数据存储

器写选通),P3.7 /RD(外部数据存储器读选通)。

RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG:当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是:每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止,置位无效。

/PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时,这两次有效的/PSEN信号将不出现。

/EA / VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器(0000H-FFFFH),不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET;当/EA端保持高电平时,此间内部程

序存储器。在FLASH编程期间,此引脚也用于施加12V编程电源(VPP)。

XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

XTAL2:来自反向振荡器的输出。

STC系列单片机的下载编程电路非常简单,只要通过单片机的串口的发送和接收引脚,再经过电平转换与电脑连接,通过专用软件下载程序,就可以实现程序的可在线编程,程序下载速度快。由于单片机的电平是TTL电平,而计算机的电平是属于CMOS电平,所以单片机若要与PC机进行通信,则必须进行电平转换,而通常采用的电平转换芯片是MAX232,它能实现单片机逻辑电平与电脑的电平之间的相互转换,从而实现之间的相互通信,其芯片引脚图如图2-13所示。

图2-13 MAX芯片引脚图

串口下载电路如下图2-14。

图2-14 串口下载电路图

2.5 LCD1602显示模块

LCD1602是两行十六位的显示器,主要是通过RS 、R/W 、E 与单片机相接,DB0-DB7数据传送接口与单片机的I/O 口相接,由单片机程序编程来控制显示内容,该LCD 带背光源,所以BLA 需接电源、BLK 接地,来使显示比较清晰,LCD1602与单片机的接法如图2-15所示

[6]

B L K

16

B L A 15D B 714D B 613D B 512D B 411D B 310

D B 29D B 18D B 07

E 6R /W

5R S 4V E E

3V D D 2V c c 1J8

LCD1602

1

2345678J9

lcd data

VCC

lcd 控制线

lcd 数据线

LCD1602

LCD 显示部分

P 1.0P 1.1P 1.2

R6100

+5

3.软件程序设计

3.1软件设计流程图

开始

3.2 占空比

强风键、自然风键、睡眠风键所对应的占空比如图3-1所示

图3-1 强风键、自然风键、睡眠风键所对应的占空比

在此次设计中,由STC89C52利用定时器1产生占空比可变的PWM波。程序如下:

void t0_int() interrupt 3

{

TH1=0xe0;

TL1=0xc0;

if(N>11)N=0;

else N++;

if(N==M)

PWM=0;

else if(N==0)

PWM=1;

}

单片机晶振为11.0592M,周期是1.085us,根据程序可知,定时器每(65536-57536)*1.085us产生一次中断,PWM波的频率为1/【12*(65536-57536)*1.085】*106hz ,即9.6hz。PWM波的频率不能太高,否则会与DS18B20温度传感器读取温度产生冲突,导致温度显示不稳定。

当强风键按下时,M=9,即产生了9*(65536-57536)*1.085us的高电平,3*(65536-57536)*1.085us 的低电平,因此占空比为3:4。.

当自然风键按下时,M=3,即产生了3*(65536-57536)*1.085us的高电平,9*(65536-57536)*1.085us 的低电平,因此占空比为1:4。.

当睡眠风键按下时,M=2,即产生了2*(65536-57536)*1.085us的高电平,10*(65536-57536)

4. 硬件电路的焊接与调试

考虑到本系统所用元器件较少,大部分功能都是通过软件编程来实现,因此本次设计选用是单面的PCB板。板子做好后对照原理图和PCB检查,再用万用表检查是否有虚焊或断路,保证所制作出来的线路与原设计线路的一致性。

4.1 焊接注意的事项:

1、注意事项

(1)焊接时间不宜过久,但要完全熔着,以免造成冷焊

(2)注意不要有虚焊

(3)线路上不相连的器件在焊接时不能因为器件相隔距离小,而造成焊点相连

(4)焊点的表面要平滑、有光泽

2、焊接顺序

主要应该注意先焊接小的器件,最后焊接大的;在焊接好后应先拿开焊丝再拿开电烙铁

4.2硬件电路的调试

(1)调试硬件电路时。用万用表测试所有芯片的电源和地是否确实接电源和接地了,测试各个芯片是否处于正常的工作电压,并测试电路是否有短路、断路、虚焊,有无接错线,同时要特别注意过孔是否连接正确。

(2)硬件电路通电时,注意用手背触摸下芯片是否发烫,防止芯片被烧坏掉。

(3)调试硬件电路,烧写程序看各项功能是否正常实现,分析未实现原因。

(4)调试风扇电路。置PWM输出为1,风扇是否能正常转动

(5)在调试硬件电路时,注意各部分电路之间的时序配合关系。

(6)在调式过程中,应分功能模块调试好了以后再整合成整体调试。

(7)在调试整机电路时,在排除故障中,检测不出故障,可就对各个芯片进行独立检测。

数字模拟风扇控制系统,软硬件在实验室能正常工作,且各项均达到设计任务的要求。

5. 软件的调试及问题分析

首先,先把各部分功能单独完成,包括风扇三档风速的实现、LCD的显示功能、倒计时功能、温度采集功能、温度控制功能。再把全部功能结合起来。在这个过程中遇到了许多的问题。

1:LCD的八位数据引脚接上P0口一直无法正确显示。检查电路后,发现排阻焊反了,排阻上有个圆点的那一脚应接40脚,将它反过来焊上后可以正常使用了。最后经过分析得知:排阻装反与没有接上拉电阻显示的结果是一样的,因为P0口本身提供的电流很低,如果没有接上拉电阻,电流始终很低,这就造成了不能正确显示的原因。

2:P3口作为AT89C52的一些特殊功能口,最好是不要使用P3口连接电路,会出现不稳定的现象。

3:DS18B20无法正常采集温度。由于DS18B20与微处理器间采用串行数据传送方式,因此,在对DS18B20进行读写编程时,必须严格地保证读写时序,否则,将无法正确读取测温结果。当定时器产生的PWM波频率过高,中断源会与DS18B20读取温度产生冲突,导致了温度采集的不稳定。故PWM波得频率不能过高,本设计的PWM波频率为9.6hz。

6. 设计总结与感受

通过这次的设计,相当于让我再复习了一遍四年所学的知识,特别是单片机和C语言编程这两方面。在刚开始确定题目时,有一种难以下手的感觉,之前虽然有去看一些书籍及相关资料,但是所学并

C语言编程能力,有所欠缺。于是花了一个多礼拜的时间去复习C语言的相关课本。在后面开始软硬件调试的时候,经常出现一些错误以及一些不懂的地方,也请教了在这一方面较强的同学。经过一段时间的努力,最后把整个设计的基本功能都实现了。虽然整个程序编写并不是很好,但从中我也学到了很多东西。

从一开始的查阅资料、确定方案、用PROTEL画电路图,洗板、焊接、编程,都让我受益匪浅。也发现了许多不足。例如:在画电源电路图时,没有考虑到电源线应该用粗线画,而还是用08.mm的细线,这会导致电源供电的不稳定。编程时,对单片机知识的生疏,照成了很多没有必要的时间浪费,归根结底,还是基础掌握不够好。

7. 致谢

在本次毕业设计过程中,我得到了袁老师的精心指导,让我明白了自己的论文应该怎么写以及重点写些什么。她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习的榜样,循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。在论文完成时,袁老师又很耐心的帮我修改。所以在此我非常感谢袁老师,同时从开始进入课题到论文的顺利完成,那些给予我帮助同学、朋友,在这里请接受我诚挚的谢意!

参考文献:

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[9]https://www.360docs.net/doc/705106698.html,/p-44308431.html基于单片机的直流电机PWM调速控制

The design OF digital electric fan simulation control

system

Lu HanHui

Scientific and technical institute Science and Technology of Electricity Information Guidence Teacher Yuan FangCheng Professor

【Abstract】The design OF digital electric fan simulation control ‘s Primarily control core rely on microcontroller STC89C52 to control it’s function. Microcontroller control the chip L298N to realize the 3 species wide speed. Temperature sensor DS18B20 realize The collection of temperature and it has timing function, LCD1602 realize display fan’s work state、temperature、Dynamic countdown display the rest of time. This article mainly introduced the digital electric fan simulation control’s Hardware circuit design and Software design.

【Keywords】digital electric fan simulation control; microcontroller STC89C52;fan function; display of LCD1602

智能电风扇控制器设计单片机课程设计

智能电风扇控制器设计单片机课程设计

智能电风扇控制器设计 单片机课程设计 设计题目:智能电风扇控制器设计

neuq 目录 序言 一、设计实验条件及任务 (2) 1.1、设计实验条件 1.2、设计任务 (2) 二、小直流电机调速控制系统的总体方案设计 (3) 2.1、系统总体设计 (3) 2.2、芯片选择 (3) 2.3、DAC0832芯片的主要性能指标 (3) 2.4、数字温度传感器DS18B20 (3) 三、系统硬件电路设计 (4) 3.1、AT89C52单片机最小系统 (5) 3.2、DAC0832与AT89C52单片机接口电路设计 (6) 3.3、显示电路与AT89C52单片机接口电路设计 (7) 3.4、显示电路与AT89C52单片机电路设计 (8) 四、系统软件流程设计 (7) 五、调试与测试结果分析 (8) 5.1、实验系统连线图 (8) 5.2、程序调试................................................,. (8) 5.3、实验结果分析 (8) 六、程序设计总结 (10) 七、参考文献............................................ (11) 附录 (12) 1、源程序代码 (12) 2、程序原理图 (23)

序言 传统电风扇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,使家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化,使得由微机控制的智能电风扇得以出现。 本文介绍了一种基于AT89C52单片机的智能电风扇调速器的设计,该设计主要硬件部分包括AT89C52单片机,温度传感器ds18b20,数模转换DAC0809 电路,电机驱动和数码管显示电路,系统可以实现手动调速和自动调速两种模式的切换,在自动工作模式下,系统能够能够根据环境温度实现自动调速;可以通过定时切换键和定时设置键实现系统工作定时,使得在用户需求的定时时间到后系统自动停止工作。 在日常生活中,单片机得到了越来越广泛的应用,本系统采用的AT89C52单片机体积小、重量轻、性价比高,尤其适合应用于小型的自动控制系统中。系统电风扇起停的自动控制,能够解决夏天人们晚上熟睡时,由于夜里温度下降而导致受凉,或者从睡梦中醒来亲自开关电风扇的问题,具有重要的现实意义。 一、设计实验条件及任务 1.1、设计实验条件 单片机实验室 1.2、设计任务 利用DAC0832芯片进行数/模控制,输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节,并显示运行状态DJ-XX和D/ A输出的数字量。 巩固所学单片知识,熟悉试验箱的相关功能,熟练掌握Proteus仿真软件,培养系统设计的思路和科研的兴趣。实现功能如下: ①系统手动模式及自动模式工作状态切换。

计算机控制系统设计性实验

计算机控制系统设计性实验报告 学生姓名:学号: 学院:自动化工程学院 班级: 题目:

设计性实验撰写说明 正文:正文内容层次序号为: 1、1.1、1.1.1 2、2.1、2.1.1……。 1、选题背景:说明本课题应解决的主要问题及应达到的技术要求;简述本设计的指导思想。 2、方案论证(设计理念):说明设计原理(理念)并进行方案选择,阐明为什么要选择这个设计方案以及所采用方案的特点。 3、过程论述:对设计工作的详细表述。要求层次分明、表达确切。 4、结果分析:对研究过程中所获得的主要的数据、现象进行定性或定量分析,得出结论和推论。 5、结论或总结:对整个研究工作进行归纳和综合。 6、设计心得体会。 课程设计说明书(报告)要求文字通顺,语言流畅,无错别字,用A4纸打印并右侧装订。

《计算机控制系统》设计性实验 一、通过设计性实验达到培养学生实际动手能力方法及步骤: 对系统设计方法可以从“拿到题目”到“进行分析”再到“确定解决方案”最后到“具体系统的设计的实现”的整个过程进行全方位的启发。让学生掌握对不同的控制系统设计方法和基本思想,从工程角度对待设计题目,尽量做到全面认识理解工程实际与实验室环境的区别,逐步引入工程思想,提高学生设计技巧和解决实际问题的能力。 1、了解和掌握被控制对象的特性; 2、选择合理的传感器(量程、精度等); 3、计算机控制系统及接口的设计(存储器、键盘、显示); 4、制定先进的、合理的控制算法; 5、结合控制系统的硬件系统对软件进行设计; 6、画出系统硬件、软件框图; 7、系统调试。 二、具体完成成品要求: 1、对传感器、A/D、D/A、中央处理器、显示、键盘、存储器的选型大小等; 2、实现系统硬件原理图用Protel或Proteus、MATLAB软件(框图)仿真设计; 3、达到课题要求的各项功能指标; 4、系统设计文字说明书; 5、按照学号循环向下作以下7个题目。 三、系统控制框图: 控制系统硬件框图

智能风扇控制系统

数理与信息工程学院《单片机原理及应用》期末课程设计 题目:基于单片机的智能电风扇控制系统 专业:物联网运行与管理 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 成绩: 2014年12月

目录 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 (20)

基于单片机的智能电风扇控制系统 数理与信息工程学院电子信息工程041班汪轲 指导教师:余水宝 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——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。

电风扇设计报告

新疆工业高等专科学校 电气与信息工程系课程设计任务书 教研室主任(签名)系(部)主任(签名)年月日

目录 1 Proteus和Keil的使用 (5) 1.1 Proteus的使用 (5) 1.1.1软件打开 (5) 1.1.2工作界面 (5) 1.2 Keil C51 的使用 (6) 1.2.1软件的打开 (6) 1.2.2工作界面 (6) 1.2.3 电风扇实例程序设计 (7) 2.1设计方案特点 (11) 2.2关于AT89C51单片机的介绍 (11) 2.2.1主要特性: (12) 2.2.2管脚说明: (13) 2.2.3.振荡器特性: (14) 总结 (16) 结束语...................错误!未定义书签。参考文献.. (18) 附录 (18)

新疆工业高等专科学校电气与信息工程系 课程设计评定意见 设计题目:电风扇模拟控制系统设计 学生姓名:程浩专业电力系统自动化班级电力09-9(2)班评定意见: 评定成绩:

摘要 本次课程设计通过keilC软件和Proteus软件设计一个电风扇模拟控制系统设计。基于AT89C51芯片实现了用四位数码管实时显示电风扇的工作状态,最高位显示风类:“自然风”显示“1”、“常风”显示“2”、“睡眠风”显示“3”。后3位显示定时时间:动态倒计时显示剩余的定时时间,无定时显示“000”。设计一个“定时”键,用于定时时间长短设置;设置一个“摇头”键用于控制电机摇头。设计过热检测与保护电路,若风扇电机过热,则电机停止转动,电机冷却后电机又恢复转动。最终完成了设计任务。 关键词:AT89C51 keilC软件 Proteus软件

数字电风扇模拟控制系统设计

泉州师范学院 毕业论文(设计)题目数字电风扇模拟控制系统设计 物信学院电子信息科学与技术专业07 级电信班学生姓名卢晗辉学号070303003 指导教师袁放成职称教授 完成日期2011年4月 教务处制

数字电风扇模拟控制系统设计 物信学院电子信息科学与技术专业070303003 卢晗辉 指导老师袁放成教授 【摘要】该数字电风扇模拟控制系统以单片机STC89C52为主控制核心控制风扇功能,通过单片机控制L298N 芯片驱动风扇实现三个档位的转速,温度传感器DS18B20实现温度的采集,并且具有定时功能,液晶LCD1602实现了显示风扇的工作状态、温度、动态倒计时显示剩余的定时时间。文章主要介绍了该数字电风扇模拟控制系统的硬件电路设计和软件设计。 【关键词】数字电风扇模拟系统;单片机STC89C52;风扇功能;LCD显示;

目录 引言........................................................ 错误!未定义书签。 1. 设计指标要求............................................. 错误!未定义书签。2.系统设计................................................. 错误!未定义书签。 2.1直流电机风扇.........................................................4 2.2双全桥功率放大芯片L298N (5) 2.2.1双全桥功率放大芯片L298N介绍 (5) 2.2.2双全桥功率放大芯片L298N工作原理 (5) 2.2.3光电耦合器TLP521芯片介绍...................... 错误!未定义书签。 2.3数字温度计DS18B20 (7) 2.4单片机STC89C52主控制模块......................................................10 2.5LCD显示模块....................................................................12 2.6键盘模块.......................................................................12 2.7直流稳压电源...................................................................12 3. 软件程序设计 (13) 3.1软件设计流程图..................................................................13 3.2占空比.........................................................................13 4. 硬件电路的焊接与调试 (15) 4.1 焊接注意的实现 (15) 4.2 硬件电路的调试 (15) 5. 软件的调试及问题分析 (15) 6设计总结与感受.......................................................................15 7致谢.................................................................................16 参考文献: (17) 附录PCB图...........................................................................19

智能电风扇控制系统设计【开题报告】

毕业论文开题报告 机械设计制造及其自动化 智能电风扇控制系统设计 一、选题的背景和意义 近几年,我国电风扇市场发展迅速,产品产出持续扩张,国家产业政策鼓励电风扇产业向高技术产品方向发展,国内企业新增投资项目投资逐渐增多。投资者对电风扇市场的关注越来越密切,这使得电风扇市场推广策略与营销渠道开发的发展研究需求增大。 随着计算机技术、控制技术、信息技术的快速发展,工业的生产和管理进入了自动化、信息化和智能化时代,智能化已经成为时代发展的需要。基于生产现场和日常生活的实际需要,研究和开发智能电风扇控制具有十分重要的意义。该项目的研究可以应用于工厂自动化、仓库管理、智能玩具和民用服务等领域,可提高劳动生产效率,改善劳动环境。 AT89S52单片机芯片制作的“电风扇定时开关电路”,允许用户随时通过按键开关自行输入设置新的定时时间参数,其范围可在1分钟(最短时间)至999分钟(最长时间)之间任意设置(步进为1分钟),这为用户根据使用的环境温度、自己身体条件、个人爱好等具体情况,适时进行调整设置,选用最合适的定时时间提供了方便。而且在整个定时状态下,电路具有允许用户随时自行选择使用“阵风”或“连续风”的控制功能。具有电路简单、制作容易、设置方便、使用灵活等优点。 本设计来源于在企业学习生活当中的深刻感受,天气开始炎热的时候,人们都会开着电扇入睡,但是往往睡着了都会忘记去关,所以我们可以对电扇进行定时,到了一定时间,电扇就会自动停止工作。而且夏天的晚上总是很容易着凉,所以睡觉的时候就可以根据自己的身体情况改变风速,可以改成阵风或者连续风。所以该作品是为解决此问题而设计的AT89C51单片机风扇控制器。 二、研究目标与主要内容 研究目标:本课题主要是设计一套智能电风扇控制系统,该系统设计以AT89S51单片机为核心控制器,通过DS18B20温度传感器对室内环境温度进行数据采集,单片机对采集到的温度信号进行处理并输出一定占空比的PWM,电风扇随温度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

电风扇模拟控制系统

福建电力职业技术学院 课程设计课程名称:智能仪器 题目:电风扇模拟控制系统设计 专业班次:11(三)建筑电气1 姓名:林毅宾 学号:201128013116 指导教师:张继伟 学期:2012-2013学年第一学期 日期:2014.4

目录 引言 ........................................................................................................................................ I 第一章设计任务 . (1) 1.1 课题内容 (1) 1.2 课题任务 (1) 第二章系统设计方案 (2) 2.1 设计方案特点 (2) 2.1.1 系统的工作原理 (2) 2.1.2 系统的组成 (2) 2.1.3 系统设计框图 (2) 第三章系统硬件设计与软件设计 (3) 3.1 系统硬件设计电路图 (3) 3.1.1 系统复位电路和时钟电路 (4) 3.1.2 AT89C51单片机电源电路 (4) 3.1.3 稳压芯片7805 (4) 3.1.4 集成块74LS245功能 (4) 3.1.5 集成块74LS06功能 (4) 3.1.6 LED显示电路 (4) 3.1.7 直流电机原理 (14) 3.2 系统软件设计 (14) 3.2.1 占空比技术 (14) 3.2.2 程序框图 (14) 3.2.3 电风扇系统控制程序 (6) 3.2.4 系统程序清单 (7) 第四章总结 (8) 参考文献 (9)

引言 电风扇简称电扇,香港称为风扇,日本及韩国称为扇风机,是一种利用电动机驱动扇叶旋转,来达到使空气加速流通的家用电器,主要用于清凉解暑和流通空气。广泛用于家庭、办公室、商店、医院和宾馆等场所。1882年,美国纽约的克罗卡日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊?斯卡茨?霍伊拉,最早发明了商品化的电风扇。 如今的电风扇已一改人们印象中的传统形象,在外观和功能上都更追求个性化,而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能,也被众多的电风扇厂家采用,并增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。这些外观不拘一格并且功能多样的产品,预示了整个电风扇行业的发展趋势。其主要原因:一是风扇和空调的降温效果不同——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。 本课程设计的目的: 1、培养针对课题需要,选择和查阅有关手册、图表及文献资料的自学能力,提高组成系统、编程、调试的动手能力; 2、通过对课题设计方案的分析、选择、比较、熟悉单片机用系统开发、研制的过程,软硬件设计的方法、内容及步骤; 3、巩固、加深和扩大单片机应用的知识面,提高综合及灵活运用所学知识解决工业控制的能力。

智能电风扇控制器设计

智能电风扇控制器设计 序言 传统电风扇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,使家用电器产品趋向于自动化、智能化、环保化和人性化,使得由微机控制的智能电风扇得以出现。 本文介绍了一种基于AT89C52单片机的智能电风扇调速器的设计,该设计主要硬件部分包括AT89C52单片机,温度传感器ds18b20,数模转换DAC0809电路,电机驱动和数码管显示电路,系统可以实现手动调速和自动调速两种模式的切换,在自动工作模式下,系统能够能够根据环境温度实现自动调速;可以通过定时切换键和定时设置键实现系统工作定时,使得在用户需求的定时时间到后系统自动停止工作。 在日常生活中,单片机得到了越来越广泛的应用,本系统采用的AT89C52单片机体积小、重量轻、性价比高,尤其适合应用于小型的自动控制系统中。系统电风扇起停的自动控制,能够解决夏天人们晚上熟睡时,由于夜里温度下降而导致受凉,或者从睡梦中醒来亲自开关电风扇的问题,具有重要的现实意义。 一、设计实验条件及任务

1.1、设计实验条件 单片机实验室 1.2、设计任务 利用DAC0832芯片进行数/模控制,输出的电压经放大后驱动小直流电机的速度进行数字量调节,并显示运行状态DJ-XX和D/ A输出的数字量。巩固所学单片知识,熟悉试验箱的相关功能,熟练掌握Proteus 仿真软件,培养系统设计的思路和科研的兴趣。实现功能如下: ① 系统手动模式及自动模式工作状态切换。 智能电风扇控制器设计 ② 风速设为从高到低9个档位,可由用户通过键盘手动设定。③ 定时控制键实现定时时间设置,可以实现10小时的长定时。 ④ 环境温度检测,并通过数码管显示,自动模式下实现自动转速控制。⑤ 当温度每降低1℃则电风扇风速自动下降一个档位,环境低于21度时,电风扇停止工作。 ⑥ 当温度每升高1℃则电风扇风速自动上升一个档位。环境温度到30度以上时,系统以最大风速工作。 ⑦ 实现数码管友好显示。 二、小直流电机调速控制系统的总体设计方案 2.1、系统硬件总体结构 图2.1系统硬件总体框图 2.2、芯片选择

数字PID控制系统设计(I)

扬州大学能源与动力工程学院课程设计报告 题目:数字PID控制系统设计(I) 课程:计算机控制技术课程设计 专业:电气工程及其自动化 班级: 姓名: 学号:

第一部分 任 务 书

《计算机控制技术》课程设计任务书 一、课题名称 数字PID 控制系统设计(I ) 二、课程设计目的 课程设计是课程教学中的一项重要内容,是达到教学目标的重要环节,是综合性较强的实践教学环节,它对帮助学生全面牢固地掌握课堂教学内容、培养学生的实践和实际动手能力、提高学生全面素质具有很重要的意义。 《计算机控制技术》是一门理论性、实用性和实践性都很强的课程,课程设计环节应占有更加重要的地位。计算机控制技术的课程设计是一个综合运用知识的过程,它需要控制理论、程序设计、硬件电路设计等方面的知识融合。通过课程设计,加深对学生控制算法设计的认识,学会控制算法的实际应用,使学生从整体上了解计算机控制系统的实际组成,掌握计算机控制系统的整体设计方法和设计步骤,编程调试,为从事计算机控制系统的理论设计和系统的调试工作打下基础。 三、课程设计内容 设计以89C51单片机和ADC 、DAC 等电路、由运放电路实现的被控对象构成的计算机单闭环反馈控制系统。 1. 硬件电路设计:89C51最小系统加上模入电路(用ADC0809等)和模出电路(用TLC7528和运放等);由运放实现的被控对象。 2. 控制算法:增量型的PID 控制。 3. 控制算法仿真:在simulink 中建立系统仿真图,编写S-function, 对算法进行仿真。 四、课程设计要求 1. 模入电路能接受双极性电压输入(-5V~+5V ),模出电路能输出双极性电压(-5V~+5V )。 2. 模入电路用两个通道分别采集被控对象的输出和给定信号。 3. 每个同学选择不同的被控对象: 4 4(), ()(0.21) (0.81) G s G s s s s s = = ++ 5 5 (), ()(0.81)(0.31) (0.81)(0.21) G s G s s s s s = = ++++ 5 10 (), ()(1)(0.81) (1)(0.41) G s G s s s s s == ++++ 8 8 (), ()(0.81)(0.41) (0.41)(0.51) G s G s s s s s s s == ++++ 4. PID 参数整定,根据情况可用扩充临界比例度法,扩充响应曲线法等。

智能电风扇控制系统

第六届全国大学生电子设计竞赛征题(湖北赛区) 一、题目 智能电风扇控制系统 二、任务 设计并制作一个智能电风扇控制系统,其示意图如下: 三、要求 1、基本要求 (1)能够分档、连续(或步进)调节电风扇转速,调节范围:0~600转/分钟。 (2)具有普通风、自然风、睡眠风输出功能。 (3)具备定时关机功能。 (4)能通过按键设定输出风的种类、关机时间及调速。 (5)可以切换显示电风扇转速,误差小于1%;输出风的种类;开机工作时间;剩余工作时间;累计工作时间。能够存储当前设定状态。 (6)由于输入电压波动引起转速超过要求的最大值时,应具备限速功能。 (7)具备遥控操作功能,遥控范围不小于5米。 2、发挥部分 (1)电扇输出普通风时,若输入电压有效值在±20%范围内波动时,应保持输出转速恒定,静态误差小于1%。 (2)可以通过键盘任意设定普通风输出时的转速。 (3)当转速设定值和输入电压突变时,采取适当的控制方法以减少超调量及调节时间。

(4)提高输入功率因数,要求不小于0.9。 (5)其他特色与创新(如进一步提高输入功率因素,减低输入电流谐波,提高睡眠风、自然风的舒适度,增加语音提示功能等)。 四、评分意见 五、说明 电风扇用一50W普通风扇 自然风:风扇能吹出忽大忽小的自然风,仿佛大自然的阵阵轻风。 睡眠风:阶梯性减小风速的睡眠风,能顺应人体生理变化,使你即使睡觉也不会因吹风扇着凉而感冒。 六、命题意图及知识范围 本题侧重与控制系统的设计,其内容涵盖了控制、模拟电路、数字电路、单片机和电力电子技术等方面的知识。 本题基本部分虽然要求学生要有一定的知识面,但难度不大,相信大部分参赛学生可以完成。而发挥部分要求学生具有较好的控制理论知识及应用能力。特别是输入功率因素不得小于90%这一要求,用传统的移相斩波调压法是很难达到的,需要用到现代电力电子技术,有一定难度。

电子信息专业论文设计 智能风扇控制器设计

中国网络大学CHINESE NETWORK UNIVERSITY 本科毕业设计(论文) 智能风扇控制器设计 院系名称: 专业: 学生姓名: 学号:123456789 指导老师: 中国网络大学教务处制 20 年03月30日

智能风扇控制器设计 前言 随着人们生活水平及科技水平的不断提高,现在家用电器在款式、功能等方面日益求精,并朝着健康、安全、多功能、节能等方向发展。过去的电器不断的显露出其不足之处。 电风扇曾一度被认为将是空调产品冲击下的淘汰品,其实并非如此。家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场,其主要原因:一是风扇和空调的降温效果不同——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。现在大部分电风扇只有手动调速,加上一个定时器,其功能比较单一,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。如果能使电风扇处于两种不同的工作模式,模式一能对风扇实现手动控制,进行定时设置和档位调节,模式二具有对环境进行检测的功能,根据实时环境温度进行风速自动调节和当房间里面没有人时能自动的关闭电风扇,使风扇处于待机状态,当有人进入时自动开启并启动定时器控制,这样一来就避免了上述的不足。本次设计就是围绕这些方面对现有电风扇进行改进。 1 方案设计与论证 本设计能对风扇实现手动控制,进行定时设置和档位调节,同时具有对环境进行检测的功能,根据实时环境温度进行风速自动调节和当房间里面没有人时能自动的关闭电风扇,使风扇处于待机状态,当有人进入时自动开启并启动定时器控制。 1.1 遥控设计方案与论证 1.1.1 超声波遥控方案 超声波传感器是运用超声波的特质发明出来的一种传感器。超声波的振动频率高于声波,是通过换能晶片在电压的激励下出现振动 而产生的,其有波长短、频率高、方向性好、绕射现象小、可以成为射线定向传播

外文翻译基于单片机的智能电风扇控制系统(外文原文+中文翻译)

外文原文 Single-chip microcomputer 1. the introduction of the singlechip microcomputer The singlechip is one kind of integrated circuit chip, which uses the ultra large-scale technology and has the data-handling capacity (for example arithmetic operation, logic operation, data transfer, interrupt processing) the microprocessor (CPU), random access data-carrier storage (RAM), read-only program memory (ROM), input output circuit (I/O), possibly also includes fixed time the counter, serial passes unguardedly (SCI), demonstration actuation electric circuit (LCD or LED actuation electric circuit), pulse-duration modulation electric circuit (PWM), simulation multichannel switch and A/Electric circuit and so on D switch integrates to together the monolith chip on, constitutes to be smallest the computer system which however consummates. These electric circuits can under the software control accurate, be rapid, highly effective complete the procedure designer preset the duty. From this looked that, singlechip has the function which the microprocessor does not have, it may alone complete the intellectualization control function which the modern industry control requests, this is singlechip biggest characteristic. However singlechip also is different with the single trigger, the chip before the development, it only has the function greatly strengthened ultra large scale integrated circuit, if entrusts with it the specific procedure, it then is youngest, the integrity microcomputer control system, it (PC machine) has the essential difference with the single trigger or the personal computing, singlechip application belongs to the chip level application, needs the user to understand singlechip chip the structure and the command system as well as other integrated circuit application technologies and the system design need theory and technology, with such specific chip design application procedure, thus causes this chip to have the specific function. The different singlechip has the different hardware characteristic and the software characteristic, namely their technical characteristic is different, the hardware characteristic is decided by singlechip chip internal structure, the user must use some kind of singlechip, must understand whether this product does satisfy the characteristic target which the need the function and the application system requests. Here technical characteristic including function characteristic, control characteristic and electrical specification and so on, these information needs to obtain from in theproduction merchant technical manual. The software characteristic is refers to the command system characteristic and the development support environment, the instruction characteristic is singlechip addressing way which we is familiar with, the data

智能温控风扇设计-论文

智能温控风扇设计-论文 智能温控风扇设计 摘要:实现温度控制自动化不仅能够大大提高工业生产的效率~同时还能提高产品质量~减少消耗~因此设计研究高精度、稳定、适用性强的温度控制系统对工业生产发展具有其积极意义。本文介绍了一种智能温度控制风扇的设计方案~其采用AT89S51单片机为控制器核心~通过测量温度的变化来改变风扇的转速从而达到温度控制的目的。同时实现温度采集、温度显示、温度设定等功能。经实验表明~本设计不仅稳定性好~而且温度控制精度高~反应快。 关键字:智能控制,单片机,温度 The design of Intelligent Temperature Control Fan Abstract: Automating temperature control can not only greatly increase the efficiency of production, but also improve the quality of product and reduce the cost. Therefore , a research on high precision、stability、and applicability temperature control system is significant for industry produce. This paper introduces a design of intelligent temperature control fan, which is based on AT89S51 MCU as core controller. It can control the temperature by changing the revolving speed of the fan. And it also includes the function of temperature gathering, temperature display and temperature setting. Experiment shows that the design has a good stability and high precision, and its response time is low. Keywords: Intelligent control; MCU; Temperature 目录

数字控制系统设计 实验报告

自动控制原理实验报告 题目:数字控制系统设计 专业班级:电气工程及其自动化02 学号: 学生姓名: 指导教师: 学院名称:电气信息学院 完成日期: 2012年 5月20日 1.熟悉本实验涉及的部分MATLAB 函数 函数c2d 调用示例 某离散系统如图5.4 所示,利用函数c2d 获取其z 传递函数的程序段及运行结果如图5.5 所示。

图5.4 某离散系统 图5.5 例1 系统z 传递函数的获取及相关程序 函数step、impulse、lsim等可用于离散系统的仿真,其调用方法分别见图5.6、图5.7 和图5.8。 图5.6 函数step 的调用

图 5.7 函数impulse 的调用 图5.8 函数lsim 的调用 2.数字闭环系统的单位阶跃响应 利用本实验所附程序lab5_1.m,求取图5.4 所示系统的单位阶跃响应,并分析改变采样周期的后果。 程序段如下: num=[1]; den=[1 1 0]; sysc=tf(num,den); sysd=c2d(sysc,1,'zoh'); sys=feedback(sysd,[1]); T=[0:1:20]; step(sys,T) 实验结果如下 当T=1时,

当T=2时, 当T=3时,

改变采样周期了,系统的稳定性降低,采样输出不能真实反映实际输出。3.数字控制系统的根轨迹及其参数设计 图5.9 所示数字控制系统中,() () ()() 0.36780.7189 10.3680 z G z z z + = -- , () () 0.3678 0.2400 K z D z z - = + ,其中,参数K待定。试利用本实验所附程序lab5_2.m 选取使该系统稳定的K 值。 图 5.9 某数字控制系统 程序段为 num=[0.3678 0.2644]; den=[1 -0.76 -0.24]; sys=tf(num,den); x=[-1:0.1:1];y=sqrt(1-x.^2); rlocus(sys);grid,hold on plot(x,y,'--',x,-y,'--') 结果如下

电风扇模拟控制系统

单片机技术课程设计 题目风扇模拟控制系统 院系轨道交通学院 专业铁道信号年级 2013级 学生姓名张三李四王五 学号 指导教师罗世民

需求书 题目十一:电风扇模拟控制系统设计★★ 1.用4个LED显示电风扇的工作状态(1,2,3,4四档风力),显示风类:“自然风”、“常风”和“睡眠风”。(20分) 2.设计“自然风”、“常风”和“睡眠风”三个风类键用于设置风类; 设计一个“摇头”键用于控制电机摇头。(20分) 3.设计一个“定时”键,用于定时时间长短设置;(20分) 4*.设计过热检测与保护电路,若电风扇电机过热,则电机停止转动,蜂鸣器报警,电机冷却后电机又恢复转动。 5*. 用LCD作为用户界面显示风扇运行模式等信息。 6@.其他功能(创新部分 10分)

电风扇模拟控制系统设计 通信工程专业 学生张三李四王五指导教师简磊 【摘要】本设计以直流电机控制为基础,基于传感器技术,以单片机控制技术为核心,实现电风扇的智能控制,同时设计采用轻触开关即可具有电风扇的调档功能。使用集成电路LM298N完成电风扇的驱动设计,通过单片机STC89C52的定时器0以及定时器1产生不同占空比的PWM波形控制电风扇电机驱动芯片从而改变电风扇电机的输入电流,最终实现电风扇电机转速调节功能,使得设计更加人性化,更加环保节能。 【关键词】调速功能单片机测温智能控制

目录 任务书 (1) 摘要 (Ⅰ) 目录 (Ⅱ) 引言 (Ⅲ) 一、方案设计 (Ⅳ) 二、硬件电路 (Ⅳ) 2.1电路系统框图 (Ⅳ) 2.2 STC89C52RC最小系统 (Ⅴ) 2.3 按键模块 (Ⅴ) 2.4 LED指示灯模块 (Ⅵ) 2.5电机温度实时测量模块 (Ⅵ) 2.6电机驱动模块 (Ⅵ) 2.7 LCD显示模块 (Ⅶ) 三、软件程序 (Ⅷ) 3.1主函数程序流程图 (Ⅷ) 3.2按键模块接口程序 (Ⅸ) 3.3 LED指示灯接口程序 (Ⅸ) 3.4 电机测温接口程序 (Ⅸ) 3.5 电机驱动接口程序 (Ⅸ) 3.6 LCD显示驱动程序 (Ⅸ) 四、调试结果 (Ⅹ) 五、小结 (Ⅺ) 附录一总电路仿真 (ⅩⅢ) 附录二程序清单 (ⅩⅣ) 附录三元件清单 (ⅩⅤ)

基于单片机的智能风扇控制系统设计说明

基于单片机的智能风扇控制系统设计 摘要:介绍了一种基于单片机的智能风扇控制系统的设计,目的在于解决电扇在实际生活中不合理的使用的现状和在已有电扇上的一些小创新,在设计过程过硬件电路的实际焊接,基本实现了想要实现的功能,通过对该系统的设计,证明该系统的实际可行性,有助于在以后可以开发出此类产品,提髙人们生活质量,节约能源。 关键词:单片机;DS18B20;直流电机;风扇;人体红外;LCD 1602 基金项目:师学院教学研究项目资金。 引言:在我国大学校园里,教室里面安装电扇很普及, 电扇相比较空调而言,节约成本,便于安装,但是通过在大学里的观察和研究发现,电扇的使用存在很多不合理的现象, 经常会出现人走了电扇还开着,或者电扇档位无法根据气温自动调节的现象,电扇在我国的使用围十分广泛,除了大学校园,很多地方都用到了电扇。单片机便宜,功耗低,便于控制,基于此在现有电扇的基础上开发了智能风扇系统,并制作出了硬件,实现了预期的效果,证实了该系统的实际可行性,如果可以得到大量使用,对于目前电扇存在的不合理问题是一个很好的解决方法。

一、系统整体设计 基于单片机的智能风扇控制系统包含温度感应和显示、外部按键设置功能、人体红外感应模块、直流电机PWM调速、蜂鸣器报警、LCD风速等级显示模块,首先在显示功能上使用了数码管和LCD1602分别显示出当前温度和风速等级,显示功能的目的在于增加产品的直观性和合理操作性,便于人们在使用时有可以调节的依据。外部按键实现了设置温度上下限、复位、加减温度的功能,使电扇在没有人为操作的情况下可以按照温度上下限和外部实际温度做出合理的响应,蜂鸣器的作用是为了提醒使用者当前温度髙于温度上限或者低于温度下限,直流电机PWM调速实现了风速级别的调节,通过温度传感器得到的温度,对电机的速度分级调节,以最合理的方式调节电扇的使用,从而达到智能、合理、高效的目的。这些功能使用到的存储、中断、显示、调速都可以用单片机实现,因此选用51单片机作为控制芯片。 二、硬件电路设计 1、最小系统 在设计硬件的时候使用11. 0592MHZ的晶振作复位电路,这样便于在做后面的定时器功能时可以精确定时,12MHZ的晶振在长时间工作下由于初始值不是精确值容易累积误差,产生错误的结果。单片机最小系统的搭建是做硬件的第一步, 时钟电路、复位电路和电源,复位电路在设计时需要满足t二RC〉2us,

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