2技術(shù)報(bào)告書匯編hhy

1、附件二“合泰杯”第十屆天津市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競賽技術(shù)報(bào)告書參 賽 隊(duì)伍 編號：15TJ-0242作品名稱：HHY型號 B.HT66F70A使用所屬類別： A參賽學(xué)生：指導(dǎo)： 胡露月： 通 訊 地址：天津工業(yè)大學(xué)： 學(xué)校學(xué)院（系）天津工業(yè)大學(xué)工程實(shí)訓(xùn)中心學(xué)校專業(yè)年級天津工業(yè)大學(xué)通信工程大二天津工業(yè)大學(xué)通信工程大二胡露月天津工業(yè)大學(xué)通信工程大二“合泰杯”第十屆天津市大學(xué)生單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)競賽組委會目 錄一、摘要11二、三、工作原理1四、功能、特色1結(jié)構(gòu)2五、（一）硬件部分2部分3（二）六、設(shè)計(jì)方式3七、測試方式4八、操作方式、使用手冊4九、附錄4（一）未來開發(fā)方向4（二）參考資料4（三）其它一、

2、摘要摘要隨著科技的發(fā)展，智能日新月異，智能家居極大地了我們的生活，隨著智能家電，智能機(jī)器，智能家居.所以說智能化是發(fā)展的必然趨勢。我們這次的是智能風(fēng)扇，這正迎合了的發(fā)展，不僅極大地滿足了人類的需求，而且讓人們體會到科技帶來的便利。我們的智能風(fēng)扇與普通風(fēng)扇相比，兼具了智能化、節(jié)能化和易用化等特點(diǎn)。該風(fēng)扇主要由電機(jī)、距離傳感器以及相關(guān)驅(qū)動電路幾個模塊組成。該風(fēng)扇在功能上設(shè)計(jì)成可以自動跟隨進(jìn)行轉(zhuǎn)向，并能夠根據(jù)與風(fēng)扇的距離自動調(diào)節(jié)風(fēng)速，同時(shí)也兼有普通風(fēng)扇的功能，體現(xiàn)了智能風(fēng)扇的智能化、節(jié)能化和易用化等特點(diǎn)。這樣的設(shè)計(jì)更加人性化，更加貼近生活。智能風(fēng)扇自動跟隨 自動調(diào)速二、每逢夏天，炎熱的天氣使得人們對

3、風(fēng)扇的需求很大。雖然空調(diào)的使用越來越普及，但是在很多地方卻依然沒有使用上空調(diào)，比如在宿舍，宿舍對于高功率的電器無法使用，即使用上空調(diào)的用戶也有一個很大的體會：大功率的空調(diào)使得電網(wǎng)極其不，空調(diào)不能夠正常工作。因此，風(fēng)扇在宿舍和空調(diào)相比更有競爭力。傳統(tǒng)的風(fēng)扇很多的不足，比如經(jīng)常出現(xiàn)人忘記關(guān)電扇而電扇繼續(xù)旋轉(zhuǎn)造成電力資源的浪費(fèi)；以及風(fēng)扇不是一直對著人吹，同樣造成能源的浪費(fèi)，因此，我們設(shè)計(jì)并制作了這款智能風(fēng)扇，希望通過這款風(fēng)扇，可以減少能源的浪費(fèi)從而提高生活的質(zhì)量。我們設(shè)計(jì)的這種風(fēng)扇在開關(guān)上實(shí)現(xiàn)了無人自動停止工作，在調(diào)速方面擴(kuò)展了傳統(tǒng)的調(diào)速方式，即通過和風(fēng)扇的距離來自動變速。另外，我們設(shè)計(jì)了一種跟隨系

4、統(tǒng)，它能夠使風(fēng)扇在工作過程中自動跟隨改變方向，這使得風(fēng)扇使用過程中體現(xiàn)了能源的最大利用。-1-三、工作原理（一）工作原理本以單片機(jī)為，通過單片機(jī)來電機(jī)、紅外裝置以及液晶顯示等等。系統(tǒng)工作時(shí)，紅外測距模塊可以測量出當(dāng)前使用者與風(fēng)扇的距離，將信號送到單片機(jī)，實(shí)時(shí)根據(jù)距離來風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)速。跟隨系統(tǒng)可以追蹤使用者，當(dāng)在風(fēng)扇前移動時(shí)，分布在風(fēng)扇兩端的紅外系統(tǒng)檢測人的移動方向，通過單片機(jī)轉(zhuǎn)向電機(jī)來使風(fēng)扇在轉(zhuǎn)向范圍內(nèi)始終正對使用者。使用者可以觀察液晶來了解風(fēng)扇工作情況，例如當(dāng)前風(fēng)速檔位、定時(shí)功能及工作模式等一些。（二）方式選擇1單片機(jī)選擇 HT66FU70A 和 HT66FU50 這兩個相比，兩者都擁有輸出模

5、式，而 HT66FU70A 是HT66FU50 的“升級版”,因此出于更實(shí)現(xiàn)功能等各方面的考慮，我們選擇 HT66FU70A 這款單片機(jī)。2在風(fēng)扇風(fēng)速上，通過溫度高低風(fēng)速不失一個好，但是這種方式已經(jīng)不是新的技術(shù)。因此我們設(shè)計(jì)了另外一種工作方式，即通過紅外測試人和風(fēng)扇的距離，在事先設(shè)定風(fēng)速基礎(chǔ)上，根據(jù)距離來增速和。（三）技術(shù)來源本技術(shù)構(gòu)想和設(shè)計(jì)均由小組成員完成。四、功能、特色我們的智能風(fēng)扇在智能家電的大環(huán)境下有著以下的功能：1自動測定距離調(diào)速，近處遠(yuǎn)處可以感受到一樣的風(fēng)力。人在室內(nèi)進(jìn)行走動的時(shí)候，隨著距離的遠(yuǎn)近，我們的智能風(fēng)扇可以進(jìn)行距離風(fēng)扇的距離，若人距離風(fēng)扇的位置太遠(yuǎn)（一定距離內(nèi)），風(fēng)扇可以

6、自動進(jìn)行-2-轉(zhuǎn)速的調(diào)整，近處轉(zhuǎn)速慢，遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)速快。以做到在不同的地方人可以感受到的相同大小的風(fēng)速。若人走出了設(shè)定的范圍內(nèi)，風(fēng)扇將自動切斷電源，停止轉(zhuǎn)動。2風(fēng)扇可以根據(jù)的移動自動調(diào)整方向做到能量的最大利用。以往的風(fēng)扇只能做到扇葉的左右搖擺與固定兩種，左右搖擺會浪費(fèi)大量的能源而固定時(shí)，隨著人的移動，風(fēng)扇將不能吹到，又得重新調(diào)扇的位置，這將是極其麻煩的。我們的風(fēng)扇可以智能的檢測到人的位置，正如向日葵跟著太陽轉(zhuǎn)，智能風(fēng)扇也會跟著人的移動進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而做到資源的最大利用。特色與創(chuàng)新：1目前智能風(fēng)扇領(lǐng)域的研究仍局限于溫度，我們小組采用的是距離的方案。距離的更改導(dǎo)致風(fēng)力的更改，距離越遠(yuǎn)轉(zhuǎn)速越大，因此風(fēng)力越大

7、，而距離越近則風(fēng)力越小，距離與風(fēng)力成反比。2風(fēng)扇對定位并自動轉(zhuǎn)向是一大創(chuàng)新點(diǎn)，風(fēng)扇保持與人的同布運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)更高的能源利用率。五、結(jié)構(gòu)（一）硬件部分總體結(jié)構(gòu)如右圖所示。主要由單片機(jī)模塊，跟隨模塊，紅外測距模塊，液晶模塊以及電機(jī)模塊組成。主控單片機(jī)為 HT66F70A 單片機(jī)，它是本的。電源提供電壓為 24V 直流電給兩個電機(jī)供電，經(jīng)過穩(wěn)壓穩(wěn)壓后給單片機(jī)供電。單片機(jī)液晶屏，液晶屏顯示風(fēng)扇實(shí)時(shí)工作參數(shù)。單片機(jī)紅外傳感器，紅外傳感器接收到的傳給單片機(jī)然后單片機(jī)加以處理。單片機(jī)將紅外所收集到的變成指令電機(jī)驅(qū)動模塊來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，-3-轉(zhuǎn)向，以及是否工作等。1.主控單片機(jī)：主控單片機(jī)為本的。因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出

8、的功率不能達(dá)到我們所需要的功率，因此我們增加了一片鎖存器 74HC573 以用來增加單片機(jī)的輸出能力。2.電源模塊：電源模塊分為兩部分，一部分給電機(jī)供電，選用的是 24V 直流電；另外一部分是非電機(jī)部分，經(jīng)過穩(wěn)壓穩(wěn)壓后主要給單片機(jī)、液晶等其它模塊供電。3.電機(jī)模塊風(fēng)扇電機(jī)：風(fēng)扇電機(jī)主要為了更改風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。步進(jìn)電機(jī)：步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。驅(qū)動器接收到一個脈沖信號后，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度。首先，通過脈沖個數(shù)來角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；其次，通過脈沖頓率來電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和度，從而達(dá)到改變速度的目的。4.電機(jī)驅(qū)動模塊：電機(jī)驅(qū)動模塊風(fēng)扇電機(jī)與轉(zhuǎn)向電機(jī)

9、。轉(zhuǎn)向電機(jī)是數(shù)字電機(jī)，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，轉(zhuǎn)向電機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機(jī)。轉(zhuǎn)向電機(jī)最大特點(diǎn)是：1.它是通過輸入脈沖信號來進(jìn)行的。2.電機(jī)的總轉(zhuǎn)動角度由輸入脈沖決定。3，電機(jī)的轉(zhuǎn)速由脈沖信號頻率決定。驅(qū)動連接方式為共陰接法。5.跟隨模塊：在風(fēng)扇兩側(cè)各安裝兩個紅外發(fā)射和接收模塊，兩個紅外發(fā)射模塊之間距離很近，接觸到紅外線后將紅外線反射到接收裝置，系統(tǒng)便可檢測到通過了紅外線。單片機(jī)紅外傳感器，紅外傳感器接收到的傳給單片機(jī)然后單片機(jī)加以處理。單片機(jī)將紅外所收集到的變成指令電機(jī)驅(qū)動模塊來改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)向，以及是否工作等。6.液晶：單片機(jī)液晶，液晶顯示風(fēng)扇實(shí)時(shí)工作參

10、數(shù)。由于需要顯示的量較大，故采用 12864 型號的液晶。（二）部分-4-六、設(shè)計(jì)方式此款風(fēng)扇，主要運(yùn)用了主控的與 A/D 的轉(zhuǎn)換。脈寬調(diào)制器通過調(diào)制器給電機(jī)提供一個具有一定頻率的脈沖寬度可調(diào)的脈沖電。脈沖寬度越大即占空比越大，提供給電機(jī)的平均電壓越大，電機(jī)轉(zhuǎn)速就高。反之脈沖寬度越小，則占空比越越小。提供給電機(jī)的平均電壓越小，電機(jī)轉(zhuǎn)速就低。通過改變脈沖的寬度，從而改變了轉(zhuǎn)速的大小，從而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速。 A/D 轉(zhuǎn)換用在了紅外測距模塊，紅外測距模塊最后輸出了一個模擬量，模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)-5-字量，通過數(shù)字量經(jīng)過查表可以得知所要測量的距離為多少。開發(fā)時(shí)間分為三個階段，3.01-3.31 完成硬件部分的

11、制作與調(diào)試以及部分的總體設(shè)計(jì)。4.01-4.30 完成部分的設(shè)計(jì)及調(diào)試，并完成復(fù)賽技術(shù)報(bào)告書和墻報(bào)。5.01-5.08 完成的最后調(diào)試。主要需要解決的問題有：1解決當(dāng)風(fēng)扇傳感器范圍內(nèi)有多個目標(biāo)時(shí)風(fēng)扇風(fēng)速調(diào)節(jié)的問題和轉(zhuǎn)向的問題。2解決當(dāng)移動超過風(fēng)扇轉(zhuǎn)向范圍時(shí)風(fēng)扇的處理方案問題。問題的解決方式：1若風(fēng)扇傳感器范圍內(nèi)有多個目標(biāo)時(shí)，風(fēng)扇將會以第一個進(jìn)入風(fēng)扇傳感器范圍的物體作為標(biāo)準(zhǔn)，只對其進(jìn)行風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)。而其余多余的物體將會自行掉。2當(dāng)移動超過風(fēng)扇轉(zhuǎn)向范圍時(shí)，風(fēng)扇將會自動停止運(yùn)轉(zhuǎn)。若再次進(jìn)入風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向范圍時(shí)，風(fēng)扇將再次進(jìn)行工作。七、測試方式測試環(huán)境：室溫。測試方式：將風(fēng)扇放在室內(nèi)桌子上，接通電源，打開開

12、關(guān)。人從較遠(yuǎn)處慢慢走近風(fēng)扇的正中間，走到約一米的范圍，然后向風(fēng)扇左右兩側(cè)走，保持與風(fēng)扇的間距不變，一直走到風(fēng)扇的背面。接著逐漸向風(fēng)扇靠近再遠(yuǎn)離。測試結(jié)果：當(dāng)人和風(fēng)扇較遠(yuǎn)時(shí)，風(fēng)扇關(guān)閉。當(dāng)人距離風(fēng)扇中間約一米左右時(shí)，風(fēng)扇自啟，且風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較快。當(dāng)在風(fēng)扇左右 180 度范圍時(shí)，風(fēng)扇自動追蹤，隨著人移動而轉(zhuǎn)向。當(dāng)人走到風(fēng)扇背面時(shí)，此時(shí)風(fēng)扇已經(jīng)停止工作，再次進(jìn)入旋轉(zhuǎn)范圍又恢復(fù)工作狀態(tài)。當(dāng)人向風(fēng)扇靠近時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速減小，遠(yuǎn)離風(fēng)扇時(shí)風(fēng)速變大，達(dá)到某個較遠(yuǎn)距離時(shí)停止工作。八、操作方式、使用手冊-6-1、普通模式使用說明：初始狀態(tài)下風(fēng)扇處于普通模式。用戶打開電源開關(guān)后，通過板上“+”、“”按鍵進(jìn)行增。2、智能模式使

13、用說明：打開智能開關(guān)，風(fēng)扇進(jìn)入智能模式。使用時(shí)，用戶根據(jù)天氣炎熱程度設(shè)置合適的基礎(chǔ)風(fēng)速，然后用戶可以隨意移動，風(fēng)扇自動調(diào)節(jié)風(fēng)速，用戶不用再進(jìn)行操作。用戶想離開時(shí)不用手動關(guān)閉，因?yàn)轱L(fēng)扇會自動關(guān)閉，當(dāng)用戶再回來時(shí)，用戶也不用手動操作風(fēng)扇，用戶進(jìn)入風(fēng)扇工作范圍內(nèi)后會重新開啟。九、附錄（一）未來開發(fā)方向盡管我們在這次合泰杯的制作上已經(jīng)全力以赴，但是到了最后，還是希望的可以做的再好一點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)的功能可以完成的更好一點(diǎn)，未能完成的功能可否再努力完成。由于時(shí)間不足，我們覺得仍有可以的地方。實(shí)現(xiàn)功能，用器和接收頭來實(shí)現(xiàn)電路的無線操作。器可以設(shè)置工作模式，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，電路開關(guān)和設(shè)置定時(shí)時(shí)間等。有多種模式可供

14、選擇，除了傳統(tǒng)的普通模式還有智能模式和睡眠模式；智能模式下風(fēng)速可根據(jù)人和風(fēng)扇的距離來控制，不僅節(jié)約能源還可以讓人感受到最大的舒適度；睡眠模式下，當(dāng)人進(jìn)入睡眠狀態(tài)的時(shí)候全身都很放松心跳減慢，而你身體皮膚上的毛細(xì)孔全部張開，若還是選用大的轉(zhuǎn)速，極其容易導(dǎo)致身體熱量散發(fā)加快且很容易受寒。此時(shí)選用睡眠模式可以更加有利于健康。目前，在國內(nèi)外的市場上也有一些智能風(fēng)扇的研發(fā)。例如，美的等電器廠家近幾年來相繼生產(chǎn)了類似自然風(fēng)等電扇。有一種電風(fēng)扇叫鴻運(yùn)扇，這種風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的風(fēng)，不是直接送風(fēng)，而是推動一個轉(zhuǎn)頁輪旋轉(zhuǎn)，改變風(fēng)向，使人有和風(fēng)習(xí)習(xí)的感受，這是一種機(jī)械式自然風(fēng)模擬電扇。還有一種自然風(fēng)風(fēng)扇采用計(jì)算機(jī)模擬的方式，通過讓風(fēng)扇的速度檔數(shù)與時(shí)間都產(chǎn)生不規(guī)則的變化，從而產(chǎn)生“自然風(fēng)”。 我們希望未來，我們這款風(fēng)扇可以實(shí)現(xiàn)的功能，比如向上述提到的“鴻運(yùn)扇”，可以產(chǎn)生自然風(fēng)等，會努力朝著這部分發(fā)展，可以創(chuàng)新出更加適宜于人們使用的風(fēng)扇。（二）參