智能风机控制系统设计
摘 要本课题设计的这款智能风机控制系统同市面上大多数相关产品一样，是能够根据环境温度自动调整风速的智能风机自动控制系统，另外使用者可通过红外遥控实现对风机的无线遥控操作，所不同的是本课题所设计的这款智能风机系统具有更高的性能指标，为了提升整体的数据处理速度，本系统在硬件电路方面采用的是STC89C51单片机芯片来作为主控芯片，通过合理的电路结构搭建，使得主控微处理器能够与它片外的LCD1602液晶显示屏、DS18B20温度传感器、红外遥控收发模块和直流风机等器件实现高效高正确性的通信，从而能够保证整个硬件系统高效率工作，而在软件系统方面则通过从上而下的设计方法将每一个功能进行流程图的绘制，将功能执行过程中的重要节点进行分析，大幅度提升程序执行的效率。本课题还通过了模拟实验将设计结果进行了验证，依照每一条预期设计指标进行验证，验证结果表明系统能够长时间稳定运行。
目录
一、 引言 1
（一） 智能风机的发展背景 1
（二） 智能风机的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能风机的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） DS18B20温测器件简介 4
（五） HX1838接收头简介 5
（六） 直流风机简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） LCD1602液晶显示电路设计 7
（三） 环境温度检测电路设计 8
（四） 红外遥控接收电路设计 9
（五） 直流风机驱动电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能风机的主程序流程设计 11
（二） 参数显示子程序流程设计 12
（三） 环境温度检测子程序流程设计 13
（四） 红外遥控接收子程序流程设计 13
（五） 风扇转速控制子程序设计 14
五、 实物制作与安装 16
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总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能风机的发展背景
本课题设计的这款智能风机系统是一种以微处理器芯片作为内部核心控制器的智能式控制系统，它的智能化不仅体现在内部采用了高性能的微处理器芯片，还在于采用了许多高性能的传感器模块，与此同时，因为LCD1602液晶屏幕、DS18B20温度检测器、红外一体接收头和直流风机的植入，所以也大大促进了智能风机系统的性能和精度。纵观智能风机系统的完整发展历程来看，在传感器技术还没有得到普及之前，市面上所有流通的智能风机系统的性能普遍简单，能够实现的功能少之又少，由于缺乏相应传感器模块的植入，此时的智能风机系统将没有办法直接将系统外部的磁场、压力或者气体浓度等非电量类型的信号进行采集并且呈线性比例的转换成电量信号，只能通过非常复杂的模拟电路进行采集，这就直接导致了当时的智能风机系统没有办法高精度的采集非电量信号，因此智能风机系统在当时的总体性能较为低下。而随着二十一世纪初高速发展起来的传感器技术不断普遍化，传感器的概念逐渐深入人心后，大多数人都知道传感器是一种智能化的功能模块，对于信号的采集具有非常高的性能，智能风机系统的设计师们不断探索传感器与智能风机系统之间的必然联系，不断将各种类型和功能的传感器进行嵌入，将其与高性能的微处理器芯片进行巧妙的电路搭建并通过程序驱动进行控制，实现了高性能的信号采集功能，将外部的非电量信号快速的采集并将转换后的数字信号送入微处理器芯片内部进行处理和运算，使得智能风机系统能够对外部信号具有高速的响应。智能风机系统在工作过程中能够实现对参数的高清晰显示、温度检测、红外发射和接收和PWM波输出等功能，它的重要任务是将工作过程中一系列不同类型的数据进行综合应用和处理，从而为用户提供输出结果，在智能风机系统近期的发展现状来看，组网化的智能风机系统是一种具有应用前景的控制系统，它不仅是将多个智能风机系统实现物理上的连接，更要结合远程监控系统将每个智能风机系统进行软件上的连接，并且相互之间实现各类的通信，本课题将要设计的就是一款较为新型的智能风机系统，它选用STC89C51单片机微处理器作为主控，将结合一系列高性能功能电路以及C语言程序实现课题预期的功能目标。
智能风机的国内外发展现状
国内外在对智能风机系统的研究方面都呈现出了一种较为火热的局面，由于目前对于研发智能风机系统所需要的核心元器件的生产研发技术都掌握在了欧美国家的一些企业中，而国内还无法真正掌握这些元器件的核心研发技术，而市面上这些高端性能的智能风机系统产品的硬件框架都是由这些基本元器件作为铺垫的，所以缺少了核心技术的支撑，最终研发出来的产品无论是在性能方面还是在成本方面都需要比较大比例的依靠进口，然而在市场上的竞争力也就会稍逊于国外产品，这是目前国内对于智能风机系统的研究所面临的现状。
本文主要研究内容
本文在论文结构方面主要划分成五大部分，第一部分，对本课题将要设计的这款智能风机系统的发展历程以及每个重要阶段能够实现的最佳性能进行归纳总结，找寻出前人是如何通过中低端性能器件设计出高性能的智能风机系统的。第二部分，主要对本课题将要使用的实现方案以及系统的大体结构和信号流通关系进行设计，并且通过绘制模块框图来阐述方案设计方法。第三部分，本课题通过对STC89C51主控微处理器和各个功能模块的电路构建，实现整个硬件系统。第四部分，在设计过程中将整个硬件系统划分成了单片机最小系统电路、液晶屏显示电路、DS18B20温度检测电路、HX1838红外一体接收头电路和直流风机电路等。第五部分，硬件系统设计完成后则对软件系统进行了设计，使用C语言构建程序代码，从而实现对各个功能电路的控制。
方案设计及元器件选择
智能风机的方案设计
为了能够更为清晰的阐述这个系统在内部结构框架方面的构建，从而对这款智能风机系统的整体设计方案进行设计，下面通过了Visio软件绘制了一个硬件结构框图，从这个系统结构框图中可以看出整个系统被划分成了多个功能模块，其中STC89C51单片机最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。遥控器模块用于发出风机档位指令，以红外线的光形式将指令传送给HX1838红外一体接收头，接收头在接收到红外线指令后，将光指令转换为电指令，并传送给51单片机；风机电机模块主要由直流电机以及N沟道MOS管组成，MOS管作为直流电机的驱动模块，通过这两个元件的合理搭配，在单片机的控制下，能够发出理想中的风速；显示模块采用LCD1602液晶屏，用于显示风机的运行状态。
目录
一、 引言 1
（一） 智能风机的发展背景 1
（二） 智能风机的国内外发展现状 1
（三） 本文主要研究内容 2
二、 方案设计及元器件选择 3
（一） 智能风机的方案设计 3
（二） STC89C51单片机简介 3
（三） LCD1602液晶显示屏简介 4
（四） DS18B20温测器件简介 4
（五） HX1838接收头简介 5
（六） 直流风机简介 5
三、 系统硬件设计 7
（一） 最小系统电路设计 7
（二） LCD1602液晶显示电路设计 7
（三） 环境温度检测电路设计 8
（四） 红外遥控接收电路设计 9
（五） 直流风机驱动电路设计 9
（六） 按键电路设计 10
四、 系统软件设计 11
（一） 智能风机的主程序流程设计 11
（二） 参数显示子程序流程设计 12
（三） 环境温度检测子程序流程设计 13
（四） 红外遥控接收子程序流程设计 13
（五） 风扇转速控制子程序设计 14
五、 实物制作与安装 16
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总结 17
参考文献 18
致 谢 19
附录一 原理图 20
附录二 PCB图 21
附录三 元件列表 22
附录四 程序 23
引言
智能风机的发展背景
本课题设计的这款智能风机系统是一种以微处理器芯片作为内部核心控制器的智能式控制系统，它的智能化不仅体现在内部采用了高性能的微处理器芯片，还在于采用了许多高性能的传感器模块，与此同时，因为LCD1602液晶屏幕、DS18B20温度检测器、红外一体接收头和直流风机的植入，所以也大大促进了智能风机系统的性能和精度。纵观智能风机系统的完整发展历程来看，在传感器技术还没有得到普及之前，市面上所有流通的智能风机系统的性能普遍简单，能够实现的功能少之又少，由于缺乏相应传感器模块的植入，此时的智能风机系统将没有办法直接将系统外部的磁场、压力或者气体浓度等非电量类型的信号进行采集并且呈线性比例的转换成电量信号，只能通过非常复杂的模拟电路进行采集，这就直接导致了当时的智能风机系统没有办法高精度的采集非电量信号，因此智能风机系统在当时的总体性能较为低下。而随着二十一世纪初高速发展起来的传感器技术不断普遍化，传感器的概念逐渐深入人心后，大多数人都知道传感器是一种智能化的功能模块，对于信号的采集具有非常高的性能，智能风机系统的设计师们不断探索传感器与智能风机系统之间的必然联系，不断将各种类型和功能的传感器进行嵌入，将其与高性能的微处理器芯片进行巧妙的电路搭建并通过程序驱动进行控制，实现了高性能的信号采集功能，将外部的非电量信号快速的采集并将转换后的数字信号送入微处理器芯片内部进行处理和运算，使得智能风机系统能够对外部信号具有高速的响应。智能风机系统在工作过程中能够实现对参数的高清晰显示、温度检测、红外发射和接收和PWM波输出等功能，它的重要任务是将工作过程中一系列不同类型的数据进行综合应用和处理，从而为用户提供输出结果，在智能风机系统近期的发展现状来看，组网化的智能风机系统是一种具有应用前景的控制系统，它不仅是将多个智能风机系统实现物理上的连接，更要结合远程监控系统将每个智能风机系统进行软件上的连接，并且相互之间实现各类的通信，本课题将要设计的就是一款较为新型的智能风机系统，它选用STC89C51单片机微处理器作为主控，将结合一系列高性能功能电路以及C语言程序实现课题预期的功能目标。
智能风机的国内外发展现状
国内外在对智能风机系统的研究方面都呈现出了一种较为火热的局面，由于目前对于研发智能风机系统所需要的核心元器件的生产研发技术都掌握在了欧美国家的一些企业中，而国内还无法真正掌握这些元器件的核心研发技术，而市面上这些高端性能的智能风机系统产品的硬件框架都是由这些基本元器件作为铺垫的，所以缺少了核心技术的支撑，最终研发出来的产品无论是在性能方面还是在成本方面都需要比较大比例的依靠进口，然而在市场上的竞争力也就会稍逊于国外产品，这是目前国内对于智能风机系统的研究所面临的现状。
本文主要研究内容
本文在论文结构方面主要划分成五大部分，第一部分，对本课题将要设计的这款智能风机系统的发展历程以及每个重要阶段能够实现的最佳性能进行归纳总结，找寻出前人是如何通过中低端性能器件设计出高性能的智能风机系统的。第二部分，主要对本课题将要使用的实现方案以及系统的大体结构和信号流通关系进行设计，并且通过绘制模块框图来阐述方案设计方法。第三部分，本课题通过对STC89C51主控微处理器和各个功能模块的电路构建，实现整个硬件系统。第四部分，在设计过程中将整个硬件系统划分成了单片机最小系统电路、液晶屏显示电路、DS18B20温度检测电路、HX1838红外一体接收头电路和直流风机电路等。第五部分，硬件系统设计完成后则对软件系统进行了设计，使用C语言构建程序代码，从而实现对各个功能电路的控制。
方案设计及元器件选择
智能风机的方案设计
为了能够更为清晰的阐述这个系统在内部结构框架方面的构建，从而对这款智能风机系统的整体设计方案进行设计，下面通过了Visio软件绘制了一个硬件结构框图，从这个系统结构框图中可以看出整个系统被划分成了多个功能模块，其中STC89C51单片机最小系统部分最为重要，它是整个系统的控制部分，实现对各个功能电路的控制。遥控器模块用于发出风机档位指令，以红外线的光形式将指令传送给HX1838红外一体接收头，接收头在接收到红外线指令后，将光指令转换为电指令，并传送给51单片机；风机电机模块主要由直流电机以及N沟道MOS管组成，MOS管作为直流电机的驱动模块，通过这两个元件的合理搭配，在单片机的控制下，能够发出理想中的风速；显示模块采用LCD1602液晶屏，用于显示风机的运行状态。
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