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1、2010届本科生毕业设计题目： 基于AT89C51电风扇智能调速器的设计作者姓名：_学号：_系院）：_专业：_指导教师姓名：指导教帅职称：Su Zhou UniversityYear 2010 Bachelor Graduation DesignTitle intelligent fan speed control based on AT89C51 DesignAuthorrJian chenStudent ID:2006080168Department: Electronic and Electronic EngineeringMajor: Electronic Engineering an
2、d AutomationInstructor: Li guang yuProfessional Title: LecturerJanuary 15th, 2010摘 要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。关键词：单片机；红外遥控；温度传感器；智能控制。ABSTRACTThis paper presents an intelligent speed regulator ba
3、sed on AT89C51 single-chip microcomputer. It uses surrounding temperature to regulate the speed of an electric fan.A bi-directional thyristor is used for the stepless speed.Key words: Single-chip microcomputer;temperature sensor;infrared remote control;intelligent control.目 录绪论51系统概述61.1 AT89C51单片机简
4、介61.2 本设计任务和主要内容62 系统原理72.1系统总体设计72.2控制装置原理73系统主要硬件电路83.1 温度检测电路和显示电路83.1.1 DS18B20的温度处理方法83.1.2温度传感器和显示电路组成93.2 控制装置原理103.2.1 电机调速原理103.2.2电机控制模块设计113.3 遥控电路123.3.1 发射电路123.3.2接收电路和控制电路133.4控制键电路134系统软件设计154.1 主程序154.2数字温度传感器模块和显示子模块164.3 电机调速与控制子模块17结束语19参考文献20附录一21附录二25绪论近些年来，随着空调行业的迅速发展，空调价格的大幅度
5、“跳水”，电风扇行业曾被 普遍认为是“夕阳产业”。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 格便宜而且相对省电，安装和使用都非常简单。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。随着 科技的发展和人们生活水平的提高，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。1系统概述1.1 AT89
6、C51单片机简介AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能CM0S8位单片机，片内4bytes 的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128 bytes的随机存取数据存储器(RAM), 器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统, 片内置用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，功能强大。AT89C51单片机可灵 活应用于各种控制领域。AT89C51单片机提供以下标准功能：4K字节Flash闪速存储器，128字节内部RAM, 32个I/O 口线，两个16位定时、计数器，一个5向量两级中断结构，一个全双工串行 通信口，片内振荡器及时
7、钟电路。同时，AT89C51单片机可降至OHz的静态逻辑操作, 并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止CPU的工作，但允许RAM,定时、 计数器，串行通行口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容，但振荡器停 止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。1. 2本设计任务和主要内容本文以AT89C51单片机为核心，通过数字温度传感器对外界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调节档位，实现“温度高、 风力大、温度低、风力弱”的性能。另外，通过红外发射和接收装置及按键实现各种功 能的启动与关闭，并且可对各种功能实现遥控，用户可以在一定范围内设置
8、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。本设计主要内容如下：(1) 风速设为从低到高共5个档位，可由用户通过键盘和遥控手动设定。(2) 每当温度降低2C,则电风扇风速自动下降一个档位。(3) 每当温度升高2C,则电风扇风速自动上升一个档位。(4) 用户可以设定电风扇最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。2系统原理2.1系统总体设计图1系统总体结构框图2.2控制装置原理传统电风扇供电采用的是220V交流电，电机转速分为几个档位，通过人工手动调 整电机转速达到改变风速的目的，亦即，每改变一次风力，必然有人参与操作，这样就 会带来
9、诸多不便。本文介绍了一种基于AT89C51单片机的智能电风扇调速器的设计，该设计巧妙利用 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。3系统主要硬件电路3. 1温度检测和显示电路可以选用LM324A运算放大器作为温度传感器，将其设计成比例控制调节器，输出 电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检测后方可使采样精确，过于烦琐。 所以我采用更为优秀的DS18B20数字温度传感器，它可以直接将
10、模拟温度信号转化为 数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。3. 1. 1 DS18B20的温度处理方法DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温 度传感器。与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过 简单的编程实现912位的数字值读数方式。可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9 位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根 口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的 DS18B20供电，而无需额外电源，因而使用DS18B20可使
11、系统结构更趋简单可靠性更 高。他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进， 给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。DS18B20 简介：（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现 微处理器与DS18B20的双向通讯。（2）在使用中不需要任何外围元件。（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0+5.5 V。（4）测温范围：-55+125 C。固有测温分辨率为0.5 C。（5）通过编程可实现912位的数字读数方式。（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。（7）支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在惟一的三线上，实现多
12、点测温。（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。单线（1一wire）技术：该技术采用单根信号线，既可传输时钟，也能传输数据，而且是双向传输。适用于 单主机系统，主机能够控制一个或多个从机设备，通过一个漏极开路或三态端口连至该 数据线，以允许设备在不发送数据时能释放该线，而让其他设备使用。单线通常要求外 接一个5K的上拉电阻，这样当该线空闲时，其状态为高电平。主机和从机之间的通讯分成三个步骤：初始化单线器件、识别单线器件和单线数据 传输。单线1wire协议由复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0、读1,这几种信号类 型实现，这些信号中除了应答脉冲其他都由主机发起，并
13、且所有指令和数据字节都是低 位在前。DS18B20直接将测量温度值转化为数字量提交给单片机，工作时必须严格遵守单总 线器件的工作时序。温度值/ C数字输出（二进制）数字输出（十六进制）+1250000 01111101 000007D0H+850000 01010101 00000550H+25.6250000 00011001 00010191H+10.1250000 00001010 001000A2H+0.50000 00000000 10000008H00000 00000000 00000000H-0.51111 11111111 1000FFF8H-10.1251111 11110
14、110 1110FF5EH-25.6251111 11110110 1111FF6FH-551111 11001001 0000FC90H表1部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表3.1.2温度传感器和显示电路组成本模块用更为优秀的DS18B20作为温度传感器，AT89C51单片机作为处理器，配 以温度显示作为温度控制输出单元。整个系统力求结构简单，功能完善。电路图如图2 所示。系统工作原理如下：DS18B20数字温度传感器采集现场温度，将测量到的数据送入AT89C51单片机的 P3.3 ,经过单片机处理后显示当前温度值，并与设定温度值的上下限值作比较，若高 于设定上限值或低于设定下限值
15、则控制电机转速进行自动调整。VCCGNDU2干GND -VCC DQDS18B203120pF _ 口IC2 T CRYSTALCW | J20pF19_瓦Pl.0(ADO)PO.OPl.l(ADl)PO.lPl.2(AD2)P0.2Pl.3(AD3)P0.3Pl.4(AM)P0.4Pl.5(AD5)P0.5Pl.6(AD6)P0.6Pl.7(AD7)P0.7P3.3(DfT)(A8)P2.0P3.2(INrO)(A9)P2.1(A10)P2.2P3.5(T1)(A11)P2.3P3.4(T0)(A12)P2.4(A13)P2.5EA/VPP(A14)P2.6(A15)P2.7 XTAL1XTAL2VCCGNDRST(RXD)P3.0(TXD)P3.1P3.7(RD)
