基于单片机的智能风扇控制系统学士学位论文Word下载.docx
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随着现代信息技术的飞速发展,温度测量控制系统在工业、农业及人们的日常生活中扮演着一个越来越重要的角色,它对人们的生活具有很大的影响,所以温度采集控制系统的设计与研究有十分重要的意义。
近年来,电风扇增设了各种新功能,既彰显了个性,也在无形中提高了档次。
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。
从此目的出发,本文介绍了一种基于AT89C51单片机的电风扇智能调速器的设计,该设计以AT89C51控制器为核心,巧妙利用温度传感器电路,及时而准确的采集环境温度,利用双向晶闸管对电机进行无级调速,把智能控制技术用于家用电器的控制中,用人体周围的环境温度对风扇进行温控。
关键字:
电风扇,单片机,温度传感器,数码管
Smartfancontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputer
Author:
Yangwanli
Tutor:
Hehongli
Abstract
Withtherapiddevelopmentofmoderninformationtechnology,temperaturemeasuringcontrolsystemplayanincreasinglyimportantroleinindustry,agricultureandPeople'
sDailylife.Ithasagreatinfluenceonpeople'
slives,sothedesignofthecontrolsystemoftemperatureacquisitionandresearchhastheveryvitalsignificance.
Inrecentyears,Electricfansaddedlotsofnewfeatures.Itdoesn’trevealtheindividualcharacter,butinvirtuallyitalsoimprovesthelevel.Theautomaticcontroloffan’sstartandstopcansolvetheproblemwhichwhenpeoplearesleepingatnightinsummer,duetotemperaturedropandleadtocatchcoldatnight,orwakingfromsleeptoswitchelectricfan,soithasimportantpracticalsignificance.Therefore,thepaperintroducesthedesignofelectricfanintelligentgovernorbasedonAT89C51.ThedesignusesAT89C51controllerasthecore,skillfullyusingtemperaturesensorcircuittimelyandaccuratelytocollectenvironmenttemperature,andusingthetwo-waythyristortosteplessspeedregulationofmotor.Theintelligentcontroltechnologyisusedinhomeappliancescontrol,andusesthehumanbodyenvironmenttemperaturetorealizethecontroloftemperatureoffan.
Keywords:
Fan,Singlechipmicrocomputer,Thetemperaturesensor,Nixietube
目录
1绪论1
2芯片介绍2
2.1AT89C51单片机介绍2
2.2温度传感器DS18B20介绍5
3硬件电路及系统原理分析8
3.1系统总体设计8
3.2功能描述8
3.3单片机最小系统电路10
3.4键盘控制电路11
3.5数码管显示电路12
3.6电机调速电路13
3.6.1电机调速原理13
3.6.2电机控制模块设计14
3.7报警电路15
4控制器软件设计16
4.1主程序16
4.2温度传感器模块17
4.3电机调速与控制子模块18
5仿真结果20
结论23
致谢24
参考文献25
附录26
1绪论
随着空调在日常生活中的普遍应用,很容易想到电风扇会成为空调的社会淘汰品,其实经过市场的考验和证实,事实并非如此。
虽然空调产品仍然具有很强大的生命力,但是电风扇在市场的验证下也显示着它的市场优势,并且其销售在不停的复苏中具有强大的发展空间。
据市场调查,电风扇的不停复苏主要在于以下三个方面:
一是电风扇虽然没有空调机的强大的制冷功能,但电风扇是直接取风,风力更加温和,比较适合老年人、儿童以及体质虚弱的人使用[1]。
二是电风扇经过多年的市场使用,较符合人们的使用习惯,而且结构简单、操作方便、安装简易。
三是电风扇比起空调产品而言,其价格低廉,相对省电,更容易进入老百姓的家庭。
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,电风扇作为家用电器的一种,同样存在类似的问题。
传统的电风扇较为突出的缺点是:
一是风扇的风力大小不能根据温度的变化自动的调节风速,对于那些昼夜温差比较大的地区,这个自动调节风速就显得优其的重要了,特别是人们在熟睡时常常没有觉察到夜间是温度变化,那样既浪费电资源又容易引起感冒;
二是传统的风扇是用机械式的定时方式,机械式的定时方式常常会伴随着很大的机械运动的声音,特别是在夜间影响人们的睡眠质量,机械定时也有一定的局限性,定时范围有限;
三是传统的电风扇没有远程遥控控制电风扇的功能,对平时需要调节风扇风速,而又不想走近风扇带来很多不便。
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。
我们都知道,传统电风扇多采用机械方式进行控制,功能少,噪音大,各档的风速变化大,况且,档速调换也不方便。
而基于AT89C51单片机的智能电风扇调速器的设计,巧妙的利用红外线遥控技术、单片机控制技术、无级调速技术和温度传感技术,把智能控制技术应用于家用电器的控制中,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速的效果。
2芯片介绍
2.1AT89C51单片机介绍
AT89C51为ATMEL所生产的可电气烧录清洗的8051相容单芯片,其内部程序代码容量为4KB[2]。
1、AT89C51主要功能列举如下:
为一般控制应用的8位单芯片
晶片内部具时钟振荡器(传统最高工作频率可至12MHz)
内部程式存储器(ROM)为4KB
内部数据存储器(RAM)为128B
外部程序存储器可扩充至64KB
外部数据存储器可扩充至64KB
32条双向输入输出线,且每条均可以单独做I/O的控制
5个中断向量源
2组独立的16位定时器
1个全多工串行通信端口
2、AT89C51各引脚功能介绍如图3.1所示。
图2.1AT89C51引脚图
VCC:
AT89C51电源正端输入,接+5V。
VSS:
电源地端。
XTAL1:
单芯片系统时钟的反相放大器输入端。
XTAL2:
系统时钟的反相放大器输出端,一般在设计上只要在XTAL1和XTAL2上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了,此外可以在两引脚与地之间加入一30PF的小电容,可以使系统更稳定,避免噪声干扰而死机。
RESET:
AT89C51的重置引脚,高电平动作,当要对晶片重置时,只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间,AT89C51便能完成系统重置的各项动作,使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态,并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。
EA/VPP:
"
EA"
为英文"
ExternalAccess"
的缩写,表示存取外部程序代码之意,低电平动作,也就是说当此引脚接低电平后,系统会取用外部的程序代码(存于外部EPROM中)来执行程序[3]。
因此在8031及8032中,EA引脚必须接低电平,因为其内部无程序存储器空间。
如果是使用8751内部程序空间时,此引脚要接成高电平。
此外,在将程序代码烧录至8751内部EPROM时,可以利用此引脚来输入21V的烧录高压(Vpp)。
ALE/PROG:
ALE是英文"
AddressLatchEnable"
的缩写,表示地址锁存器启用信号。
AT89C51可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器(如74LS373),将端口0的地址总线(A0~A7)锁进锁存器中,因为AT89C51是以多工的方式送出地址及数据。
平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6,因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。
此外在烧录8751程序代码时,此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。
PSEN:
此为"
ProgramStoreEnable"
的缩写,其意为程序储存启用,当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时(EA=0),会送出此信号以便取得程序代码,通常这支脚是接到EPROM的OE脚。
AT89C51可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM,使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。
PORT0(P0.0~P0.7):
端口0是一个8位宽的开路汲极(OpenDrain)双向输出入端口,共有8个位,P0.0表示位0,P0.1表示位1,依此类推。
其他三个I/O端口(P1、P2、P3)则不具有此电路组态,而是内部有一提升电路,P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。
如果当EA引脚为低电平时(即取用外部程序代码或数据存储器),P0就以多工方式提供地址总线(A0~A7)及数据总线(D0~D7)。
设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0~A7,再配合端口2所送出的A8~A15合成一完整的16位地址总线,而定址到64K的外部存储器空间。
PORT1(P1.0~P1.7):
端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口,其输出缓冲器可以推动4个LSTTL负载,同样地若将端口1的输出设为高电平,便是由此端口来输入数据。
如果是使用8052或是8032的话,P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚,而P1.1可以有T2EX功能,可以做外部中断输入的触发脚位。
PORT2(P2.0~P2.7):
端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口,每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载,若将端口2的输出设为高电平时,此端口便能当成输入端口来使用。
P2除了当做一般I/O端口使用外,若是在AT89C51扩充外接程序存储器或数据存储器时,也提供地址总线的高字节A8~A15,这个时候
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