基于单片机的智能电风扇控制系统毕业设计论文(编辑修改稿)

基于单片机的智能电风扇控制系统毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

第 11 页 V=πDn103 （ 1） 公式（ 1）中， V 为扇叶最大圆周上的线速度 (m/min),D 为扇中的最大顶端扫出圆的直径 (mm)， n 为电风扇的最高转速 (r/min)。 代入数据求得 n5≤ 1555r/min,取 n5=1250 r/： %70%1 0 0  最高调速档的转速 最低调速档的转速调速比 取 n1=875r/min。 则可得出五个档位的转速值： n1=875r/min， n2=980r/min， n3=1063r/min， n4=1150 r/min， n5=1250r/min 又由于负载上电压的有效值 u0=u1     2 2s in （ 2） 公式（ 2）中， u1 为输入交流电压的有效值， α为控制角。 解得： (1) 当 α5=0176。 时， t=0ms； (2) 当 α4=176。 时， t=； (3) 当 α3=176。 时， t=； (4) 当 α2=176。 时， t=； (5) 当 α1=176。 时， t=。 上述计算出的是控制角和触发时间，当检测到过零点时，按照所求得的触发时间延时发脉冲，便可实现预期转速。 电机控制模块设计 本模块电路中采用了过零双向可控硅型光耦 MOC3041M,集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身 ,避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷 ,简化了输出通道隔离 2 驱动电路的结构。 所设计的可控硅触发电路原理图见图 3。 其中 RL即为电机负载，其工作原理是 :单片机响应用户的参数设置 ,在 I/O 口输出一个高电平 , 经反向器反向后 , 送出一个低电平 ,使光电耦合 器导通 ,同时触发双向可控 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 12 页 硅 , 使工作电路导通工作。 给定时间内 ,负载得到的功率为 : UINnP (3) 公式中 :P 为负载得到的功率（ kW）。 n 为给定时间内可控硅导通的正弦波个数。 N为给定时间内交流正弦波的总个数。 U为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值（ V）。 I 为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效值（ A）。 由式(3) 可知 ,当 U,I,N 为定值时 ,只要改变 n值的大小即可控制功率的输出 ,从而达到调节电 机转速的目的。 图 33 电机控制原理图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 13 页 第 4 章 软件设计 本系统的运行程序采用 C 语言编写，采用模块化设计 ，整体程序由主程序和显示、键盘扫描、红外线接收以及电机控制等子程序模块组成。 主程序 在主程序进行初始化后，开始反复检测各模块相关部分的缓冲区的标志，如果缓冲区置位，说明相应的数据需要处理，然后主程序调用相应的处理子模块。 如图 7所示。 图 41 主程序模块流程图 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 14 页 数字温度传感器模块和显示子模块 如图 8 所示，主机控制 DS18B20 数字温度传感器 完成温度转换工作必须经过三个步骤：初 始化、 ROM 操作指令、存储器操作指令。 单片机所用的系统频率为 12MHz。 图 42 数字温度传感器模块程序流程图 根据 DS18B20 数字温度传感器进行 初始化时序、读时序和写时序分别可编写 3 个子程序：初始化子程序、写子程序、读子程序。 DS18B20 芯片功能命令表如下： 表 41 DS18B20 功能命令表 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 15 页 命令 说明 协议 READ ROM 读取激光 ROM64 位 33H MATCH ROM 匹配 ROM 55H SKIP ROM 跳过 ROM CCH SEARCH ROM 搜索 ROM F0H ALARM SEARCH 告警搜索 ECH WRITE SCRATCHPAD 把字节写入暂存器的地址 2和 3 4EH READ SCRATCHPAD 读取暂存器和 CRC 字节 BEH COPY SCRATCHPAD 把暂存器内容拷贝到非易失性存储器中 48H CONVERT T 开始温度转换 44H RECALL E2 把非易失性存储器中的值召回暂存器 B8H READ POWER SUPPLY 读电源供电方式： 0为寄生电源， 1为外电源 B4H 电机调速与控制子模块 本模块采用双向可控硅过零触 发方式，由单片机控制双向可控硅的通断，通过改变每个控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波信号的个数来调节负载功率，进而达到调速的目的。 因为 INT0 信号反映工频电压过零时刻，所以只要在外中断 0的中断服务程序中完成控制门的开启与关闭，并利用中断服务次数对控制量 n进行计数和判断，即每中断一次，对 n进行减 1 计数，如果 n不等于 0，保持控制电平为“ 1”，继续打开控制门；如 n=0，则使控制电平复位为“ 0”，关闭控制门，使可控硅过零触发脉冲不再通过。 这样就可以按照控制处理得到的控制量的要求，实现可控硅的过零控制，从而达到 按控制量控制的效果，实现速度可调。 （ 1）中断服务程序：执行中断服务程序时，首先保护现场， INT0 中断标志置位，禁止主程序修改工作参数，然后开始减 1 计数，判断是否关断可控硅，最后 INT0 中断标志位清零，还原初始化数据，恢复现场，中断返回。 （设 1秒钟通过波形数 N=100） （ 2）回路控制执行程序：主回路控制执行程序的任务是初始化数据存储单元，确定电机工作参数 nmin/nmax，并将其换算成“有效过零脉冲”的个数；确定中断优先级、 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 16 页 图 43 电机控制模块中断响应流程图 为了保证正弦波的完整，工频过零同步 中断 INT0 确定为高一级的中断源。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 17 页 总 结 本系统以 STC89C52 单片机为核心，单片机主要完成对外界环境温度信号的采集、处理、显示等功能。 用 Altium Designer 6 软件绘制电路原理图和 PCB 电路印刷板图，由 Protues 软件进行访真测试，利用 MCS51 C 语言编制。 运行程序该系统的主要特点是 : （ 1)适用性强，用户只需对界面参数进行设置并启动系统正常运行便可满足不同用户对最适合温度的要求，实现对最适温度的实时监控。 （ 2)随时可以根据软件编写新的功能加入产品。 操作界面可扩展性强，只要稍加改 变，即可增加其他按键的使用功能。 本系统温度控制采用 DS18B20 数字温度传感器作为感温元件。 可控硅串接在电源与负载电风扇，借改变定周期内可控硅的导通与截止时间之比来实现调速功能，其设计完使用方便就，适应人们睡办公等不同场合的使用。 基于 STC89C52 单片机所设计与研制的电风扇智能调速系统，造价低且具有稳定性高、性能优越、节约电能等优点，在夜间无需定时，同样能给人们带来更多的方便。 本设计在模拟检测中运行较好，但采样据不太稳定。 功能上的缺憾是对于两个档之间的临界温度处理不好，并且档位太少 ,还有待改进。 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 18 页 参考文献 [1] 曹巧媛 .单片机原理及应用 .北京：电子工业出版社， [2] 王伦 .电风扇原理与维修技术 [M].北京：新时代出版社， 1999 [3] 张毅刚 .新编 MCS51 单片机应用设计 .哈尔滨工业大学出版社， 20xx,10 [4] 梁廷贵、王裕琛 .可控硅触发电路语音电路分册 [M].北京：科学技术文献出版社， 20xx 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 19 页 附录 1 主要程序代码 主要程序代码及说明（见注释语句）如下： 数字温度传感器模块和显示子模块程序 : include //调用单片机头文件 define uchar unsigned char //无符号字符型 宏定义 变量范围 0~255 define uint unsigned int //无符号整型 宏定义 变量范围 0~65535 include //数码管段选定义 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ucharcodesmg_du[]={0x28,0xee,0x42,0x52,0xe5,0xa8,0x41,0xe7,0x20,0xa0, 0x60,0x25,0x39,0x26,0x31,0x71,0xff}。 //断码 //数码管位选定义 uchar code smg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f}。 uchar dis_smg[8] = {0x28,0xee,0x32,0xa2,0xe4,0x92,0x82,0xf8}。 uchar smg_i = 3。 //显示数码管的个位数 sbit dq = P2^4。 //18b20 IO 口的定义 bit flag_lj_en。 //按键连加使能 bit flag_lj_3_en。 //按键连 3 次连加后使能 加的数就越大了 uchar key_time,key_value。 //用做连加的中间变量 bit key_500ms。 sbit pwm = P2^3。 uchar f_pwm_l。 //越小越暗 四川信息职业技术学院毕业设计说明书 第 20 页 uint temperature。 // bit flag_300ms。 uchar menu_1。 //菜单设计的变量 uint t_high = 300,t_low = 100。 //温度上下限报警值 /********************1ms 延时函数 *************************/ void delay_1ms(uint q) { uint i,j。 for(i=0。 iq。 i++) for(j=0。