模拟自然风控制器的制作
电风扇模拟控制系统设计
目录第1章总体设计方案.................................................................. 错误!未定义书签。
1.1设计原理 ................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2设计思路 ................................................................................. 错误!未定义书签。
1.3实验环境 ................................................................................. 错误!未定义书签。
第2章详细设计方案...................................................................... 错误!未定义书签。
2.1主程序设计............................................................................ 错误!未定义书签。
2.2功能模块的设计与实现........................................................ 错误!未定义书签。
第3章结果测试及分析.................................................................. 错误!未定义书签。
3.1结果测试................................................................................ 错误!未定义书签。
模拟自然风控制装置的制作
元件 名称 涤纶 电容 电解 电容 电解 电容 涤纶 电容 涤纶 电容
二极管
稳压管
电源 插头
元件型号 ０．４７ｕＦ／４００Ｖ ２２００ｕＦ，２５Ｖ
２２ｕＦ／６３Ｖ ０．１ｕＦ／４００Ｖ ０ ０１ｕＦ／４００Ｖ
仆Ｊ４００７ ２ＣＷｌ ２２０Ｖ，５Ａ
所有的元器件组装在印制电路板时，ＰＣＢ印制 板电路如图２所示，图中的电机Ｍ和电源的封装采 用的是借用封装的形式，也可采用其它的形式来表 示。只要预留接线端即可。为便于安装，可先通过 ３Ｄ视图看看实物效果图后再进行实物安装。
该模拟自然风控制装置主要由降压、整流滤波 电路、时基电路和双向可控硅组成。如图１所示。
图１中Ｒ４、Ｃｌ为降压电路，ＶＤＩ、Ｃ２组
成半波整流和滤波电路，直流电压由ＶＤ，稳定在 ７Ｖ～８Ｖ左右。ＲＰ、Ｒ３、Ｃ３和Ｕ１构成间接反馈式 无稳态多谐振荡电路。接通电源后．由于Ｃ１两端 电压不能突变，ｕ１⑥脚（②脚）电位＜÷ｖｒｒｒ时电 路置位，Ｕ１③脚输出高电平。ＶＤ，触发导通。电
Ｐｉｎ ７（放电）这个接脚和主要的输出接脚有相 同的电流输出能力。当输出为ＯＮ时为低，对地
为低阻抗，当输出为ＯＦＦ时为高，对地为高阻抗。 Ｐｉｎ ８（Ｖ ４－）这是５５５个计时器ＩＣ的正电源电压
端。
参数功能特性：允许电压在４．５～１８Ｖ，允许电
流３～６ ｍＡ，最大输出电流２２５ｍＡｏ
圆
万方数据 ５２ ＩＩ ２０１ １．Ｏ＇ＩＩ，＾ｎ＾ｎ札ｅｌｅｌ６９．ｃｏｒｎ
可控硅：参数和代换方法。
型号为３ＣＴＳ３，１ Ａ／４００Ｖ。 此设计仅适用于２００Ｗ以下的电风扇。代换方 法为：可控硅允许承受的最大电流应小于电风扇功
率／２２０Ｖ所得的参数值。 ＮＥ５５５：参数及管脚功能。
模拟电风扇控制器的设计与制作
电子产品设计与制作简介：本电子产品为模拟电风扇控制器的设计与制作，在本项目中需要完成温度转换电路的设计、组装和调试；模拟电风扇控制器电路原理图及PCB板的绘制；焊接、组装、调试模拟电风扇控制器；根据电路原理图提供的各模块接口，编写处理器的控制程序使其达到设计要求一、局部电路设计（6分）1、使用提供的555、电阻、电容、可调式电阻器等元器件设计一个温度转换电路，将为模拟电风扇控制器提供温度状态信号。
当超过温度时，上限LED点亮；、2、焊接、调试电路，使电路工作正常。
局部电路设计元件清单序号名称规格数量1 可变电阻10K 22 温度电阻PT100 13 电阻10K 24 电阻100K 25 电阻1K 26 电阻510 27 电组100 28 电容101 29 电容104 28 LED 红 19 集成电路555 1二、原理图的绘制与PCB板的设计（20分）要求：考生在F盘根目录下建立一个文件夹。
文件夹名称为：2011EJ××（2位数字，竞赛队工位号）。
考生的所有文件均保存在该文件夹下。
各文件的主文件名：原理图文件：sch+××原理图元件库文件：slib+××Pcb文件：pcb+××Pcb元件封装库文件：plib+××其中：××为考生工位号的后两位。
如sch96注：如果保存文件的路径不对，则无成绩。
1、在自己建的原理图元件库文件中添加24C02元件原理图封装。
2、在自己建的原理图文件中将模拟电风扇控制器原理图完整的绘制出来，并在原理图下方注明自己的工位号。
3、在自己绘制的元件封装库文件中，添加按键的PCB封装。
4、绘制模拟电风扇控制器的双面电路板。
要求：（1）电路板面积不大于：160mm（长）*150mm（宽）；（2）所有元件均放置在Toplayer;（3）信号线宽不小于10mil，VCC主线宽不小于30mil，接地主线宽不小于30mil；（4）元件布局合理（5）PCB布线完整、合理、美观；（6）在电路板边界外侧注明自己的工位号。
电风扇模拟自然风控制电路的设计
电风扇模拟自然风控制电路的设计作者：董颜旭来源：《中国新通信》 2017年第16期一、系统总体设计本设计决定采用STC 公司的STC89C52 的芯片，它比传统的51 系列单片机芯片更稳定，功能上也更完善，属于低功耗的高效微控制处理器。
以STC89C52 单片机作为电风扇的核心控制单元，利用DS18B20 温度传感器，采集电风扇周围的环境温度，并就所采集到的温度信号与按键设置的上下限温度值加以对比，以期达到控制电风扇风速档位的目的。
此外，借助热释电传感器，对风扇周围是否有人体存在进行检测，当热释电传感器检测到风扇周围没有人体活动时，其它模块会停止发挥作用，电风扇也会自动停止运转；反之，当热释电传感器检测到有人体活动，且利用光敏电阻检测到夜晚光线偏弱时，电风扇便会产生自然风效果。
总体设计方案如下图1 所示：二、系统硬件设计1、温度检测模块。
本次设计使用芯片进行环境温度的检测，通过将所采集到的温度信号接入5V 的直流电压DS18B20，再接入STC89C52 单片机的P1.3 口，经处理后能够实现电风扇转速的自动调节。
2、人体检测模块。
人体检测模块涵盖两部分内容，一方面为BISS0001 热释电传感器模块，另一方面为反相器。
其中，利用热释电传感器检测风扇周围是否有人体存在，并将所检测到的数字信号经过反相器反相后，向STC89C52 单片机的P1.1 口输入，此时，低电平有效。
一般情况下，人体检测模块所使用的BISS0001 热释电传感器其检测范围在7m 以内，倘若人体走出检测范围的时间大于1 分钟或者在某一固定检测区域内一动不动的站立一分钟以上时间，那么电风扇会自动待机，保持节能；当然，考虑到用户晚上进入深睡眠后，热释电传感器检测不到有人体活动，会停止工作，因而用户可以自行选择关闭节能功能。
3、光线检测模块。
光线检测模块主要包括光敏电阻、1K 电位器、56K 电阻、LM324 电压比较器四部分内容，其中，光敏电阻在电风扇模拟自然风电路的设计过程中发挥着检测光线强度的作用。
家用风扇控制器的设计与实现
家用风扇控制器的设计与实现一、实验目的１．实现对步进电机的控制来模拟风扇控制器。
２．掌握微机硬件和软件的综合设计方法。
二、实验内容与要求设计并制作一个家用风扇控制器。
1．用六个发光二极管，指示风速强、中、弱，类型为睡眠、自然和正常。
2．处于主菜单状态时，有下列选项：(1) 直接默认状态运行，默认状态为：风速-“弱”，类型-“正常”。
(2) 进入风速子菜单界面，修改风速。
(3) 进入类型子菜单界面，修改风的类型。
4. 风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。
5. 类型的不同选择，分别为：(1) 正常电扇连续运转；(2) 自然电扇模拟自然风，即转4s，停8s；(3) 睡眠电扇慢转，产生轻柔的微风，运转8s，停转8s；6. 按照风速与类型的设置输出相应的控制信号。
三、实验报告要求１．设计目的和内容２．总体设计３．硬件设计：原理图（接线图）及简要说明４．软件设计框图及程序清单５．设计结果和体会（包括遇到的问题及解决的方法）四、总体设计1．8253定时/计数器通道0定时控制步进速度，通道2和3定时电机的转停时间，8255的PA0控制步进电机的转停。
2．8255 的C口输出控制脉冲，经74452电路驱动电路。
B口输出控制LED显示风扇当前的状态。
五、硬件设计由于本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器，所以电路是在步进电机控制系统的电路作了一些修改。
除利用了PC机本身资源外（如中断资源），还利用了平台上的8253计数/定时器、8255并行接口单元，LED指示灯电路等，再加上电机的驱动电路，便构成以风扇电机控制电路。
硬件原理图如图1：图1 硬件原理图六、软件设计本设计通过软件编程使8253通道0输出定时信号申请中断，CPU发出命令由8255的下C口输出脉宽信号来控制步进电机的走步。
8253的定时时间决定了电机转动的快慢。
电机的转动和停止则是通过8255的PA0端子输出高低电平来继续或暂停8253通道0的计数从而控制中断申请来实现的。
电风扇模拟自然风控制器(二)doc
电风扇模拟自然风控制器（二）本例介绍的模拟自然风控制器，可以控制风扇电动机，使其有规律地时转时停，从而产生阵阵的模拟自然风。
电路工作原理该模拟自然风控制器电路由电源电路和控制电路组成，如下图所示。
交流220V电压经电源变压器T降压、整流二极管VDl～VD4整流和稳压集成电路ICl稳压后，在滤波电容器C1两端产生+12V(Vcc)电压，作为时基集成电路IC2的工作电压。
IC2的2脚为触发输入端，其触发电平为Vcc／3，当该脚电压低于Vcc／3时，IC2的3脚(输出端)变为高电平。
IC2的6脚为阈值输入端，其阈值电平为2Vcc／3，当该脚输入电压大于2Vcc／3时，IC2的3脚变为低电平。
该控制电路将IC2的2脚与6脚连接在一起，与地之间并接一只充电电容器O。
接通电源后，Vcc电压经电阻器R1和电位器RP向C2充电，当C2两端电压上升至2Vcc／3时，IC2的3脚变为低电平，晶闸管VT截止，风扇电动机M停转。
电动机M停转后，C2通过电位器RP对IC2的7脚放电，使IC2的2脚电压下降，当该脚电压降至Vcc／3时，IC2的3脚变为高电平，使晶闸管VT受触发而导通，风扇电动机M又通电运转。
C2如此不断地充电和放电，使风扇电动机M时转时停，从而产生模拟自然风。
元器件选择T选用5W、二次电压为15V的电源变压器。
VDl／VD4选用1N4007硅整流二极管。
ICl选用LM7812三端集成稳压器；IC2选用NE555时基集成电路。
VT选用3A、400V的晶闸管。
R1～R3选用1／4W碳膜电阻器。
C1、C2选用耐压值为16V的电解电容器；C3、C4选用涤纶电容器或独石电容器。
RP选用小型膜式电位器。
变压器体积、重量大，造价高，图（1）电路是用电容降压方式供电的模拟自然风控制器电路原理图。
图（2）为对应的刻制线路板图，制作时注意用电安全。
工作原理不再与上述电路相同，在此不再详述。
基于单片机的电风扇模拟自然风控制器设计
本科毕业设计（论文）基于单片机的电风扇模拟自然风控制器设计学院电子信息工程学院专业电气工程及其自动化年级班别13电气工程及其自动化学号*************学生姓名胡长新2017年3月21日摘要随着社会的不断发展，科技的不断进步，人们对于电风扇的选择也变得更苛刻了，面临着强大的竞争力，电风扇想要在市场上取得一席之地就必须变得更加人性化，更加智能化。
因此，模拟自然风的电风扇就会越来越被重视，从而被广泛的应用。
本文设计的是基于单片机的电风扇模拟自然风控制器，通过使用STC12C5A60S2单片机来输出PWM波，并由两个BTS7960芯片组成一个H桥驱动电路来驱动电风扇电机转动。
该设计能够实现控制风扇的扇叶由停止→慢慢转动→快速转动→慢速转动→停止进行这种周期性的转动，而且能够对这个周期的时间进行调节。
这样风扇就可以模拟成自然风了，给人们带来了更好的舒适感。
关键词：单片机；PWM波；H桥驱动电路；模拟自然风AbstractWith the continuous development of society, the progress of science and technology, people's choice for electric fan has become more severe, facing strong competition, the electric fan to make a space for one person in the market must become more humane, more intelligent. Therefore, the simulation of natural wind fans will be more and more attention, which is widely used. This paper is the design of MCU simulation natural wind controller for electric fan based on STC12C5A60S2 MCU by using PWM wave output, and by two BTS7970 chip is composed of a H bridge driving circuit to drive the electric fan motor rotation. The design of the utility model can realize the control of the fan blade from the stop to the slow rotation, the fast rotation, the slow rotation and the periodic rotation, and can adjust the time of the cycle. So that the fan can simulate the natural wind, to bring people a better sense of comfort.Key words: single chip；PWM wave；H bridge driver circuit；simulation of natural wind目录1.绪论 (1)1.1 选题的依据和意义 (1)1.2 本设计需实现的功能 (1)2.系统设计总体方案 (2)2.1风扇的功能需求分析 (2)2.2 系统方案论证 (2)2.2.1 电机调速控制方案 (2)2.2.2显示功能方案 (2)2.3 系统整体结构框图 (3)3.系统硬件设计 (4)3.1 STC12C5A60S2单片机系统的硬件设计 (4)3.1.1 STC12C5A60S2单片机详情 (4)3.1.2单片机晶振与复位电路设计 (5)3.1.3单片机电源电路设计 (5)3.2键盘电路设计 (6)3.3 LCD显示电路设计 (7)3.4风扇电机驱动电路与调速电路设计 (8)4.系统软件设计 (12)4.1 开发工具概述 (12)4.2 系统主程序设计 (12)4.3初始化程序设计 (1)4.4 按键子程序设计 (1)4.5 LCD显示屏子程序设计 (2)5.系统调试 (3)5.1 单片机最小系统调试 (3)5.2 PWM调试 (3)5.3 屏幕显示调试 (4)6.总结 (5)致谢 (6)参考文献 (7)附录一：系统原理图 (8)附录二：程序代码 (10)1.绪论1.1 选题的依据和意义风扇的起源可以追溯到1830年，有一个美国人叫James Byron，他无意中在钟表的构造中发现，可以使扇叶如钟表运转的方式一直转动，这样就可以产生风，如此世界上第一台风扇就此诞生。
模拟自然风风机控制系统设计
模拟自然风风机控制系统设计杨义强;付晶;宋仲康;汤馥源;陈怡【摘要】为了检验旋翼无人机巡检系统抗风能力,搭建抗风试验场模拟自然风. 重点阐述了敞开式风场环境中风机与风管控制机构参数计算过程、模拟自然风方法及风速控制算法. 仿真验证了风速控制算法的合理性,并简述了嵌入式控制器作为试验场控制装置的优点及其设计方法. 通过该设计实现了检验旋翼无人机巡检系统抗风能力高低的目的.%In order to examine the wind resistance ability of the rotorcraft Uav inspection system, the wind resistance test e-quipment was designed to simulate the natural wind.This article introduces the centrifugal fan system and the construction of duct and its control device, then the methods to simulate the natural wind and the wind-speed control arithmetics were studied.In the following part, it described the rationality of control arithmetics depend on the simulation results.Finally, the reason to choose the embedded controller and its design were illustrated.All the above combined to the wind resistance test equipment.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2016(038)001【总页数】5页(P131-135)【关键词】风机系统;模拟自然风;风速控制算法;控制机构【作者】杨义强;付晶;宋仲康;汤馥源;陈怡【作者单位】武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;中国电力科学研究院,湖北武汉 430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;中国电力科学研究院,湖北武汉 430070【正文语种】中文【中图分类】TP29近几年来，随着特高压输电线路的建设及巡检技术手段的发展，电力检修中输电线路旋翼无人机巡检系统因携带方便、工作高效得到越来越广泛应用。
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内蒙古师范大学计算机与信息工程学院《电子工艺实训》课程设计报告
实用模拟自然风控制器的制作
计算机与信息工程学院 2013级计科班娄心玲 20131104765
指导老师张鹏举张悦宁老师
摘要本文通过介绍时基电路NE555和晶闸管的特性及应用，以及NE555和晶闸管构成的模拟自然风控制器工作原理，通过本次实训课程进一步熟悉电子电路的装配、调试、检验方法。
关键词时基电路NE555;双向晶闸管;模拟自然风控制器
1.设计任务及主要技术指标和要求
1.1设计任务
1) 了解时基电路NE555和双向晶闸管的特性及应用
2) 掌握NE555和顺双向晶闸管构成的模拟自然风控制器工作原理
3) 通过本次实训课,进一步熟悉电子电路的装配、调试、检验方法
4）焊铁的正确使用，吸锡器的正确使用，剥线钳的正确使用
1.2 主要技术指标和要求
要求输出周期性波形；接通电源，代替电风扇接入电路的小灯泡缓缓变亮，然后亮度持续一段时间，缓缓变暗，一段时间后，暗掉的小灯泡再次变亮，周期性的循环上述过程，调节滑动变阻器RP，可改变明暗之间的时间长度。
2．电路组成及工作原理
模拟自然风控制器工作原理图（2-1）
2.1 电路组成
1）降压电路：通过R1与C1并联实际上是通过容抗限流，而电容器实际上起到了限制电流和动态分配电容器和负载的角色。
2）双向晶闸管：
双向晶闸管是由N-P-N-P-N五层半导体材料制成的，对外也引出三个电极，其结构如图所示。
双向晶闸管相当于两个单向晶闸管的反向并联，但只有一个控制极。
双向晶闸管与单向晶闸管一样，也具有触发控制特性。
不过，它的触发控制特性与单向晶闸管有很大的不同，这就是无论在阳极和阴极间接人何种极性的电压，只要在它的控制极上加上一个触发脉冲，也不管这个脉冲是什么极性的,都可以便双向晶闸管导通。
由于双向晶闸管在阳、阴极间接任何极性的工作电压都可以实现触发控制，因此双向晶闸管的主电极也就没有阳极、阴极之分，通常把这两个主电极称为T1电极和T2电极，将接在P型半导体材料上的主电极称为T1电极，将接在N型半导体材料上的电极称为T2电极。
由于双向晶闸管的两个主电极没有正负之分，所以它的参数中也就没有正向峰值电压与反同峰值电压之分，而只用一个最大峰值电压，双向晶闸管的其他参数则和单向晶闸管相同。
双向晶闸管的结构及电路如图（1）所示
双向晶闸管的伏安特性曲线具有对称性，如图（2）所示。
图（1）图（2）
3）时基电路NE555：
如上图A、B所示，1 脚为地。
2 脚为触发输入端；3 脚为输出端，输出的电平状态受触发器控制，而触发器受上比较器6 脚和下比较器2 脚的控制。
当触发器接受上比较器A1 从R 脚输入的高电平时，触发器被置于复位状态，3 脚输出低电平；2 脚和6 脚是互补的，2 脚只对低电平起作用，高电平对它不起作用，即电压小于1Ucc/3，此时3 脚输出高电平。
6 脚为阈值端，只对高电平起作用，低电平对它不起作用，即输入电压大于2 Ucc/3，称高触发端，3 脚输出低电平，但有一个先决条件，即2 脚电位必须大于1Ucc/3 时才有效。
3 脚在高电位接近电源电压Ucc，输出电流最大可打200mA。
4 脚是复位端，当4 脚电位小于0.4V 时，不管2、6 脚状态如何，输出端3 脚都输出低电平。
5 脚是控制端。
7 脚称放电端，与3 脚输出同步，输出电平一致，但7 脚并不输出电流，所以3脚称为实高（或低）、7脚称为虚高
4）反馈式无稳态多谐振荡电路：
接通电源后，电源VDD通过R1和R2对电容C充电，当Uc<1/3VDD时，振荡器
输出Vo=1,放电管截止，当Uc充电到≧2/3VDD后，振荡器输出Vo翻转成0，此时放电管导通，释放电段（DIS）接地，电容C通过R2对地放电，使Uc下降。
当Uc 下降到≦1/3VDD后，振荡器输出Vo又翻转成1，此时放电管又截止，使放电端（DIS）不接地，电源VDD通过R1和R2 又对电容C充电，又使Uc从1/3VDD触发器又发生翻转，如此周而复始，从而在输出端Vo得到连续变化的振荡脉冲波形。
2.2工作原理：模拟自然风控制器电路工作原理如图2-1所示，图中R1、C1构降压电路,VD1,C2组成半波整流和滤波电路,直流电压由VD2稳定在7V～8V左右，RP、R3、C3和IC构成间接反馈式无稳态多谐振荡电路。
接通电源后，由于C3两端电压不能突变，IC⑥脚、②脚电位≤1/3Vcc，电路置位，③脚输出高电平，VTH触发导通，电扇运转，随着C3两端电位的升高，达到2/3Vcc时，电路翻转，③脚输出低电平，C3两端电压通过⑦脚内部放电，电扇停止运转。
调节RP可改变C3充放电的时间常数，从而改变③脚输出触发脉冲宽度，以控制双向晶闸管VTH的导通时间。
C5、R5是减小VTH每次导通时对负载的冲击电流。
4.设计所用器材
4.1万用表
4.2 组装焊接工具
4.3 元器件的配置见下表
5.实验制作和调试
5.1 制作
1）检查各个试验元器件是否损坏,如有损坏,和老师更换好的实验器材,用万用表检查电阻阻值是否和要求相同,用万用表检测二极管的导通方向。
2）按照原理图所示，将各元器件正确插入导线板的插孔中，检查是否有误，在没有错误的情况下，焊接电路。
3）检查电路板背面是否有虚焊、搭焊、和散锡。
5.2 调试
在电路无错的情况下，接通电源后，连同示波器，观察示波器上输出的波形，并且观察小灯泡的亮度情况与变换规律。
6．小结
在这次实验中，电阻R4烧坏两次，时基电路NE555烧坏过一次，通过反复检查，第一次电阻R4烧坏的原因是因为电阻没有辨别清楚，错将64KΩ当作220KΩ接入电路，导致降压电路的电压并为降到电路所能接受的电压，从而导致电路电流过大，将电阻R4烧坏，第二次烧坏电阻和时基电路的原因是因为电路短路，所以烧坏电器元件。
通过这次试训课程，我深刻的记住了，实验之前一定要检查元器件的好坏，实
验过程中，一定要以严谨的态度对待实验过程中出现的每一个问题。
最后，要特别感谢张悦宁老师对我们这组实验的帮助与鼓励。
7．参考文献
[1].人力资源和社会保障部教材办公室组织写. 数字电路基础 .中国劳动社会保障出版社
[2]. 林红.《模拟电路基础》.清华大学出版社出版的书籍.2007年
[3].《双向晶闸管的结构及工作原理》
/view/489ee91ccbff121dd368388.html
[4].《时基电路NE555中文详解》
/view/12994c5716fc700abb68fcfc.html
内蒙古师范大学计算机与信息工程学院
课程设计评价记录。