基于單片機的智能電風扇的設計(畢業論文)

基于單片機的智能電風扇的設計

摘要

本設計主要實現的功能是，使電風扇分為可切換的手動檔和自動檔，手動檔下分為低速、中速、高速三檔，自動檔下可自主設置溫度值，通過溫度傳感器采集并顯示周圍環境溫度及設置溫度，并依據設定好的溫度自動調整風扇的轉速，實現風扇的智能化。主要采用直流電機PWM調速系統以AT89C51為控制核心，由命令輸入模塊、LCD顯示模塊及電機驅動模塊等組成。

關鍵字：直流電機、PWM、單片機

一、系統方案的設計與分析

1系統的總體框圖

對于單片機中央處理系統的方案設計，根據要求，我們可以選用具有4KB片內E2PROM的AT89C51單片機作為中央處理器。作為整個控制系統的核心，AT89C51內部已包含了定時器、程序存儲器、數據存儲器等硬件，其硬件能符合整個控制系統的要求，不需要外接其他存儲器芯片和定時器件，方便地構成一個最小系統。整個系統結構緊湊，抗干擾能力強，性價比高。

2方案的論證與選擇

2.1輸入模塊的論證與選擇

方案一：獨立式鍵盤。特點是硬件結構簡單，編程容易，但是占用的I/O口比較多。

方案二：矩陣式鍵盤。特點是硬件結構復雜，編程復雜，對于按鍵較多的時候可以節省I/O口。

綜上兩方案，本設計選擇方案一。

2.2顯示模塊的論證與選擇

方案一、數碼管顯示，特點是耗電少，成本低、壽命長、故障少、可視距離遠，但只能顯示數字和字母。

方案二、LCD1602顯示，特點是體積小、功耗低、顯示內容豐富，是單片機中常用的信息顯示模塊。

綜上兩方案，本設計選擇方案二。

3理論分析與計算

3.1 PWM調速原理

基于單片機類由軟件來實現：在PWM調速系統中占空比D是一個重要的參數。在電源電壓U不變的情況下，電樞電壓的平均值取決于占空比D大小，改變D的值可以改變電樞端電壓的平均值從而達到調速的目的。改變占空比D的值有三種方法：

定寬調頻法：保持1t不變，只改變t，這樣使周期或頻率也隨之改變。

調寬定頻法：保持t不變，只改變1t，這樣使周期或頻率也隨之改變。

定頻調寬法：保持周期T或頻率不變，同時改變1t和t。

前兩種方法在調速時改變了控制脈沖的周期或頻率，當控制脈沖的頻率與系統固有頻率接近時，將會引起振蕩，因此常采用定頻調寬法來改變占空比從而改變直流電動機電樞兩端電壓。利用單片機的定時計數器外加軟件延時等方式來實現脈寬的自由調整。此種方式可簡化硬件電路、操作性等優點。

二 硬件電路設計

1 控制系統

單片機AT89C51

AT89C51是一種帶4K字節FLASH 存儲器，帶2K字節閃存可編程可擦除只讀存儲器的單片機。128字節內部RAM，32 個I/O 口線，兩個16位定時/計數器，一個5向量兩級中斷結構，一個全雙工串行通信口，片內振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51可降至0Hz的靜態邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時/計數器，串行通信口及中斷系統繼續工作。掉電方式保存RAM中的內容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個硬件復位。

2、驅動模塊

直流電機驅動芯片L298

L298可接受標準TTL邏輯電平信號VSS，VSS可接4．5～7?V電壓。4腳VS接電源電壓，VS電壓范圍VIH為＋2．5～46?V。輸出電流可達2．5?A，可驅動電感性負載。1腳和15腳下管的發射極分別單獨引出以便接入電流采樣電阻，形成電流傳感信號。L298可驅動2個電動機，OUT1，OUT2和OUT3，OUT4之間可分別接電動機。5，7，10，12腳接輸入控制電平，控制電機的正反轉。EnA，EnB接控制使能端，控制電機的停轉。

3 顯示模塊

LCD1602顯示模塊

工業字符型液晶，能夠同時顯示16x02即32個字符是一種專門用來顯示字母、數字、符號等的點陣型液晶模塊。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形。

特性：3.3V或5V工作電壓，對比度可調、內含復位電路，提供各種控制命令,如：清屏、字符閃爍、光標閃爍、顯示移位等多種功能，有80字節顯示數據存儲器 DDRAM,內建有192個5X7點陣字型的字符發生器CGRAM，8個可由用戶自定義的5X7的字符發生器CGRAM。

特點：微功耗、體積小、顯示內容豐富、超薄輕巧，常用在袖珍式儀表和低功耗應用系統中。

4、溫度處理

DSl820數字溫度計提供9位(二進制)溫度讀數指示器件的溫度信息經過單線接口送?入DSl820或從DSl820送出因此從主機CPU到DSl820僅需一條線(和地線)DSl820的電源可以由數據線本身提供而不需要外部電源。DS18B20 的溫度檢測與

總結

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