答辩_智能温控调速电风扇
发布时间：2024-10-30
智能温控调速电风扇
姓名： 学号： 班级：电子信息 指导老师：
选题的目的和意义
现在的电风扇调速一般采用以下四种方法： ①通过 改变电机线圈抽头来实现调速； ②通过电机串一个 带抽头的电抗器来实现调速；③变频调速； ④可控 硅交流调压调速。前两种方法都存在效率低的弊端, 第三种方法常用在空调机中, 其软、硬件开销都比较 大, 如果用在电风扇调速中并不合算。本设计采用的 是最后一种方法, 根据环境温度的变化,使用单片机输 出可调脉冲电压信号，通过改变矩形脉冲的占空比， 使输出端有效电压值发生改变，从而改变电风扇的转 速的目的。
电路功能介绍
1、智能风扇有自动和手动两种模式功能，可设置 选择； 2、当风扇设置于手动模式，有“高”、“中”、 “低”三档，且具有模拟自然风功能； 3、当风扇设置于自动模式时，当环境温度高于风 扇设定的自动开机温度时，风扇自动开启运转； 当环境温度低于风扇设定的自动开机温度时，风 扇不启动或者停止运转； 4、自动开机温度可设置；
本论文的重点难点
本设计的重点是实现电风扇启动、工作与停止的 智能化。并跟据系统设计的需要选择所需要的控 制算法以及测温电路和显示电路。 设计的难点是如何准确快速的检测到室内实时温 度，进行温度的正确显示，并根据检测结果实时 控制额定电压为220V的电风扇自动启停和自动调 速等。
系统的整体设计结构
功能按键模块
电源模块
显示模块
单片 机模 块
温度检测 模块 双向可控 硅模块
风扇
控制电路的设计采用 STC12C5A60S2单片机 作为主要控制芯片，使 用温度传感器DS18B20 进行温度采集，把采集 到的室内温度送到单片 机，通过单片机进行判 断，根据判断的结果控 制相应引脚输出高电平 或低电平，从而控制可 控硅电路，达到控制电 风扇转动或停止的目的； lcd1602 用 于 显 示 当 前 的温度，电风扇运行的 档位和工作模式。
系统总流程
初始化
Lcd1602 显示当前温 度
DS18B20 采集温度
自动 模式
风扇 运行模式
手动模式 不导通 否
温度> t0
是
电风扇不转
根据温度 选择档位
自然风模式
导通角随温 度发生变化 电风扇转速随 温度发生变化
风扇启动的最低温度为t0， 单片机向DS18B20 发送 温度转换命令，读取已转 换的温度值并根据当前工 作模式作出相应处理，自 动模式下：当温度高于t0 时，风扇电路导通，风扇 转动并随温度改变转速; 当温度低于t0时，风扇电 路不通电，风扇不转。系 统采用额定电压为220 V、 额定功率45 W的风扇作 为负载，实现风扇的自动 启停并随温度
变化自动调 速。
系统硬件总体电路原理图
+5V R1 FUSE1 D1 U1 VDD DQ GND DS18B2 0 +5 C1 104 +5 C7 U6 R2 330 R4 330 103 4 5 6 terminal su bstrate terminal MOC3063 nc catho de an ode 3 2 1
FAN _PWM
1 KBP307 D2 T1 470 uf C5 +104 C6
V
IN
U2
3 V OUT GND 78L0 5 10u f +104
+5V
1 2 3
4.7K P3.6 220 V 220 V TRANS4
2
C7
C8
220V交流电源
+5V直流稳压电源
R5 10K
FAN _PWM
数字温度传感器
+5
KEY_ON E KEY_TWO KEY_THREE FAN _SWITCH
1 2 3 4 5 6 7 8 9
P2
10K +5
LCD1602_DB0 LCD1602_DB1 LCD1602_DB2 LCD1602_DB3 LCD1602_DB4 LCD1602_DB5 LCD1602_DB6 LCD1602_DB7
1 2 3 4 5 6 7 8 9
P3
10K
R3
47Ω
R6
470
+5
1 2 3
双向可控硅光耦
U5 BT13 8
T1 T2
按键上拉排阻
P0口上拉排阻
电风扇马达接口
双向可控硅
+5 U7 K1
KEY_ON E
C6
+5 104 VCC P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VP ALE/P PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
LCD1602_DB0 LCD1602_DB1 LCD1602_DB2 LCD1602_DB3 LCD1602_DB4 LCD1602_DB5 LCD1602_DB6 LCD1602_DB7
10u f +
KEY_ONE K2
一档按键
KEY_TWO
C9
KEY_ON E KEY_TWO KEY_THREE FAN _SWITCH
KEY_TWO K3
二档按键
KEY_THREE
R7 10K
KEY_THREE K4
三档按键
DS18B20_DQ
C8
FAN _SWITCH
22P U9 12M 22P
FAN_SWITCH
模式切换按键
C10
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
G
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RESET P3.0/ RXD P3.1/ TXD P3.2/ INT0 P3.3/ INT1 P3.4/ T0 P3.5/ T1 P3.6/ WR P3.7/ RD X2 X1 GND
+5
+5
R8 10K
+5
LCD1602_RS LCD1602_RW LCD1602_EN
LCD1602_RS LCD1602_RW LCD1602_EN LCD1602_DB0 LCD1602_DB1 LCD1602_DB2 LCD1602_DB3 LCD1602_DB4 LCD1602_DB5 LCD1602_DB6 LCD1602_DB7
+5
U8 1 Vs s 2 Vd d 3 V0 4 RS 5 R/W 6E 7 DB0 8 DB1 9 DB2 10 DB3 11 DB4 12 DB5 13 DB6 14 DB7 15 A+ 16 KLCD1602
LCD1602
FAN _PWM
AT89C5 2
系统控制单元
LCD1602显示模块
系统总体硬件电路原理
温度采集模块中DS18B20作为智能温度传感器，与 传统的热敏电阻等测温元件相比，它能直接读出被测 温度，实现高精度测温;测量结果直接输出数字温度 信号，以“一线总线”串行传送给处理器。 本设计 采用DS18B20 进行温度采集，并将采集到的温度传 送给单片机。 电风扇的调速原理是：使用单片机输出可调脉冲电压 信号，通过改变矩形脉冲的占空比，使输出端有效电 压值发生改变，从而改变电风扇的转速。 显示模块显示内容为：当前室内温度，电风扇的工作 模式及工作档位。
智能温控调速电风扇的实物图
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