单片机的智能风扇调速系统设计硬件部分(附件)
本文的研究对象为智能风扇调速系统，系统设计方案是以单片机为整体的控制中心。此外，DS18B20是一款温度感应元件，用于收集环境温度，通过一条接线便可使DS18B20连接到主控制器并在两个方向上进行通信，然后可凭借检测到的环境温度来控制电风扇。既可以人为控制风扇的启停、风速的运行档位，又可以比较检测到的环境温度与设定的系统温度，进而实现智能风扇电机的自动启动与停止。再选用LCD1602液晶作为显示模块，用显示模块来显示当前的温度和当前的风速档位等。在设计过程中，利用软件Altium Designer来完成风扇调速系统硬件的原理图和PCB板的绘制，PI Expert Suite 来生成重要的开关电源电路。本文的设计目的用来改善普通电扇存在用途单一、功用性低、变通性差等问题。关键词 智能风扇，单片机，DS18B20，LCD1602，Altium Designer，PI Expert suite
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外智能风扇研究现状 1
1.3 智能风扇控制系统概述 2
1.4 设计任务和主要内容 2
2 硬件设计 3
2.1 Altium Designer简介 3
2.2 硬件电路设计 4
3 开关电源设计 14
3.1 PI Expert suite简介 14
3.2 系统操作界面设计 15
3.3 开关电源模块概述 16
4 软件设计 19
4.1 系统软件总体设计 19
4.2 温度采集模块软件设计 19
4.3 上位机的监控..............................................................................................................20
5 调试 21
5.1 调试方案 21
5.2 硬件电路调试 21
5.3 软件的调试 25
结论 26
致谢 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参考文献 28
附录A 智能风扇系统总体原理图 29
附录B PCB图 31
附录C 实物图 32
附录D 系统软件程序代码 33
1 绪论
1.1 研究背景及意义
自从18世纪电风扇被发明出来后，其经过了不断的改革和更新，但随着空调慢慢走进千万家庭，电风扇也曾一度被认为是淘汰品。其实并非如此，电风扇因为温和的风力、低廉的价格、低耗的特性、简单的安装和使用方法等优点，所以在老年人、儿童以及体制较弱的人中广受欢迎。
在中国，即使是普通风扇都有一定的市场的，但是它依旧存在非常多的地方需要被改良，普通风扇很是显著的短板是它不能跟着环境温度改变而及时得来变换电风扇的风速转动档位。特别是在白天黑夜温差相差较大的地方，在人们处于深度睡眠的情况下，普通电风扇的一直在运转可能会造成人们感冒生病的结果，这也是对电力资源的一种浪费。在人们使用电扇的过程中，与之相随的是机械运动，在炎热的夏天人们的心情本就浮躁，此时能带来一丝凉意的风扇却又发出机械运动的噪音，不禁让人更加烦躁。到了晚上，用户更是难以入眠，睡眠质量自然而然就会下降。如今市场上电风扇都做了改良，设有定时功能，但定时功能并不齐全，消费者的体验并没有得到很大的改善。此时，想要上述问题能够得到解决，一款创新型智能化电风扇就有必要应运而生。想要以单片机为中心来进行控制，接着用温度传感器对环境温度进行检测，人为控制与自动控制两者模式都能在这款智能化风扇里体现出来，这一款智能化电风扇有着特别重大的意义，在人们的平常生活中也是必不可少的[1]。在当代的社会，智能化的电风扇的发展有着很大的潜力，未来能占有的市场也是不可以小看的。
1.2 国内外智能风扇研究现状
1916年，中国的第一台电风扇出世了。历经十年，华生牌电扇被正式投入生产，之后很快成为风扇行业中的知名品牌。电风扇也属于成熟的家电行业，这么多年，电风扇的市场还是很不错的，因此中国对待电风扇的优化研究的态度是非常积极的。而今我国的智能化电风扇凭借已有的成熟的技术，开始不断的投入市场、抢占市场的资源。再者，中国下一阶段的研究目的是让电风扇更加人性化、自动化、多功能化，用来更好的迎合不同人群的不同的要求。
国外对电风扇领域的研发态度相比于中国而言较消极，然而在智能化电器方面的研发却取得了更多的成就。这些年，迅速提高温度控制的技术的目的是减少风扇运行噪声和节省电力资源等，导致智能风扇吸引了愈来愈多的研究目光，随之被普遍得运用[2]。在此阶段，温控风扇的研发已获得了较大的成果，当环境温度高于设定的最低温度数值时可以自动启动与停止，风扇的风速档位也会随着环境温度的变化而改变，达到智能化控制。
1.3 智能风扇控制系统概述
什么是智能风扇？众所周知，传统风扇有几个风速档位，要想风力大小发生变化必须要人为的去对风扇进行档位的调节。不言而喻，智能风扇即是在人为调节的基础上实现自动调节的功能[3]。
此设计中的智能风扇调速系统是将风扇速度档位为受控量，分析了由单片机接收到的温度数字信号，然后利用温度数据的变化来改变PWM的占空比，进而改变电机的旋转速度。这样就不用手动控制风扇的风速档位了，达到了风扇自动控制风力的大小，让平常生活更加方便。
1.4 设计任务和主要内容
智能风扇系统设计由两个部分组成：硬件电路设计和软件编程设计。依据智能风扇设计需要的功能，我们可以合理地选择元器件来达到目的。要想做出最后想要的智能风扇电路板使它有预期的效果，设计主要分为几个步骤，硬件设计主要设计到的内容有设计并绘制原理图，然后利用Proteus软件对绘制好的原理图进行仿真。这一步是非常重要的，它是最终设计能否成功的关键之处。
本课题主要完成的事情：完成以单片机为主控制器的智能风扇速度控制系统的整体方案设计；熟练运用Altium Designer来完成风扇调速系统硬件的原理图和PCB板的绘制；利用 PI Expert Suite 来生成开关电源电路；系统的软件和硬件联调，能实现智能调速要求和可靠的运行。最终，智能风扇系统可实现如下的功能：
1、多速度档位：具有低速、中速、高速三个风速档位;
2、温度智控功能：依据检测的外部环境温度，自动启停跟自动改变风扇档位;
3、手动调速功能：可根据用户需要，手动调速;
4、定时工作功能：通过定时，使用者可以自由设定风扇工作时间的长短等参数;
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外智能风扇研究现状 1
1.3 智能风扇控制系统概述 2
1.4 设计任务和主要内容 2
2 硬件设计 3
2.1 Altium Designer简介 3
2.2 硬件电路设计 4
3 开关电源设计 14
3.1 PI Expert suite简介 14
3.2 系统操作界面设计 15
3.3 开关电源模块概述 16
4 软件设计 19
4.1 系统软件总体设计 19
4.2 温度采集模块软件设计 19
4.3 上位机的监控..............................................................................................................20
5 调试 21
5.1 调试方案 21
5.2 硬件电路调试 21
5.3 软件的调试 25
结论 26
致谢 27 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
参考文献 28
附录A 智能风扇系统总体原理图 29
附录B PCB图 31
附录C 实物图 32
附录D 系统软件程序代码 33
1 绪论
1.1 研究背景及意义
自从18世纪电风扇被发明出来后，其经过了不断的改革和更新，但随着空调慢慢走进千万家庭，电风扇也曾一度被认为是淘汰品。其实并非如此，电风扇因为温和的风力、低廉的价格、低耗的特性、简单的安装和使用方法等优点，所以在老年人、儿童以及体制较弱的人中广受欢迎。
在中国，即使是普通风扇都有一定的市场的，但是它依旧存在非常多的地方需要被改良，普通风扇很是显著的短板是它不能跟着环境温度改变而及时得来变换电风扇的风速转动档位。特别是在白天黑夜温差相差较大的地方，在人们处于深度睡眠的情况下，普通电风扇的一直在运转可能会造成人们感冒生病的结果，这也是对电力资源的一种浪费。在人们使用电扇的过程中，与之相随的是机械运动，在炎热的夏天人们的心情本就浮躁，此时能带来一丝凉意的风扇却又发出机械运动的噪音，不禁让人更加烦躁。到了晚上，用户更是难以入眠，睡眠质量自然而然就会下降。如今市场上电风扇都做了改良，设有定时功能，但定时功能并不齐全，消费者的体验并没有得到很大的改善。此时，想要上述问题能够得到解决，一款创新型智能化电风扇就有必要应运而生。想要以单片机为中心来进行控制，接着用温度传感器对环境温度进行检测，人为控制与自动控制两者模式都能在这款智能化风扇里体现出来，这一款智能化电风扇有着特别重大的意义，在人们的平常生活中也是必不可少的[1]。在当代的社会，智能化的电风扇的发展有着很大的潜力，未来能占有的市场也是不可以小看的。
1.2 国内外智能风扇研究现状
1916年，中国的第一台电风扇出世了。历经十年，华生牌电扇被正式投入生产，之后很快成为风扇行业中的知名品牌。电风扇也属于成熟的家电行业，这么多年，电风扇的市场还是很不错的，因此中国对待电风扇的优化研究的态度是非常积极的。而今我国的智能化电风扇凭借已有的成熟的技术，开始不断的投入市场、抢占市场的资源。再者，中国下一阶段的研究目的是让电风扇更加人性化、自动化、多功能化，用来更好的迎合不同人群的不同的要求。
国外对电风扇领域的研发态度相比于中国而言较消极，然而在智能化电器方面的研发却取得了更多的成就。这些年，迅速提高温度控制的技术的目的是减少风扇运行噪声和节省电力资源等，导致智能风扇吸引了愈来愈多的研究目光，随之被普遍得运用[2]。在此阶段，温控风扇的研发已获得了较大的成果，当环境温度高于设定的最低温度数值时可以自动启动与停止，风扇的风速档位也会随着环境温度的变化而改变，达到智能化控制。
1.3 智能风扇控制系统概述
什么是智能风扇？众所周知，传统风扇有几个风速档位，要想风力大小发生变化必须要人为的去对风扇进行档位的调节。不言而喻，智能风扇即是在人为调节的基础上实现自动调节的功能[3]。
此设计中的智能风扇调速系统是将风扇速度档位为受控量，分析了由单片机接收到的温度数字信号，然后利用温度数据的变化来改变PWM的占空比，进而改变电机的旋转速度。这样就不用手动控制风扇的风速档位了，达到了风扇自动控制风力的大小，让平常生活更加方便。
1.4 设计任务和主要内容
智能风扇系统设计由两个部分组成：硬件电路设计和软件编程设计。依据智能风扇设计需要的功能，我们可以合理地选择元器件来达到目的。要想做出最后想要的智能风扇电路板使它有预期的效果，设计主要分为几个步骤，硬件设计主要设计到的内容有设计并绘制原理图，然后利用Proteus软件对绘制好的原理图进行仿真。这一步是非常重要的，它是最终设计能否成功的关键之处。
本课题主要完成的事情：完成以单片机为主控制器的智能风扇速度控制系统的整体方案设计；熟练运用Altium Designer来完成风扇调速系统硬件的原理图和PCB板的绘制；利用 PI Expert Suite 来生成开关电源电路；系统的软件和硬件联调，能实现智能调速要求和可靠的运行。最终，智能风扇系统可实现如下的功能：
1、多速度档位：具有低速、中速、高速三个风速档位;
2、温度智控功能：依据检测的外部环境温度，自动启停跟自动改变风扇档位;
3、手动调速功能：可根据用户需要，手动调速;
4、定时工作功能：通过定时，使用者可以自由设定风扇工作时间的长短等参数;
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/zdh/1655.html
