单片机的智能风机控制系统设计
目 录
一、 引言 1
（一） 智能风机的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选择 3
（二） AT89C51单片机芯片概述 3
（三） DS18B20温度传感器 5
（四） RTC时钟芯片 6
（五） LCD1602屏幕概述 7
（六） 红外遥控器介绍 8
（七） HX1838红外一体接收管 9
（八） 直流电机介绍 9
三、 硬件系统设计 10
（一） 智能风机硬件框图设计 10
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 10
（三） DS18B20电路设计 11
（四） RTC时钟芯片电路设计 12
（五） LCD1602显示器外围电路设计 12
（六） 红外遥控系统电路设计 13
（七） 风机电路设计 14
四、 软件系统设计 15
（一） 软件系统流程图设计 15
（二） DS18B20温度转换流程设计 16
（三） RTC时钟芯片工作流程图设计 17
（四） LCD1602屏幕显示流程设计 19
（五） 红外遥控工作流程设计 21
（六） 风机转速控制流程设计 23
五、 实物安装与调试 25
（一） 实物安装 25
（二） 调试 26
总结 28
致谢 30
参考文献 31
附录一 原理图 32
附录二 PCB图 33
附录三 元件列表 34
附录四 程序 35
引言
智能风机的发展背景
传统的电风扇由电机及电压控制器构成，人们之所以能够控制电风扇的转速是由于电风扇的转速调节器内部的分压线圈，当把调速开关转动到不同的角度时，内部的指针接触到分压线圈的不同位置，风扇电机就会得到不同的电压，从而
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
原理图 32
附录二 PCB图 33
附录三 元件列表 34
附录四 程序 35
引言
智能风机的发展背景
传统的电风扇由电机及电压控制器构成，人们之所以能够控制电风扇的转速是由于电风扇的转速调节器内部的分压线圈，当把调速开关转动到不同的角度时，内部的指针接触到分压线圈的不同位置，风扇电机就会得到不同的电压，从而获得不同的转速。传统风扇从出现至今，一共被沿用了接近两个世纪的时间，世界上几乎任何一个国家都有风扇的生产厂家，虽然后来出现了空调等一些更方便的室温控制电器，然而空调吹出的风却不是自然风，不能被所有人所接受，因此风扇至今没有被淘汰，并且正在不断地受到越来越多人所青睐。
传统风扇使用叶片，虽有外罩，但仍有安全隐患。此外，传统风扇一产生剧烈的风感，不平稳、不舒适，扇叶清洁不方便，噪音大。
在智能概念以及微处理技术发展成熟后，生活中许多常用的家用电器被融入了智能技术，智能风扇就是这么一种被多次改进和设计的智能电器，由于传感器技术以及集成技术的飞速发展，多种功能各异的传感器被植入到智能风扇控制系统中，通过温度传感器采集室温就可以实现一个智能风扇反馈系统——当室温较高时，微处理器控制风扇发出较高的风速；而当室温较低时，微处理器控制风扇发出较低的转速；而当室温非常低不至于开风扇时，微处理器能够自动将风扇停止工作，这样在一定程度上降低了电源的浪费。风机尤其应用在厂房，有利于节约能源，可以保持厂房的恒温，智能风扇还可以应用家居生活，可以提高舒适度。可见设计出高性能的智能风扇不仅能够提高风扇带给人们的舒适生活，还有利于推进智能家居系统的发展。
国内外发展现状
目前国际上对于智能风机的研究和开发正处于如火如荼的状态，各种新型的智能风机正在不断地投入到生产和人们的家居生活中。国外最著名并且技术最为成熟的当属美国的X-10家庭自动化系统。X-10目前已经在欧美国家成为一种标准协议，它主要的功能是通过一条通信协议能够将家庭中的所有电器包括风扇等进行集中管理，通过远程的信息交互，比如几乎人手一个的手机或者汽车，就可以直接实现对家中风扇、电视以及窗帘等的开关，为人们的家居生活添加了极大的舒适性和方便性。而在国内，许多著名的电器企业也在不断地加大对智能风扇的开发和研制，比如海尔电器以及美的电器，目前都已经研制出了通过手机就能遥控家中风扇的方案。
本文主要内容
本文以智能风机为研究对象，设计了一款智能风机控制系统。在论文的第一章，主要对智能风机的发展背景以及国内外研究现状进行了资料查阅；第二章主要对智能风机的控制方案以及元器件进行选择和介绍；第三章对智能风机的硬件系统进行了设计；第四章主要对智能风机的软件系统进行了设计，并在第五章对它进行实物的制作与测试。
预期设计目标：
1．能够实现对风扇的人工档和自动挡两种档位的控制，在人工档下，用户通过按键来控制风扇转速，在自动档下，转速由室温控制；
2．具有实时时间显示功能；
3．能够通过红外遥控操控风扇；
4．具有室温测量功能。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选择
方案一：选择8位单片机中的51单片机作为控制系统的主控芯片，所谓51单片机是指那些片内采用MCS—51架构作为内核的单片机，如美国ATMEL公司的AT89C51、AT89C52、AT89S51以及AT89S52，中国宏晶公司生产的STC89C51、STC89C52、STC12系列等，它们都是采用51内核，只是片内资源不同的经典51单片机。采用51单片机作为控制系统有两大好处，一是51单片机内部需要操控的寄存器较少，非常适合初学者和学生使用，容易完成系统的设计；而是51单片机采用串口进行程序的下载和调试，不需要专门的JATG式仿真器，因此成本非常低。但是使用51单片机作为主控核心也有几个缺点，一是51单片机的主频较低，内部没有集成锁相环电路，因此芯片的处理速度较低；二是51单片机内部集成的资源较少，如常用的IIC、SPI以及AD采样模块都没有集成进去，使用者需要自己在片外配置。然而综合到自身的学习情况，对于51单片机的使用能够很熟练的程度，这对于顺利完成毕业设计是有利的。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
一、 引言 1
（一） 智能风机的发展背景 1
（二） 国内外发展现状 1
（三） 本文主要内容 2
二、 方案选择及元器件介绍 3
（一） 主控芯片的选择 3
（二） AT89C51单片机芯片概述 3
（三） DS18B20温度传感器 5
（四） RTC时钟芯片 6
（五） LCD1602屏幕概述 7
（六） 红外遥控器介绍 8
（七） HX1838红外一体接收管 9
（八） 直流电机介绍 9
三、 硬件系统设计 10
（一） 智能风机硬件框图设计 10
（二） AT89C51单片机最小系统电路设计 10
（三） DS18B20电路设计 11
（四） RTC时钟芯片电路设计 12
（五） LCD1602显示器外围电路设计 12
（六） 红外遥控系统电路设计 13
（七） 风机电路设计 14
四、 软件系统设计 15
（一） 软件系统流程图设计 15
（二） DS18B20温度转换流程设计 16
（三） RTC时钟芯片工作流程图设计 17
（四） LCD1602屏幕显示流程设计 19
（五） 红外遥控工作流程设计 21
（六） 风机转速控制流程设计 23
五、 实物安装与调试 25
（一） 实物安装 25
（二） 调试 26
总结 28
致谢 30
参考文献 31
附录一 原理图 32
附录二 PCB图 33
附录三 元件列表 34
附录四 程序 35
引言
智能风机的发展背景
传统的电风扇由电机及电压控制器构成，人们之所以能够控制电风扇的转速是由于电风扇的转速调节器内部的分压线圈，当把调速开关转动到不同的角度时，内部的指针接触到分压线圈的不同位置，风扇电机就会得到不同的电压，从而
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
原理图 32
附录二 PCB图 33
附录三 元件列表 34
附录四 程序 35
引言
智能风机的发展背景
传统的电风扇由电机及电压控制器构成，人们之所以能够控制电风扇的转速是由于电风扇的转速调节器内部的分压线圈，当把调速开关转动到不同的角度时，内部的指针接触到分压线圈的不同位置，风扇电机就会得到不同的电压，从而获得不同的转速。传统风扇从出现至今，一共被沿用了接近两个世纪的时间，世界上几乎任何一个国家都有风扇的生产厂家，虽然后来出现了空调等一些更方便的室温控制电器，然而空调吹出的风却不是自然风，不能被所有人所接受，因此风扇至今没有被淘汰，并且正在不断地受到越来越多人所青睐。
传统风扇使用叶片，虽有外罩，但仍有安全隐患。此外，传统风扇一产生剧烈的风感，不平稳、不舒适，扇叶清洁不方便，噪音大。
在智能概念以及微处理技术发展成熟后，生活中许多常用的家用电器被融入了智能技术，智能风扇就是这么一种被多次改进和设计的智能电器，由于传感器技术以及集成技术的飞速发展，多种功能各异的传感器被植入到智能风扇控制系统中，通过温度传感器采集室温就可以实现一个智能风扇反馈系统——当室温较高时，微处理器控制风扇发出较高的风速；而当室温较低时，微处理器控制风扇发出较低的转速；而当室温非常低不至于开风扇时，微处理器能够自动将风扇停止工作，这样在一定程度上降低了电源的浪费。风机尤其应用在厂房，有利于节约能源，可以保持厂房的恒温，智能风扇还可以应用家居生活，可以提高舒适度。可见设计出高性能的智能风扇不仅能够提高风扇带给人们的舒适生活，还有利于推进智能家居系统的发展。
国内外发展现状
目前国际上对于智能风机的研究和开发正处于如火如荼的状态，各种新型的智能风机正在不断地投入到生产和人们的家居生活中。国外最著名并且技术最为成熟的当属美国的X-10家庭自动化系统。X-10目前已经在欧美国家成为一种标准协议，它主要的功能是通过一条通信协议能够将家庭中的所有电器包括风扇等进行集中管理，通过远程的信息交互，比如几乎人手一个的手机或者汽车，就可以直接实现对家中风扇、电视以及窗帘等的开关，为人们的家居生活添加了极大的舒适性和方便性。而在国内，许多著名的电器企业也在不断地加大对智能风扇的开发和研制，比如海尔电器以及美的电器，目前都已经研制出了通过手机就能遥控家中风扇的方案。
本文主要内容
本文以智能风机为研究对象，设计了一款智能风机控制系统。在论文的第一章，主要对智能风机的发展背景以及国内外研究现状进行了资料查阅；第二章主要对智能风机的控制方案以及元器件进行选择和介绍；第三章对智能风机的硬件系统进行了设计；第四章主要对智能风机的软件系统进行了设计，并在第五章对它进行实物的制作与测试。
预期设计目标：
1．能够实现对风扇的人工档和自动挡两种档位的控制，在人工档下，用户通过按键来控制风扇转速，在自动档下，转速由室温控制；
2．具有实时时间显示功能；
3．能够通过红外遥控操控风扇；
4．具有室温测量功能。
方案选择及元器件介绍
主控芯片的选择
方案一：选择8位单片机中的51单片机作为控制系统的主控芯片，所谓51单片机是指那些片内采用MCS—51架构作为内核的单片机，如美国ATMEL公司的AT89C51、AT89C52、AT89S51以及AT89S52，中国宏晶公司生产的STC89C51、STC89C52、STC12系列等，它们都是采用51内核，只是片内资源不同的经典51单片机。采用51单片机作为控制系统有两大好处，一是51单片机内部需要操控的寄存器较少，非常适合初学者和学生使用，容易完成系统的设计；而是51单片机采用串口进行程序的下载和调试，不需要专门的JATG式仿真器，因此成本非常低。但是使用51单片机作为主控核心也有几个缺点，一是51单片机的主频较低，内部没有集成锁相环电路，因此芯片的处理速度较低；二是51单片机内部集成的资源较少，如常用的IIC、SPI以及AD采样模块都没有集成进去，使用者需要自己在片外配置。然而综合到自身的学习情况，对于51单片机的使用能够很熟练的程度，这对于顺利完成毕业设计是有利的。
方案二：采用ATMEL公司的AVR系列单片机，AVR单片机也是一种典型的单片机，有着广泛的使用人群。AVR单片机是ATMEL公司为了改进C51单片机速度慢而开发出的，这种单片机在推出后迅速的赢得了市场，因为很多应用已经无法忍受51单片机的处理速度了。由于51单片机在进入市场时还没有一套完善的稳定措施，为了得到较为稳定的性能，因此51单片机采用了机器周期概念，将主频降地非常的低，只有较低的主频才能保证稳定性。随着电子技术的发展，ATMEL公司的设计人员已经迅速的掌握了一套完善的稳定措施，抛弃了机器周期的概
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/txgc/1318.html
