智能風(fēng)扇論文

1、基于STC5410AD的智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)摘要：本設(shè)計(jì)以STC5410AD作為智能風(fēng)扇的核心，巧妙的采用單片機(jī)控制技術(shù),無(wú)級(jí)調(diào)速技術(shù),PWM技術(shù),溫度傳感技術(shù),把智能控制技術(shù)應(yīng)用于一般風(fēng)扇之中,將電風(fēng)扇的電機(jī)轉(zhuǎn)速作為被控制量，由單片機(jī)分析采集到的數(shù)據(jù)溫度信號(hào)，再通過(guò)可控硅對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)速，從而達(dá)到無(wú)須人為控制便可以自動(dòng)調(diào)整風(fēng)力大小的效果,通過(guò)時(shí)鐘芯片DS1302實(shí)現(xiàn)定時(shí)功能,通過(guò)軟件編程,實(shí)現(xiàn)睡眠風(fēng)和自然風(fēng)。關(guān)鍵詞：STC5410AD，DS18B20，DS1302， MOC3041，開(kāi)關(guān)霍爾;可控硅，電風(fēng)扇，PWM技術(shù)，模糊控制，PID算法目 錄1.系統(tǒng)方案選擇和論證 1.1設(shè)計(jì)要求 1.1.1

2、基本要求1.1.2發(fā)揮部分1.2系統(tǒng)基本方案1.2.1各模塊方案選擇和論證1.2.2 系統(tǒng)各模塊的最終方案2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1系統(tǒng)硬件的基本組成2.2主要單元電路的設(shè)計(jì)2.2.1檢測(cè)部分電路的單元電路設(shè)計(jì)2.2.2 智能控制部分的單元電路設(shè)計(jì)3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.1數(shù)字溫度傳感器模塊子程序設(shè)計(jì)3.2定時(shí)功能子程序3.3 時(shí)鐘模塊子程序設(shè)計(jì)3.4按鍵功能子程序3.5系統(tǒng)主程序流程圖4.系統(tǒng)測(cè)試4.1測(cè)試儀器4.2指標(biāo)測(cè)試4.2.1 溫度檢測(cè)測(cè)試4.2.2風(fēng)速檢測(cè)精確度測(cè)試4.2.3風(fēng)速響應(yīng)時(shí)間測(cè)試4.2.4電源波動(dòng)風(fēng)速穩(wěn)定測(cè)試4.3 結(jié)論5.總結(jié)參考文獻(xiàn)1.系統(tǒng)方案選擇和論證1.1設(shè)計(jì)要求

3、1.1.1 基本要求 發(fā)揮部分1.2系統(tǒng)基本方案根據(jù)題目要求，系統(tǒng)可以劃分為控制部分、信號(hào)檢測(cè)部分。其中控制部分包括：主控制器模塊、電機(jī)控制模塊、計(jì)時(shí)模塊、顯示模塊、模擬自然風(fēng)模塊。信號(hào)檢測(cè)部分：包括溫度檢測(cè)、風(fēng)速檢測(cè)模塊、按鍵檢測(cè)模塊。模塊框圖如圖1.2.1所示。為實(shí)現(xiàn)各模塊功能，分別做拉幾種不同的設(shè)計(jì)方案并進(jìn)行論證。圖1.2.1 智能電風(fēng)扇系統(tǒng)框圖1.2.1 各模塊方案選擇和論證 （1）主控單元方案一：采用89C51單片機(jī)。鍵盤與顯示電路、A/D轉(zhuǎn)換電路的接口電路比較復(fù)雜；本系統(tǒng)還要控制控制風(fēng)速，需要PWM模塊還需增加專門的模塊電路，外圍電路比較煩瑣。 方案二：采用凌陽(yáng)SPCE061A單片

4、機(jī)作為主控制器，該單片機(jī)內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換模塊，在32個(gè)I/O口中，兩路DAC、14個(gè)中斷源等豐富的硬件資源，但本系統(tǒng)需要無(wú)級(jí)調(diào)速和模擬自然風(fēng)，所以需要外加EEPROM、控制模塊和外加控制電路，電路復(fù)雜，且價(jià)格昂貴。 方案三：采用STC5410AD單片機(jī)作為主控制器，該單片機(jī)主要優(yōu)點(diǎn)是：高速速度比普通8051快812倍、寬電壓5.53.8.V、低功耗設(shè)計(jì)、12K字節(jié)片內(nèi)flash程序存儲(chǔ)器，擦寫次數(shù)10萬(wàn)次以上512字節(jié)片內(nèi)RAM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、芯片內(nèi)部EEPROM功能、10位ADC，8通道、4路PWM、2個(gè)硬件16位定時(shí)器、硬件看們狗(WDT)，由于高速，所以控制精確，內(nèi)部具有PWM，10位ADC

5、，簡(jiǎn)化外部電路。本方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單可靠，調(diào)試容易，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)很好的人機(jī)交互界面，性價(jià)比高。 經(jīng)比較以上三種方案，擬采用方案三。（2）溫度檢測(cè)模塊方案一：二極管溫度傳感器MTS102，二極管作為溫度傳感器常常用在溫度變化范圍大、精度要求適中的溫度檢測(cè)電路中 ，但是它還有激勵(lì)電路，補(bǔ)償電路和放大電路，電路設(shè)計(jì)很麻煩。方案二：采用Pt100鉑電阻組建電橋電路，運(yùn)用儀表放大器對(duì)電橋輸出的變化電壓進(jìn)行差動(dòng)放大，由A/D采樣數(shù)據(jù)，送入微處理器，完成溫度測(cè)量，PT100線性度不夠好，再加上輸出需要差動(dòng)放大，存在溫漂，本題目要求控制量非常精確，采用PT100不能達(dá)到題目要求。方案三：采用AD

6、590溫度傳感器。AD590是美國(guó)AD公司生產(chǎn)的二端式集成溫度一電流傳感器，該器件體積小、重量輕、性能穩(wěn)定。測(cè)溫范圍為-50+150；線性電流輸出為1AK；線性度好，測(cè)量精度為±0.3；但AD590需要外圍電路復(fù)雜,且需要占用較多的I/O口,在本題目要求測(cè)量的量比較多,所以I/O資源相對(duì)缺乏,加重了電路的復(fù)雜性。方案四：利用單線數(shù)字溫度傳感器DS18B20，只需要一根總線接口，這樣可以大大節(jié)省系統(tǒng)的I/O資源。基于上述考慮，擬采用方案四（3）電機(jī)控制模塊電機(jī)調(diào)速是整個(gè)控制系統(tǒng)中的重要方面之一，電機(jī)控制的精確性會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的性能。方案一: 由單片機(jī)來(lái)的控制信號(hào)經(jīng)光電耦合器MOC304

7、1 或者（4N25）耦合后，接可控硅MAC223 的門極，控制雙向可控硅的導(dǎo)通角，使輸出端電壓改變，從而是施加在電風(fēng)扇的是輸入電壓發(fā)生變化，調(diào)節(jié)電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)自然風(fēng)，睡眠風(fēng)等各擋無(wú)級(jí)調(diào)速。過(guò)零雙向可控硅型光耦MOC3041 ,集光電隔離、過(guò)零檢測(cè)、過(guò)零觸發(fā)等功能于一身,避免了輸入輸出通道同時(shí)控制雙向可控硅觸發(fā)的缺陷, 簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)。方案二：采用固態(tài)繼電器（KSD203AC3）對(duì)電機(jī)的開(kāi)或者關(guān)進(jìn)行控制，通過(guò)開(kāi)關(guān)的切換對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。在正常工作條件下，工作非常可靠，使用繼電器無(wú)需外加光耦，自身就可以實(shí)現(xiàn)電氣隔離，但本電路要求開(kāi)關(guān)頻繁，繼電器需要機(jī)械運(yùn)動(dòng)和觸點(diǎn)，因此動(dòng)作速度慢，不能頻繁的

8、動(dòng)作。基于上述考慮,擬采用方案一.（4）風(fēng)速檢測(cè)模塊風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速不能直接測(cè)得，只能通過(guò)間接方式來(lái)測(cè)量。本系統(tǒng)的思路是：使用傳感器檢測(cè)每一片風(fēng)扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的脈沖信號(hào)，并用單片機(jī)檢測(cè)單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)，由此計(jì)算出風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。此方法比較簡(jiǎn)單，檢測(cè)電路簡(jiǎn)單，關(guān)鍵在于選擇合適的傳感器。方案一：采用紅外對(duì)管檢測(cè),紅外對(duì)管檢測(cè)速度慢,不適合高速檢測(cè)。方案二：受鼠標(biāo)的工作原理的啟發(fā)，采用斷續(xù)式光電開(kāi)關(guān)。由于該開(kāi)關(guān)是溝槽結(jié)構(gòu)，可以將其置于固定軸上，再在葉輪上均勻的固定多個(gè)遮光條，讓其恰好通過(guò)溝槽，產(chǎn)生一個(gè)個(gè)脈沖。通過(guò)脈沖計(jì)數(shù)，對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量。方案三：采用開(kāi)關(guān)霍爾傳感器集成片。該器件內(nèi)部由三片霍爾金

9、屬板組成，當(dāng)磁鐵正對(duì)金屬板時(shí)，由于霍爾效應(yīng)，金屬板發(fā)生橫向?qū)ǎ虼丝梢栽谌~輪上安裝磁片，而將霍爾元集成片安裝在固定軸上，通過(guò)對(duì)脈沖的計(jì)數(shù)進(jìn)行風(fēng)速測(cè)量。以上三種方案都是比較可行的轉(zhuǎn)速測(cè)量方案。方案二，設(shè)計(jì)新穎，但在本題中，要求檢測(cè)速度快，精度高，斷續(xù)式光電開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)速度慢，相反霍爾元件，在工業(yè)上得到廣泛采用，適用于精度較高的場(chǎng)合，可以在葉輪上加較多的遮光條來(lái)滿足脈沖計(jì)數(shù)的精度要求，因此擬采用方案三。（5）定時(shí)模塊方案一：采用軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)時(shí)鐘。但是，誤差較大，累計(jì)誤差就更大，難于調(diào)整，且占用單片機(jī)內(nèi)部資源。方案二：采用X1226實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。由于X1226為貼片封裝，硬件制作不方便，且X1

10、226掉電后不能繼續(xù)走動(dòng)，須外接輔助電源。方案二：利用專用定時(shí)器芯片DS1302，DS1302內(nèi)部自帶備用電池，可以對(duì)其供電，在斷電后時(shí)間仍正常運(yùn)行。基于上述考慮，擬采用方案三。（6）模擬自然風(fēng)模塊自然風(fēng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)風(fēng)扇馬達(dá)按預(yù)定編寫的程序作不規(guī)則運(yùn)行，配合風(fēng)速風(fēng)速按鍵之設(shè)定，可分為強(qiáng)自然風(fēng)，中自然風(fēng)，弱自然風(fēng)。模仿大自然之風(fēng)吹效果，令風(fēng)量更柔更舒適。利用STC5410AD單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM存儲(chǔ)要輸出風(fēng)的參數(shù)，當(dāng)用戶需要自然風(fēng)時(shí)，由單片機(jī)讀出EEPROM中的數(shù)據(jù)，既可實(shí)現(xiàn)模擬自然風(fēng)（7）實(shí)現(xiàn)睡眠風(fēng)模塊睡眠風(fēng)實(shí)現(xiàn)的原理是人的體溫會(huì)在入睡后慢慢下降，風(fēng)扇的風(fēng)量亦會(huì)慢慢減弱，以免入睡后著涼，實(shí)現(xiàn)

11、智能調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)速。其實(shí)現(xiàn)方案主要靠軟件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)軟件編程，使電風(fēng)扇的速度隨人體睡眠曲線變化。（8）按鍵檢測(cè)模塊方案一：采用獨(dú)立式鍵盤。實(shí)現(xiàn)一鍵多種功能，這樣節(jié)省了大量的I/O口，有效地利用單片機(jī)資源。此模塊采用此方案。方案二：采用先進(jìn)的五線鍵盤，用5個(gè)I/O口既可實(shí)現(xiàn)16個(gè)鍵盤的控制，采用中斷查詢法，實(shí)現(xiàn)鍵盤的控制功能，大大提高了單片機(jī)的工作效率?；谏鲜隹紤]，擬采用方案二。（9）顯示模塊方案一：采用靜態(tài)顯示技術(shù)，通過(guò)多個(gè)七段LED，同時(shí)顯示多個(gè)資料。該電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，本題目要求同時(shí)顯示設(shè)定速度，送風(fēng)種類，實(shí)際速度，實(shí)時(shí)時(shí)鐘，環(huán)境溫度等，需使用多個(gè)LED，制作麻煩且不夠經(jīng)濟(jì)。 方案二：采用動(dòng)態(tài)顯

12、示技術(shù)，用七段LED顯示，用鍵盤選擇要顯示的資料。但是又增加了鍵盤電路，而且增加了程序的難度。 方案三：采用點(diǎn)陣型LCD顯示。點(diǎn)陣型LCD可顯示數(shù)字，字母，文字等。但是它比較昂貴，而且編程較麻煩。 方案四： 采用漢字液晶（RT12864-M），可以顯示漢字，字符，數(shù)字等，顯示的信息量大，且軟件編程簡(jiǎn)單，外圍電路簡(jiǎn)單，刷新屏幕快。 基于上述考慮，擬采用方案四。1.2.2 系統(tǒng)個(gè)模塊的最終方案（1）經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析和論證，決定了系統(tǒng)各模塊的最終方案如下：（2）主控模塊：采用STC5410AD；（3）溫度檢測(cè)模塊：采用數(shù)字芯片DS18B20；（4）電機(jī)控制模塊：采用雙相可控硅MAC223；（5）風(fēng)速檢測(cè)

13、模塊：采用霍爾傳感器；（6）定時(shí)模塊：采用專用時(shí)鐘芯片DS1302；（7）采用五線鍵盤；（8）顯示采用漢字液晶（RT12864-M）；2.系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)2.1系統(tǒng)硬件的基本組成 本題是一個(gè)綜合設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中運(yùn)用了檢測(cè)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)和電力電子技術(shù)。系統(tǒng)可以分為傳感器檢測(cè)部分和智能控制部分 傳感器檢測(cè)部分采：系統(tǒng)利用霍爾傳感器，溫度傳感器，等不同類型的傳感器將檢測(cè)到的一系列的外部信息轉(zhuǎn)化成可被控制器件辨認(rèn)的電信號(hào)。 智能控制部分：系統(tǒng)中的控制器件根據(jù)由傳感器變換輸出的電信號(hào)進(jìn)行邏輯判斷，控制電風(fēng)扇的風(fēng)速，以及由按鍵選擇是由人為控制還是智能控制，并通過(guò)LCD及時(shí)顯示風(fēng)速，溫度，時(shí)間，風(fēng)的強(qiáng)弱

14、，風(fēng)型（自然風(fēng)，睡眠風(fēng)等）控制部分主要包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，按鍵控制，LCD顯示部分。2.2主要單元電路的設(shè)計(jì)2.2.1檢測(cè)部分電路的單元電路設(shè)計(jì)（1）風(fēng)速檢測(cè)模塊電路的設(shè)計(jì) 題目要求在風(fēng)扇運(yùn)行過(guò)程中，要求顯示設(shè)定風(fēng)速和實(shí)際風(fēng)速，設(shè)定風(fēng)速由單片機(jī)給定的，不需要檢測(cè)，主要是是檢測(cè)實(shí)際的風(fēng)速，本系統(tǒng)采用霍爾傳感器，在風(fēng)扇的葉片上安裝一個(gè)金屬片，這個(gè)金屬片還帶有磁性，在風(fēng)扇的外殼上安裝一個(gè)霍爾傳感器（RP124DN），安裝是要是金屬片與霍爾傳感器嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，當(dāng)金屬片與霍爾傳感器嚴(yán)格相遇，輸出為低電平，風(fēng)扇的線速度 n為電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速r/min;n可以有單片機(jī)的計(jì)數(shù)器直接得到，因?yàn)楫?dāng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)輪上的金屬與霍爾傳感

15、器接近時(shí)，霍爾傳感器回發(fā)出一個(gè)脈沖，通過(guò)電位器接到P3_3中斷口，通過(guò)中斷的次數(shù)就可以測(cè)量風(fēng)扇的線速度，此方法高效，電路簡(jiǎn)單，霍爾傳感器輸出為TTL電平 圖2.2.1 風(fēng)速檢測(cè)電路（2）溫度檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 智能風(fēng)扇在工作主要有以下幾種模式：一般風(fēng)扇模式，主要靠人工調(diào)節(jié)其檔位，改變其風(fēng)速；智能風(fēng)扇模式，主要工作原理是通過(guò)溫度傳感器，檢測(cè)周圍環(huán)境溫度，來(lái)實(shí)現(xiàn)智能調(diào)節(jié)風(fēng)扇風(fēng)速；自然風(fēng)模式；睡眠風(fēng)模式。 溫度檢測(cè)模塊主要是為智能風(fēng)扇的風(fēng)速提供參考，溫度傳感器檢測(cè)出來(lái)的溫度通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成電壓，來(lái)控制雙相可控硅的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)風(fēng)速的目的，其具體電路如所示 數(shù)字溫度傳感器檢測(cè)溫度電路2.2.2 智能

16、控制部分的單元電路設(shè)計(jì)（1）電機(jī)控制模塊電路設(shè)計(jì)電路中采用了過(guò)零雙相可控硅光耦MOC3041，集光電隔離，過(guò)零檢測(cè)，過(guò)零觸發(fā)等功能于一身，避免拉輸入輸出通道同時(shí)控制可控硅觸發(fā)的缺陷，簡(jiǎn)化了輸出通道隔離2驅(qū)動(dòng)電路的結(jié)構(gòu)。所設(shè)計(jì)的可控硅觸發(fā)電路原理圖如所示。其中RL既為電機(jī)負(fù)載，起工作原理如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)響應(yīng)用戶的參數(shù)設(shè)置，在I/O口輸出一個(gè)高電壓，經(jīng)反向器反向后，送出一個(gè)低電平，使光電耦合器導(dǎo)通，同時(shí)觸發(fā)雙相可控硅，是工作電路導(dǎo)通工作。實(shí)際上根據(jù)負(fù)載的功率要求，來(lái)改變接通和斷開(kāi)電源一定周波數(shù)，既通過(guò)改變通斷時(shí)間比達(dá)到調(diào)壓和調(diào)節(jié)功率的目的，其計(jì)算公式如下： 設(shè)調(diào)壓電路輸入的交流電壓為 在一個(gè)周期內(nèi)T內(nèi)

17、假定有N個(gè)電源周波,則N,若在此周期內(nèi)接通的時(shí)間為n個(gè)周波,則輸出電壓有效值為: n/N為通斷比,改變通斷比即可以改變輸出電壓而實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)功率的控制。 圖2.2.3電機(jī)控制模塊電路（2）定時(shí)模塊電路設(shè)計(jì) 定時(shí)模塊電路采用專用集成芯片DS1302，它的外圍電路非常簡(jiǎn)單，只需外接晶振和電源，再給一定的時(shí)序，它就能顯示時(shí)間，年，月，日，星期，其電路如 DS1302定時(shí)計(jì)時(shí)模塊電路圖和仿真圖（3）鍵盤和顯示模塊鍵盤和顯示是本系統(tǒng)的一個(gè)重要的人機(jī)接口，它們?yōu)橛脩籼峁┮粋€(gè)友好的操作界面，用戶可以通過(guò)鍵盤可以設(shè)置風(fēng)速、風(fēng)型、定時(shí)時(shí)間等，通過(guò)漢字液晶顯示，更加直觀，更加人性化。漢字液晶RT12

18、864-M所示。采用5線鍵盤，只需5個(gè)I/O口所示 圖2.2.5 液晶模塊電路圖 圖2.2.6 鍵盤電路3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能。 程序是在Windows XP 環(huán)境采用Keilu Vision 2軟件編寫的，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的溫度檢測(cè)，電機(jī)的脈寬調(diào)制，定時(shí)等各項(xiàng)功能。3.1數(shù)字溫度傳感器模塊子程序設(shè)計(jì)溫度檢測(cè)子程序主要用于保證溫度顯示的正確性，DS18B20測(cè)量的溫度轉(zhuǎn)換成電壓，從而控制可控硅的導(dǎo)通角，溫度高，電機(jī)速度快，溫度低，電機(jī)速度慢，其流程圖如3.1.1所示開(kāi) 始系 統(tǒng) 初 始 化進(jìn)行測(cè)溫設(shè)置參數(shù)初始化DS18B20啟動(dòng)DS18B20測(cè)溫相

19、應(yīng)的鍵值處理程序結(jié) 束內(nèi)部判斷調(diào)用讀子程序調(diào) 用 寫 子 程 序輸 出 顯 示調(diào)用相應(yīng)的控制程序圖 數(shù)字溫度傳感器模塊子程序 3.2定時(shí)功能子程序 定時(shí)功能是智能風(fēng)扇一個(gè)重要功能之一，只要手動(dòng)按下定時(shí)開(kāi)啟鍵，就可以開(kāi)通定時(shí)器，在定時(shí)器初始化之后，可以手動(dòng)選擇定時(shí)時(shí)間，可以出逐一加減，也可以步進(jìn)五，步進(jìn)二十。手動(dòng)可以選擇最大定時(shí)時(shí)間為二百五十五分鐘，以使用起來(lái)非常方便，其程序流程圖如3.2.1所示。 圖3.2.1 定時(shí)功能子程序3.3 時(shí)鐘模塊子程序設(shè)計(jì)時(shí)鐘是伴隨著風(fēng)扇定時(shí)器的，時(shí)鐘的準(zhǔn)確，意味著定時(shí)的準(zhǔn)確性，本系統(tǒng)采用專用集成芯片DS1302，它有很好的掉電保護(hù)功能，它具有雙電源供電功能，即使

20、在長(zhǎng)時(shí)間不供電，它自帶電源也能保證時(shí)間跟標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間同步，在系統(tǒng)通電時(shí)，它自動(dòng)關(guān)閉自帶電源，自動(dòng)進(jìn)行電源切換，系統(tǒng)可以通過(guò)按鍵修改時(shí)間，程序流程圖如3.3.1所示圖3.3.1 時(shí)鐘模塊子程序3.4按鍵功能子程序 按鍵是本系統(tǒng)的一個(gè)重要的人機(jī)接口，可以通過(guò)按鍵選擇風(fēng)扇的工作狀態(tài)，功能選擇在傳統(tǒng)模式智能模式自然風(fēng)睡眠風(fēng)設(shè)置轉(zhuǎn)速定時(shí)調(diào)時(shí)這7所示。圖3.4.1 按鍵功能子程序 3.5系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)主程序流程圖如所示，系統(tǒng)主程序需要循環(huán)調(diào)用其他幾個(gè)子函數(shù)，智能控制是在中斷中完成，中斷信號(hào)是在定時(shí)程序給出的，可控硅采用專用驅(qū)動(dòng)芯片MOC3041，控制它的導(dǎo)通角的方式控制風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，并通過(guò)PID算法實(shí)現(xiàn)其

21、精確控制。圖3.5.1 主程序流程圖4.系統(tǒng)測(cè)試為了確定系統(tǒng)與題目要求的符合程度，我們對(duì)系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分進(jìn)行了實(shí)際的測(cè)試。4.1測(cè)試儀器測(cè)試使用的儀器設(shè)備如表4.1.1所示。序 列名稱、型號(hào)、規(guī)格數(shù)量備注1TDS1012雙蹤示波器 1 泰克科技 2FLUKE17B數(shù)字萬(wàn)用表 2 3 WD-5直流穩(wěn)壓電源 2啟動(dòng)市計(jì)算機(jī)廠 4 數(shù)字溫度計(jì) 1 5酒精燈 14.2指標(biāo)測(cè)試4.2.1 溫度檢測(cè)測(cè)試DS18B20的工作范圍為-55125度之間，我們首先把DS18B20和數(shù)字溫度計(jì)放在冰水混合物中，然后用酒精燈對(duì)冰水混合物加熱，看溫度計(jì)的顯示溫度與DS18B20顯示的溫度之間時(shí)候存在誤差。系統(tǒng)檢測(cè)的溫度

22、與數(shù)字溫度計(jì)顯示誤差如下表：表4.2.1 溫度檢測(cè)測(cè)量次數(shù)1234567891011數(shù)字溫度計(jì)（）0102030405060708090100DS18B20 （）000 9.519.530.540.549.560.069.580.589.51004.2.2風(fēng)速檢測(cè)精確度測(cè)試風(fēng)速檢測(cè)，在鍵盤設(shè)定一個(gè)風(fēng)速，我們分別通過(guò)示波器和本系統(tǒng)測(cè)試出來(lái)的風(fēng)速進(jìn)行比較表 4.2.2 風(fēng)速檢測(cè)測(cè)量表設(shè)定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/S） 12 3 4 5 6示波器顯示（轉(zhuǎn)/S） 1.00 22.984.014.985.96系統(tǒng)LCM顯示（轉(zhuǎn)/S） 1.00 1.742.98 3.95 5.005.96設(shè)定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/S） 78 9 1

23、0 11 12示波器顯示（轉(zhuǎn)/S） 7.018.009.00 10.0 11.3 12.0系統(tǒng)LCM顯示（轉(zhuǎn)/S） 6.998.019.02 10.0 11.0 12.0設(shè)定轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/S） 1314 15 16 1718示波器顯示（轉(zhuǎn)/S）12.914.115.016.017.217.9系統(tǒng)LCM顯示（轉(zhuǎn)/S）13.114.115.016.416.918.14.2.3風(fēng)速響應(yīng)時(shí)間測(cè)試題目要求當(dāng)我們?cè)O(shè)定轉(zhuǎn)速后,要在30S鐘內(nèi),實(shí)際轉(zhuǎn)速要到達(dá)設(shè)定轉(zhuǎn)速,測(cè)量數(shù)據(jù)如表4.2.2所示表4.2.2 風(fēng)速響應(yīng)時(shí)間測(cè)量表 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/S） 1 2 3 4 5 6 響應(yīng)時(shí)間（S） 141514.51515.617.1 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/S） 78 9 10 10 12 響應(yīng)時(shí)間（S）21.022.722.42525.526.4 轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/S） 13 14 15 16 17 18 響應(yīng)時(shí)間（S）27.027.727.828.128.528.94.2.4電源波動(dòng)風(fēng)速穩(wěn)定測(cè)試當(dāng)電源波動(dòng)時(shí),風(fēng)速隨著電壓的波動(dòng)也上下波動(dòng),由于在程序中采用PID算法和模糊控制,當(dāng)電源波動(dòng)時(shí),風(fēng)速基本能保持恒定的轉(zhuǎn)速,測(cè)量數(shù)據(jù)如表4.2.4所示. 表4.2.4電源波動(dòng)對(duì)轉(zhuǎn)速的影響測(cè)試實(shí)際電壓(V)220240200180轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/S) 5 5.01 4.98 4.98轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/S) 10 10.5 9.89 9.84轉(zhuǎn)