智能调速电风扇的设计
目 录
一、引言 4
二、智能风扇的设计方案 4
（一）设计任务 5
（二）设计方案的选择 5
1.控制核心的选择 5
2.温度传感器的选择 5
3.显示电路的选择 5
4.调速方式的选择 6
三、系统硬件设计 6
（一）单片机最小系统 6
1.STC89C52单片机 6
2.晶振电路 7
3.复位电路 8
（二）数码管显示电路 8
（三）电机调速电路 9
（四）温度检测电路 10
（五）按键电路 11
四、系统软件设计 11
（一）主程序设计 11
（二）风扇控制设计 12
（三）按键处理数码显示设计 13
五、调试 14
六、总结 20
致谢 21
参考文献 21
附录 23
原理图 23
PCB图 23
仿真图 24
实物图 25
元器件清单 26
系统源程序 26
一、引言
最近几年，空调行业的发展尤为迅速，空调价格变得低廉被人们接受，于是，某些专家教授就跳出来说电风扇行业已经落寞。其实情况并不是这样，据专业调查人员透露，家用电风扇没有受空调的普及而逐渐远离市场，近一年来反而出现了电风扇销售回温的势态。最重要的原因有两个，第一个是人体长时间的在空调间内会对身体不利，严重的会中“空调病”（简单的来说就是因为人体长时间的呆在空调间内会导致人体水分的不断减少从而促发各种病状）；第二个是电风扇相比于空 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
调有价格优势，耗电量低，随买随用无需等待专业人员安装。
在目前的电风扇市场上，都是以手动调控，红外调控风挡的电风扇为主，真正可以智能调速的电风扇并不多，主要是因为这类风扇相对于前面两种有造价成本高，技术需求高的不利因素，但是智能调速的电风扇可以解决很多问题，在季节交替（春夏，夏秋）的时候，实时温差大，当人们进入睡眠不改变风挡是很容易着凉生病的（非常适合一些上班族因赶任务而在办公室里加班），而智能风扇能根据用户自己设定的温度值与采集到的外界温度值相对比，进行自动调节风挡保障人们的基本生活，更加人性化；传统电风扇如果长时间工作，机器内部元件没有足够的降温，元器件容易温度过高而损坏，但是智能风扇就没有这个后顾之忧，在智能风扇感应到的外界温度值小于用户设置好的最低温度值时，智能风扇就会暂时停止，此时，内部元器件就能得到更好的散热，延长寿命，保障人们的利益。
我们设计的这种智能电风扇能为人们带来方便，利益，在享受降温效果的同时还能享受智能调速系统带来的省电省钱的好处，非常符合当今人们购买家用电器的标准。
二、智能风扇的设计方案
本设计是以STC89C52单片机为主体，采用DS18B20温度传感器为感温元件，通过9012-NPN型三极管进行驱动智能调节风挡。另外，该系统最具特色的是用户可以自己设置高、低温度值，当实测温度低于低温度值时，风扇处于停止状态；当实测温度在高、低温度值之间时，风扇进入小风挡；当实测温度大于高温度值时，风扇进入大风挡，非常人性化。
（一）设计任务
(1)风速设有大、小两个风挡，可由用户通过键盘设定。
(2)当温度低于低温度值时,电风扇会暂时关闭。
(3)当温度在低和高温度值之间时,电风扇进入小风挡。
(4)当温度大于高温度值时,电风扇进入大风挡。
(5)按键按下未松开连续增加，减少3次（最小单位0.1℃），在连续增加，减少3次之后，增加，减少1℃，方便实际操作。
（二）设计方案的选择
1.控制核心的选择
方案一：采用单片机作为控制核心。
方案二：采用电压比较电路作为控制核心。
若选择单片机为控制核心，可以进行软件编写程序显示探测到的外界温度值，并且用户能够通过按键电路，设置高、低温度值，最主要的是能分辨出温度微小的变化，若选择电压比较电路为控制核心，具有不用软件编程的简便，但是控制方式过于单一不能设置高、低温度值，与我们设计不符，所以我们选择方案一。
2.温度传感器的选择
方案一：把感测温度的核心元件定为热敏电阻，通过运算放大器放大，温度发生变化，热敏电阻的阻值和输出电压会随之变化，最后用AD转换芯片把模拟信号转为数字信号传给单片机进行处理。
方案二：采用数字温度传感器DS18B20作为温度感测的核心元件。
若采用热敏电阻，则具有价格便宜，元器件容易买到的优势，但是温度变化幅度小，热敏电阻就不容易感应，在信号处理中甚至会失真和产生误差，若采用数字温度传感器DS18B20，因为DS18B20具有高度集成化的特点，大大降低了外界放大转换电路的误差，温度值在器件内部转换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，更加适合我们这个方案，所以我们选择方案二。
3.显示电路的选择
方案一：选用八段共阳数码管显示温度。
方案二：选用LCD液晶显示屏显示温度。
若选择五位共阳数码管具有成本低廉，显示温度明确，耗能低的特点，这种显示方式也得到了广泛应用，若选择液晶屏显示温度，虽然显示字符比五位共阳数码管更容易人眼辨识，但是液晶屏价格高，驱动程序复杂，综合考虑下，我们还是选择方案一。
4.调速方式的选择
方案一：采用电阻绕组抽头的方式，通过改变线圈数量接入电路来改变功率调节转速。
方案二：采用三极管驱动，进行调速。
若选择电阻绕组抽头方式，会有线圈绕制，嵌线，接线的额外麻烦，并且损耗高，容易发热发生意外，若选择三极管完成风扇调速的功能，在调速中不会产生损耗，相比于第一种方式，更适合我们这次设计，所以选择方案二。
三、系统硬件设计
风扇智能调速系统采用模块化设计，由按键电路，温度检测电路，电机调速电路，数码管显示电路，晶振电路，复位电路，AT89C52单片机构成。按键电路设置高、低温度，温度检测电路发出信号给数码管显示电路完成温度显示，给电机调速电路完成电风扇的调风。总框图如图1所示。
图1 总设计图
图1 总体框图
（一）单片机最小系统
单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。下面从单片机简介，晶振电路、复位电路的设计方面依次介绍。
四、系统软件设计
智能风扇调风系统部分采用模块化设计，下面主要对主程序，按键处理数码显示及风扇控制的设计进行分析。
（一）主程序设计
当主程序开始后，先由DS18B20感应温度并将温度信号发送给单片机，由单片机进行处理，由数码管显示温度，并通过判定进行风扇控制，主程序流程如图10所示。
在调试中，我们分为了软件仿真和实物调试两部分，通过两个调试来确保我们所设计的智能风扇调速系统是可行的。
[6] 李广弟等.单片机基础[M].北京航空航天出版社，2001
一、引言 4
二、智能风扇的设计方案 4
（一）设计任务 5
（二）设计方案的选择 5
1.控制核心的选择 5
2.温度传感器的选择 5
3.显示电路的选择 5
4.调速方式的选择 6
三、系统硬件设计 6
（一）单片机最小系统 6
1.STC89C52单片机 6
2.晶振电路 7
3.复位电路 8
（二）数码管显示电路 8
（三）电机调速电路 9
（四）温度检测电路 10
（五）按键电路 11
四、系统软件设计 11
（一）主程序设计 11
（二）风扇控制设计 12
（三）按键处理数码显示设计 13
五、调试 14
六、总结 20
致谢 21
参考文献 21
附录 23
原理图 23
PCB图 23
仿真图 24
实物图 25
元器件清单 26
系统源程序 26
一、引言
最近几年，空调行业的发展尤为迅速，空调价格变得低廉被人们接受，于是，某些专家教授就跳出来说电风扇行业已经落寞。其实情况并不是这样，据专业调查人员透露，家用电风扇没有受空调的普及而逐渐远离市场，近一年来反而出现了电风扇销售回温的势态。最重要的原因有两个，第一个是人体长时间的在空调间内会对身体不利，严重的会中“空调病”（简单的来说就是因为人体长时间的呆在空调间内会导致人体水分的不断减少从而促发各种病状）；第二个是电风扇相比于空 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: *351916072*
调有价格优势，耗电量低，随买随用无需等待专业人员安装。
在目前的电风扇市场上，都是以手动调控，红外调控风挡的电风扇为主，真正可以智能调速的电风扇并不多，主要是因为这类风扇相对于前面两种有造价成本高，技术需求高的不利因素，但是智能调速的电风扇可以解决很多问题，在季节交替（春夏，夏秋）的时候，实时温差大，当人们进入睡眠不改变风挡是很容易着凉生病的（非常适合一些上班族因赶任务而在办公室里加班），而智能风扇能根据用户自己设定的温度值与采集到的外界温度值相对比，进行自动调节风挡保障人们的基本生活，更加人性化；传统电风扇如果长时间工作，机器内部元件没有足够的降温，元器件容易温度过高而损坏，但是智能风扇就没有这个后顾之忧，在智能风扇感应到的外界温度值小于用户设置好的最低温度值时，智能风扇就会暂时停止，此时，内部元器件就能得到更好的散热，延长寿命，保障人们的利益。
我们设计的这种智能电风扇能为人们带来方便，利益，在享受降温效果的同时还能享受智能调速系统带来的省电省钱的好处，非常符合当今人们购买家用电器的标准。
二、智能风扇的设计方案
本设计是以STC89C52单片机为主体，采用DS18B20温度传感器为感温元件，通过9012-NPN型三极管进行驱动智能调节风挡。另外，该系统最具特色的是用户可以自己设置高、低温度值，当实测温度低于低温度值时，风扇处于停止状态；当实测温度在高、低温度值之间时，风扇进入小风挡；当实测温度大于高温度值时，风扇进入大风挡，非常人性化。
（一）设计任务
(1)风速设有大、小两个风挡，可由用户通过键盘设定。
(2)当温度低于低温度值时,电风扇会暂时关闭。
(3)当温度在低和高温度值之间时,电风扇进入小风挡。
(4)当温度大于高温度值时,电风扇进入大风挡。
(5)按键按下未松开连续增加，减少3次（最小单位0.1℃），在连续增加，减少3次之后，增加，减少1℃，方便实际操作。
（二）设计方案的选择
1.控制核心的选择
方案一：采用单片机作为控制核心。
方案二：采用电压比较电路作为控制核心。
若选择单片机为控制核心，可以进行软件编写程序显示探测到的外界温度值，并且用户能够通过按键电路，设置高、低温度值，最主要的是能分辨出温度微小的变化，若选择电压比较电路为控制核心，具有不用软件编程的简便，但是控制方式过于单一不能设置高、低温度值，与我们设计不符，所以我们选择方案一。
2.温度传感器的选择
方案一：把感测温度的核心元件定为热敏电阻，通过运算放大器放大，温度发生变化，热敏电阻的阻值和输出电压会随之变化，最后用AD转换芯片把模拟信号转为数字信号传给单片机进行处理。
方案二：采用数字温度传感器DS18B20作为温度感测的核心元件。
若采用热敏电阻，则具有价格便宜，元器件容易买到的优势，但是温度变化幅度小，热敏电阻就不容易感应，在信号处理中甚至会失真和产生误差，若采用数字温度传感器DS18B20，因为DS18B20具有高度集成化的特点，大大降低了外界放大转换电路的误差，温度值在器件内部转换成数字量直接输出，简化了系统程序设计，更加适合我们这个方案，所以我们选择方案二。
3.显示电路的选择
方案一：选用八段共阳数码管显示温度。
方案二：选用LCD液晶显示屏显示温度。
若选择五位共阳数码管具有成本低廉，显示温度明确，耗能低的特点，这种显示方式也得到了广泛应用，若选择液晶屏显示温度，虽然显示字符比五位共阳数码管更容易人眼辨识，但是液晶屏价格高，驱动程序复杂，综合考虑下，我们还是选择方案一。
4.调速方式的选择
方案一：采用电阻绕组抽头的方式，通过改变线圈数量接入电路来改变功率调节转速。
方案二：采用三极管驱动，进行调速。
若选择电阻绕组抽头方式，会有线圈绕制，嵌线，接线的额外麻烦，并且损耗高，容易发热发生意外，若选择三极管完成风扇调速的功能，在调速中不会产生损耗，相比于第一种方式，更适合我们这次设计，所以选择方案二。
三、系统硬件设计
风扇智能调速系统采用模块化设计，由按键电路，温度检测电路，电机调速电路，数码管显示电路，晶振电路，复位电路，AT89C52单片机构成。按键电路设置高、低温度，温度检测电路发出信号给数码管显示电路完成温度显示，给电机调速电路完成电风扇的调风。总框图如图1所示。
图1 总设计图
图1 总体框图
（一）单片机最小系统
单片机最小系统主要由电源、复位、振荡电路以及扩展部分等部分组成。下面从单片机简介，晶振电路、复位电路的设计方面依次介绍。
四、系统软件设计
智能风扇调风系统部分采用模块化设计，下面主要对主程序，按键处理数码显示及风扇控制的设计进行分析。
（一）主程序设计
当主程序开始后，先由DS18B20感应温度并将温度信号发送给单片机，由单片机进行处理，由数码管显示温度，并通过判定进行风扇控制，主程序流程如图10所示。
在调试中，我们分为了软件仿真和实物调试两部分，通过两个调试来确保我们所设计的智能风扇调速系统是可行的。
[6] 李广弟等.单片机基础[M].北京航空航天出版社，2001
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