智能電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、金陵科技學(xué)院電子競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告參賽題目：智能電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 參賽選手：參賽地點(diǎn)：金陵科技學(xué)院參賽時(shí)間：2014.11.15-2014-11.25智能電風(fēng)扇模擬控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告摘要：本設(shè)計(jì)以stc公司的mcu stc89c52處理器為核心，實(shí)現(xiàn)了按鍵和安卓客戶端同步控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，利用ds18b20檢測(cè)溫度并有自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)速的模式，通過液晶和安卓客戶端實(shí)時(shí)顯示出風(fēng)扇當(dāng)前的狀態(tài)。也可通過按鍵和安卓客戶端來控制風(fēng)扇的搖頭功能。以該系統(tǒng)以豐富的功能和精準(zhǔn)的控制完成了比賽的要求。關(guān)鍵詞：stc89c52 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊 直流電機(jī) 藍(lán)牙模塊 一、系統(tǒng)框圖 本次實(shí)驗(yàn)利用stc89c52單片機(jī)接收由按鍵和藍(lán)牙

2、模塊傳回的控制數(shù)據(jù),控制智能風(fēng)扇的總開關(guān)，風(fēng)力的大小，和搖頭功能,并通過液晶實(shí)時(shí)返回當(dāng)前的模式，風(fēng)速大小，定時(shí)，和當(dāng)前溫度。（本設(shè)計(jì)的硬件實(shí)物圖見附錄一），系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如下： 按鍵安卓客戶端 驅(qū)動(dòng)模塊風(fēng)扇stc89c52單片機(jī)藍(lán)牙模塊液晶顯示 二、方案論證1、風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)選擇： 方案一：采用臺(tái)式計(jì)算機(jī)散熱風(fēng)扇，該風(fēng)扇的額定電壓為5v，實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)它的風(fēng)力太小，不易控制。故選擇放棄該方案。 方案二：采用步進(jìn)電機(jī)作為風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)，因?yàn)槊哭D(zhuǎn)過一個(gè)步距角的實(shí)際值與理論值存在著誤差，不同運(yùn)行拍數(shù)其值不同，四拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在5%之內(nèi)，八拍運(yùn)行時(shí)應(yīng)在15%以內(nèi)。因此步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速很難精準(zhǔn)的確定下來，因此，若選擇該

3、方案的話，對(duì)后面角度的計(jì)算將產(chǎn)生很大誤差，故選擇放棄該方案。 方案三：采用外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)作為風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)，外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的可控性強(qiáng)，從每分鐘幾轉(zhuǎn)到每分鐘幾萬轉(zhuǎn)都可以很容易實(shí)現(xiàn)，而且變速平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、轉(zhuǎn)速的線性度好。外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過軟件編程調(diào)整它的轉(zhuǎn)速，而且外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)力大，實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)它的風(fēng)量較為合適，穩(wěn)定度也比較高。故選擇采用這種方案，來完成風(fēng)扇控制系統(tǒng)。2、單片機(jī)最小系統(tǒng)mcu選擇：方案一：采用stm32微控制器，stm32是一款功能強(qiáng)大32位的單片機(jī)，但由于本次設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能較少，stm32的代碼操作比較繁瑣，對(duì)于簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)用stm32會(huì)性能過剩，也

4、由于stm32價(jià)格比較貴，所以放棄該方案。方案二：采用atmegal6單片機(jī)，它是一款低功耗8位單片機(jī)，雖然它的性能比較好，并且也能完成實(shí)驗(yàn)要求，但他的價(jià)格比較貴，性價(jià)比不高。經(jīng)綜合考慮，放棄該方案。方案三：采用80c52單片機(jī)，它是一款八位單片機(jī)，具有32個(gè)i/o引腳，2個(gè)定時(shí)、計(jì)數(shù)器，5個(gè)中斷源等等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于本次設(shè)計(jì)來說，使用80c52系列單片機(jī)，節(jié)約成本并且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，最終選擇該方案。3、 藍(lán)牙模塊選擇方案一：采用全模式藍(lán)牙模塊，這種藍(lán)牙需要軟件方面進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置主從模式傳輸速率和連接密碼，模塊功能較為強(qiáng)大，但由于本次設(shè)計(jì)用到的功能單一，所以放棄該方案。方案二：采用單模式藍(lán)牙模塊，這種

5、藍(lán)牙模塊功能較為單一，但是操作起來方便，使用簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，考慮到種種因素最終選擇該方案。4、 溫度檢測(cè)模塊選擇方案一：采用溫濕度傳感器，這種模塊可以傳回溫濕度，滿足了產(chǎn)品所需的要求，但是由于該溫濕度傳感器體積較大，價(jià)格稍貴所以放棄該方案。方案二：采用ds18b20，該款溫度傳感器口碑較好，精確度高，集成度高，且價(jià)格低廉，考慮到整體設(shè)計(jì)，代碼的簡(jiǎn)潔程度，最終選擇該方案。 三、系統(tǒng)硬件電路與程序設(shè)計(jì)（1）溫度檢測(cè)部分通過ds18b20來讀取空氣中溫度的值，并且實(shí)時(shí)返回該數(shù)據(jù)，單片機(jī)根據(jù)得到的數(shù)據(jù)有效地進(jìn)行精準(zhǔn)的控制和顯示，極大地滿足了用戶對(duì)于溫度的要求。（2）溫度、電機(jī)轉(zhuǎn)速和定時(shí)顯示部分 通過風(fēng)

6、速按鍵來改變單片機(jī)i/o口所輸出的pwm信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)調(diào)速，通過定時(shí)按鍵實(shí)現(xiàn)定時(shí)關(guān)機(jī)功能，通過自動(dòng)模式按鍵實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的實(shí)時(shí)操作，當(dāng)溫度大于25度時(shí)切換到自然風(fēng)，當(dāng)溫度在20度和25度之間時(shí)切換到常風(fēng)，當(dāng)溫度在20度以下時(shí)切換到睡眠風(fēng)。（3） 按鍵循環(huán)讀取鍵值部分每隔一段時(shí)間掃描一次按鍵，這樣可以定時(shí)得到所需的鍵值。然后通過單片機(jī)實(shí)時(shí)對(duì)電機(jī)進(jìn)行操作。（4） 藍(lán)牙手機(jī)客戶端部分如圖所示，這是我們自己制作的客戶端，界面簡(jiǎn)單大方，簡(jiǎn)潔明了，畫面友好，功能豐富強(qiáng)大，可以隨時(shí)遠(yuǎn)距離進(jìn)行對(duì)電風(fēng)扇的風(fēng)速的操作，并且可以隨時(shí)打開關(guān)閉搖頭功能，還有定時(shí)功能，可以設(shè)定任意時(shí)間的數(shù)值，可以設(shè)定模式選擇，設(shè)定自動(dòng)模式下

7、可以使風(fēng)扇根據(jù)溫度的大小而改變風(fēng)速。我們還設(shè)定了總開關(guān)，可以隨時(shí)關(guān)機(jī)和開機(jī)。五、軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)中單片機(jī)起到檢測(cè)輸入和控制輸出等顯示作用，所以軟件設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，啟動(dòng)后進(jìn)入輸入掃描，通過按鍵和安卓客戶端來控制單片機(jī)給外轉(zhuǎn)子無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)力的大小，最后通過單片機(jī)控制液晶顯示出來，整個(gè)軟件設(shè)計(jì)形成一個(gè)循環(huán)的控制系統(tǒng)。（軟件流程圖見附錄三，軟件主要代碼見附錄四）6、 測(cè)試方法與過程打開電源，模擬電風(fēng)扇處于關(guān)機(jī)狀態(tài)，在這個(gè)狀態(tài)下按下按鍵1，開機(jī)。發(fā)現(xiàn)電機(jī)自動(dòng)到了自然風(fēng)狀態(tài)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，溫度也開始實(shí)時(shí)顯示，說明按鍵和電機(jī)還有溫度傳感器功能良好。然后按下?lián)u頭按鍵，搖頭功能也正常，滿足本次題目的要求。然后測(cè)試定時(shí)功

8、能，按下定時(shí)按鍵，液晶顯示從10秒遞減，當(dāng)遞減到0時(shí)關(guān)機(jī)，此時(shí)搖頭和電機(jī)功能均失效，所有按鍵都失效。再次開機(jī)，選擇自動(dòng)模式，此時(shí)用手觸摸ds18b20，當(dāng)溫度升高時(shí)，會(huì)自動(dòng)改變風(fēng)速。最后測(cè)試藍(lán)牙客戶端的功能，打開藍(lán)牙客戶端，依次按下各個(gè)按鍵，發(fā)現(xiàn)電機(jī)能按照本次設(shè)計(jì)要求進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，說明各項(xiàng)功能完好，本次設(shè)計(jì)圓滿成功。七、總結(jié)綜合上述的測(cè)試結(jié)果，本設(shè)計(jì)不僅圓滿地完成了題目的基本要求，還完美的完成了發(fā)揮部分的要求。經(jīng)過幾天的艱苦奮斗和不懈努力，我和我的隊(duì)友成功的調(diào)試出了各個(gè)模塊并且聯(lián)調(diào)成功，期間我們學(xué)到了很多也收獲了很多，最重要的是我們鍛煉出了堅(jiān)持不懈的品格和在遇到困難時(shí)永不服輸?shù)木?，感謝學(xué)校給我們

9、這次鍛煉的機(jī)會(huì)。八、附錄 附錄一：硬件實(shí)物圖 附錄二：電路原理圖附錄三：程序流程圖附錄四：void main (void) /主程序 int temp;float temperature;char displaytemp16;/定義顯示區(qū)域臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)組char displaytime4=000; /定義顯示定時(shí)時(shí)間的存儲(chǔ)數(shù)組char key;dcout = 1; lcd_init(); /初始化液晶delayms(20); /延時(shí)有助于穩(wěn)定yaotoutingzhi();lcd_clear(); /清屏init_timer();lcd_user_chr(); /寫入自定義字符lcd_write

10、_string(0,0,speed:);lcd_write_string(8,0,time:000);xianshiguanji();lcd_write_char(13,1,0x01);/寫入溫度右上角點(diǎn)lcd_write_char(14,1,c); /寫入字符cdcout=0;while (1) /主循環(huán) /循環(huán)調(diào)用按鍵掃描 key=keyscan(); if(key=3&yunxingmoshi=0)/第一個(gè)按鍵,速度等級(jí)增加 / if(pwm_on=10|pwm_on=0)/ / pwm_on=20;/xianshiziranfen();/ / else if(pwm_on=20)/ /

11、 pwm_on=5;/xianshishuimianfen();/ / else if(pwm_on=5)/ / pwm_on=10;/pwm_on=58;/xianshichangfen();/ if(pwm_on=0)pwm_on=20;zongkaiguan=1; xianshiziranfen(); else if(pwm_on=20) pwm_on=10;zongkaiguan=1;xianshichangfen(); else if(pwm_on=10) pwm_on=5;zongkaiguan=1;xianshishuimianfen(); else if(pwm_on=5) p

12、wm_on=0;/pwm_on=58;zongkaiguan=0;xianshiguanji();yaotoumoshi=0;yaotoutingzhi(); if(key=4&zongkaiguan)/ dingshimoshi=1; xianshichangfen(); pwm_on=10; shijian+=10; if(shijian990) shijian=990; if(key=5&zongkaiguan) /3 if(yaotoumoshi=0) yaotoumoshi=1; zhenzhuanfanzhuan=1;yaotouzhengzhuan(); else yaotoum

13、oshi=0;yaotoutingzhi(); /yaotou1=1;/yaotou2=1; if(key=6&zongkaiguan) /4 if(yunxingmoshi=0) yunxingmoshi=1; else yunxingmoshi=0; if(readtimeflag=1)readtimeflag=0;if(shijian0)shijian-;if(shijian=0&zongkaiguan&dingshimoshi)pwm_on=0; zongkaiguan=0;dingshimoshi=0;yaotoumoshi=0;yaotoutingzhi();xianshiguan

14、ji();sprintf(displaytime,%d,shijian);/打印時(shí)間值 if(shijian=100 ) lcd_write_string(13,0,displaytime);/else if(shijian=10) lcd_write_char(13,0,0); /寫入字符c lcd_write_string(14,0,displaytime);/ else lcd_write_char(13,0,0); /寫入字符clcd_write_char(14,0,0); /寫入字符c lcd_write_string(15,0,displaytime);/ if(flag_rec=

15、1) / flag_rec=0;if(bufff0=o&bufff1=n)/第一個(gè)字節(jié)為o，第二個(gè)字節(jié)為n，第三個(gè)字節(jié)為控制碼switch(bufff2) case a :/自然風(fēng) if(zongkaiguan)pwm_on=20;xianshiziranfen(); break;case b:if(zongkaiguan)/常風(fēng) pwm_on=10; xianshichangfen(); break;case c:/睡眠風(fēng)if(zongkaiguan)pwm_on=5; xianshishuimianfen(); break; case d:/打開搖頭 if(zongkaiguan) yao

16、toumoshi=1; zhenzhuanfanzhuan=1;yaotouzhengzhuan();break;case e: yaotoumoshi=0;yaotoutingzhi(); /yaotou1=1;/yaotou2=1; break; case f:/自動(dòng) if(zongkaiguan) yunxingmoshi=1; break;case g:if(zongkaiguan) yunxingmoshi=0;/ 右轉(zhuǎn) /bee=0; break; case j:if(zongkaiguan) dingshimoshi=1; xianshichangfen(); pwm_on=10

17、; shijian=(int)(bufff3-0)*(int)100+(int)(bufff4-0)*(int)10+(int)(bufff5-0); if(shijian990) shijian=999; break;case h:zongkaiguan=1;break;case i:pwm_on=0; zongkaiguan=0;dingshimoshi=0;yaotoumoshi=0;yaotoutingzhi(); xianshiguanji();break; if(readtempflag=1) readtempflag=0; temp=readtemperature(); temperature=(float)temp*0.0625; sprintf(displayte