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基于單片機(jī)的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽

2024-09-11 18:28本頁面
  

【正文】 于上限值時(shí) ,則電風(fēng)扇風(fēng)速全速運(yùn)轉(zhuǎn)。 溫度傳感器的選用 溫度傳感器可由以下幾種方案可供選擇: 方案一:選用熱敏電阻作為感測溫度的核心元件,通過運(yùn)算放大器放大由于溫度變化引起熱敏電阻電阻的變化、進(jìn)而導(dǎo)至的輸出電壓變化的微弱電壓變化信號,再用AD 轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809 將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號輸入單片機(jī)處理。 方案三:采用數(shù)字式集成溫度傳感器 DS18B20 作為感測溫度的核心元件,直接輸出數(shù)字溫度信號供單片機(jī)處理。故該方案不適合本系統(tǒng)。但是依然存在電路復(fù)雜,對溫度敏感性達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn),故不采用該方案。溫度值在器件內(nèi)部轉(zhuǎn)換成數(shù)字量直接輸出,簡化了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì),又由于該傳感器采用先進(jìn)的單總線技術(shù)( 1WRIE),與單片機(jī)的接口變的 非常簡潔,抗干擾能力強(qiáng)。 控制核心的選擇 方案一:采用電壓比較電路作為控制部件。 方案二:采用單片機(jī)作為控制核心。 對于方案一,采用電壓比較電路具有電路簡單、易于實(shí)現(xiàn),以及無需編寫軟件程序的特點(diǎn),但控制方式過于單一,不能自由設(shè)置上下限動(dòng)作溫度,無法 滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的多種動(dòng)作溫度要求,故不在本系統(tǒng)中采用。并且通過程序判斷溫度具有極高的精準(zhǔn)度,能精確把握環(huán)境溫度的微小變化。 顯示電路 方案一:采用五位共陽數(shù)碼管顯示溫度,動(dòng)態(tài)掃描顯示方式。不足的地方是掃描顯示方式是使五個(gè) LED 逐個(gè)點(diǎn)亮,因此會(huì)有閃爍,但是人眼的視覺暫留時(shí)間為 20MS,當(dāng)數(shù)碼管掃描周期小于這個(gè)時(shí)間時(shí)人眼將感覺不到閃爍,因此可以通過增大掃描頻率來消除閃爍感。但是液晶顯示模塊價(jià)格昂貴,驅(qū)動(dòng)程序復(fù)雜,從簡單實(shí)用的原則考慮,本系統(tǒng)采用方案一。 方案二:采用晶閘管構(gòu)成無級調(diào)速電路。且在變壓過程中會(huì)有損耗發(fā)熱,效率不高,發(fā)熱有不安全因素。且在調(diào)速環(huán)節(jié)中基本無電力損耗。 控制執(zhí)行部件 方案一:采用數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 AD0832 控制,由單片機(jī)根據(jù)當(dāng)前溫度值送出相應(yīng)數(shù)字量到 AD0832,由 AD0832 產(chǎn)生模擬信號控制晶閘管的導(dǎo)通角,從而配合無級調(diào)速電路實(shí)現(xiàn)溫控時(shí)的自動(dòng)無級風(fēng)力調(diào)節(jié)。(詳見 ) 對于方案一,該方案能夠?qū)崿F(xiàn)在風(fēng)扇處于溫控狀態(tài)時(shí)也能無級調(diào)速,但是 D/A轉(zhuǎn)換芯片價(jià)格較高,與其溫控狀態(tài)下無級調(diào)速功能相比性價(jià)比不高。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 圖 31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖 控制裝置原理 傳統(tǒng)電風(fēng)扇供電采用的是 220V 交流電,電機(jī)轉(zhuǎn)速分為幾個(gè)檔位,通過人工手動(dòng)調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到改變風(fēng)速的目的,亦即,每改變一次風(fēng)力,必然有人參與操作,這樣就會(huì)帶來諸多不便。從而達(dá)到無須人為控制便可自動(dòng)調(diào)整風(fēng)速的效果。所以我采用更為優(yōu)秀的 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器,它可以直接將模擬溫度信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號,降低了電路的復(fù)雜程度,提高了電路的運(yùn)行質(zhì)量。與傳統(tǒng)的熱敏電阻相比,它能夠直接讀出被測溫度并且可根據(jù)實(shí)際要求通過簡單的編程實(shí)現(xiàn) 9~ 12 位的數(shù)字值讀數(shù)方式。他在測溫精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間、傳輸距離、分辨率等方面較 DS1820 有了很大的改進(jìn),給用戶帶來了更方便的使用和更令人滿意的效果。 ( 2)在使用中不需要任何外圍元件。 ( 4)測溫范圍: 55 ~+125 ℃。 ( 5)通過編程可實(shí)現(xiàn) 9~12 位的數(shù)字讀數(shù)方式。 ( 7)支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能,多個(gè) DS18B20 可以并聯(lián)在惟一的三線上,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測溫。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 9 頁 單線( 1— wire)技術(shù): 該技術(shù)采用單根信號線,既可傳輸時(shí)鐘,也能傳輸數(shù)據(jù),而且是雙向傳輸。單線通常要求外接一個(gè) 5K 的上拉電阻,這樣當(dāng)該線空閑時(shí),其狀態(tài)為高電平。 單線 1— wire 協(xié)議由復(fù)位脈沖、應(yīng)答脈沖、寫 0、寫 讀 0、讀 1,這幾種信號類型實(shí)現(xiàn),這些信號中除了應(yīng)答脈沖其他都由主機(jī)發(fā)起,并且所有指令和數(shù)據(jù)字節(jié)都是低位在前。 表 31 部分溫度值與 DS18B20 輸出的數(shù)字量對照表 溫度值 /℃ 數(shù)字輸出(二進(jìn)制) 數(shù)字輸出(十六進(jìn)制) +125 0000 0111 1101 0000 07D0H +85 0000 0101 0101 0000 0550H + 0000 0001 1001 0001 0191H + 0000 0000 1010 0010 00A2H + 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H 1111 1111 1111 1000 FFF8H 1111 1111 0110 1110 FF5EH 1111 1111 0110 1111 FF6FH 55 1111 1100 1001 0000 FC90H 溫度傳感器和顯示電路組成 本模塊用更為優(yōu)秀的 DS18B20 作為溫度傳感器, STC89C52 單片機(jī) 作為處理器, 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 10 頁 配以溫度顯示作為溫度控制輸出單元。電路圖如圖 2所示。 圖 32 DS18B20 溫度計(jì)原理圖 電機(jī)調(diào)速電路 電機(jī) 調(diào)速是整個(gè)控制裝置中的一個(gè)相當(dāng)重要的方面。 電機(jī)調(diào)速原理 雙向可控硅的導(dǎo)通條件如下: (1)陽 陰極間加正向電壓; (2)控制極 陰極間加正向觸發(fā)電壓; (3)陽極電流 IA 大于可控硅的最小維持電流 IH。在額定 電壓、額定功率下,以最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),要求風(fēng)葉最大圓周上的線速度不大于2150m/min。 代入數(shù)據(jù)求得 n5≤ 1555r/min,取 n5=1250 r/: %70%1 0 0 ??? 最高調(diào)速檔的轉(zhuǎn)速 最低調(diào)速檔的轉(zhuǎn)速調(diào)速比 取 n1=875r/min。解得: (1) 當(dāng) α5=0176。時(shí), t=; (3) 當(dāng) α3=176。時(shí), t=; (5) 當(dāng) α1=176。 上述計(jì)算出的是控制角和觸發(fā)時(shí)間,當(dāng)檢測到過零點(diǎn)時(shí),按照所求得的觸發(fā)時(shí)間延時(shí)發(fā)脈沖,便可實(shí)現(xiàn)預(yù)期轉(zhuǎn)速。所設(shè)計(jì)的可控硅觸發(fā)電路原理圖見圖 3。給定時(shí)間內(nèi) ,負(fù)載得到的功率為 : UINnP? (3) 公式中 :P 為負(fù)載得到的功率( kW) 。N為給定時(shí)間內(nèi)交流正弦波的總個(gè)數(shù) 。I 為可控硅在一個(gè)電源周期全導(dǎo)通時(shí)所對應(yīng)的電流有效值( A) 。 圖 33 電機(jī)控制原理圖 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 13 頁 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的運(yùn)行程序采用 C 語言編寫,采用模塊化設(shè)計(jì) ,整體程序由主程序和顯示、鍵盤掃描、紅外線接收以及電機(jī)控制等子程序模塊組成。如圖 7所示。單片機(jī)所用的系統(tǒng)頻率為 12MHz。 DS18B20 芯片功能命令表如下: 表 41 DS18B20 功能命令表 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 15 頁 命令 說明 協(xié)議 READ ROM 讀取激光 ROM64 位 33H MATCH ROM 匹配 ROM 55H SKIP ROM 跳過 ROM CCH SEARCH ROM 搜索 ROM F0H ALARM SEARCH 告警搜索 ECH WRITE SCRATCHPAD 把字節(jié)寫入暫存器的地址 2和 3 4EH READ SCRATCHPAD 讀取暫存器和 CRC 字節(jié) BEH COPY SCRATCHPAD 把暫存器內(nèi)容拷貝到非易失性存儲(chǔ)器中 48H CONVERT T 開始溫度轉(zhuǎn)換 44H RECALL E2 把非易失性存儲(chǔ)器中的值召回暫存器 B8H READ POWER SUPPLY 讀電源供電方式: 0為寄生電源, 1為外電源 B4H 電機(jī)調(diào)速與控制子模塊 本模塊采用雙向可控硅過零觸 發(fā)方式,由單片機(jī)控制雙向可控硅的通斷,通過改變每個(gè)控制周期內(nèi)可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷交流完整全波信號的個(gè)數(shù)來調(diào)節(jié)負(fù)載功率,進(jìn)而達(dá)到調(diào)速的目的。這樣就可以按照控制處理得到的控制量的要求,實(shí)現(xiàn)可控硅的過零控制,從而達(dá)到 按控制量控制的效果,實(shí)現(xiàn)速度可調(diào)。(設(shè) 1秒鐘通過波形數(shù) N=100) ( 2)回路控制執(zhí)行程序:主回路控制執(zhí)行程序的任務(wù)是初始化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,確定電機(jī)工作參數(shù) nmin/nmax,并將其換算成“有效過零脈沖”的個(gè)數(shù);確定中斷優(yōu)先級、 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 16 頁 圖 43 電機(jī)控制模塊中斷響應(yīng)流程圖 為了保證正弦波的完整,工頻過零同步 中斷 INT0 確定為高一級的中斷源。用 Altium Designer 6 軟件繪制電路原理圖和 PCB 電路印刷板圖,由 Protues 軟件進(jìn)行訪真測試,利用 MCS51 C 語言編制。 ( 2)隨時(shí)可以根據(jù)軟件編寫新的功能加入產(chǎn)品。 本系統(tǒng)溫度控制采用 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器作為感溫元件。 基于 STC89C52 單片機(jī)所設(shè)計(jì)與研制的電風(fēng)扇智能調(diào)速系統(tǒng),造價(jià)低且具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)越、節(jié)約電能等優(yōu)點(diǎn),在夜間無需定時(shí),同樣能給人們帶來更多的方便。功能上的缺憾是對于兩個(gè)檔之間的臨界溫度處理不好,并且檔位太少 ,還有待改進(jìn)。 //斷碼 //數(shù)碼管位選定義 uchar code smg_we[]={0xef,0xdf,0xbf,0x7f}。 uchar smg_i = 3。 //18b20 IO 口的定義 bit flag_lj_en。 //按鍵連 3 次連加后使能 加的數(shù)就越大了 uchar key_time,key_value。 sbit pwm = P2^3。 //越小越暗 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 20 頁 uint temperature 。 uchar menu_1。 //溫度上下限報(bào)警值 /********************1ms 延時(shí)函數(shù) *************************/ void delay_1ms(uint q) { uint i,j。iq。j120。 } /***********************小延時(shí)函數(shù) *************************/ void delay_uint(uint q) { while(q)。 i++。 P1 = 0xff。 //位選 P1 = dis
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