智能电风扇设计特点分析.docx

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1、航空制造工程学院创新能力综合训练研究报告题目：智能电风扇设计所属课题：智能电风扇系统硬件设计学院：专业名称：班级学号：学生姓名：合作者：指导教师：二o一三年H-一月智能电风扇系统硬件设计研究班级:学生姓名:指导老师:摘要：采用单片机作为控制器，基于单片机最小系统下运用温度传感器DS18B20作为温度采集元件，同步还运用风速传感器WFS7采集室内空气流速，并根据采集到时温度和WFS7输出H勺电压信号与系统设定H勺温度和风速值H勺比较实现风扇电机的自动启动和停止，并能根温度和室内空气流速日勺变化自动变化风扇电机日勺转速，用1CD显示检测到的温度、风速。研究了有关芯片如AT89C51、8255、AD

2、0808等的功能、接线方式以及工作方式，同步，还研究了有关元件如DS18B20、1CD等接口功能等，成果表明，通过PrOteUS硬件仿真软件日勺仿真可是在1CD上观测到两传感器对环境温度和风速时及时持续的稳定显示。关键词：单片机、DS18B20.WFS7、风扇、温控、风控重要创新点基于单片机最小系统下控制电风扇，运用温度传感器DS18B20和风速传感器WFS7对室内温度、风速等进行检测，从而根据其检测信号对电风扇工作状态进行变化，到达使人体最舒适口勺工作状态，同步用1CD显示检测到。勺温度、风速。从而实现更人性化、智能化日勺控制。目录1引言42研究措施53研究成果及分析63.1系统整体设计63

3、.2温度模块硬件设计63.2.1、DS18B20数字温度传感器简介6KDS18B20的外形和内部构造62DS18B20的重要特性73.2.2、温度传感器的J接线方式83.2.3、基于Proteus温度模块仿真93.3风速模块硬件设计103.3.1、风速传感器WFS-I简介111WFS-I型风速传感器的重要技术参数122 .安装使用123 .注意事项123.3.2、风速传感器区）接线方式133. 3.3、基于Proteus风速模块仿真144结论165参照文献176指导教师评语和成绩评估181引言在现代社会中，风扇被广泛的应用，发挥着举足轻重的作用，如夏天人们用的散热风扇、工业生产中大型机械中B散

4、热风扇以及目前笔记本电脑上广泛使用的智能CPU风扇等。而伴随温度控制技术的发展，为了减少风扇运转时的噪音以及节省能源等，温控风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇B设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无级调速，当温度升高到一定期能自动启动风扇，当温度降到一定期能自动停止风扇B转动，实现智能控制。伴随单片机在各个领域的广泛应用，许多用单片机作控制日勺温度控制系统也应运而生，如基于单片机的温控风扇系统。它使风扇根据环境温度的变化实现自动启停，使风扇转速伴随环境温度0变化而变化，实现了风扇日勺智能控制。它0设计为现代社会人们日勺生活以及生产带来了诸多便利，在提高

5、人们的生活质量、生产效率的同步还能节省风扇运转所需的能量。本文采用单片机作为控制器，运用温度传感器DS18B20作为温度采集元件,同步还运用风速传感器WFS-I采集室内空气流速，并根据WFS-I输出日勺电压信号和采集到0温度与系统设定的温度和风速日勺比较实现风扇电机B自动启动和停止，并能根温度和室内空气流速的变化自动变化风扇电机的转速，用1CD显示检测到B温度、风速。2研究措施在老式电风扇构造和控制的基础上，加入单片机控制，采用遥控器控制风扇B启动/停止，再加入温度控制环节和风速控制环节，实现房间的风速和人体舒适性的自动调整。整体工作状况是：1）用按键设定风速，温度，定期启动和定期时间等信息；

6、2）启动风扇工作；3）风速、温度传感器实时检测房间的温度和风速信息；4）单片机控制根据设定信息和检测信息，控制电机转速，实现自动、智能化、更舒适B控制。电机驱动流程图3研究成果及分析3.1 系统整体设计本设计的整体思绪是：运用温度传感器DS18B20检测环境温度并直接输出的数字温度信号和风速传感器WFS-I检测环境风速并输出电压信号通过AD0808转换成数字信号传给单片机AT89C51进行处理，在1CD上显示目前环境参数值以及预设参数值。其中预设环境值只能为整数形式，检测到B目前环境温度和风速可精确到小数点后两位，同步采用PWM脉宽调制方式来变化直流风扇电机0转速。系统构造框图如下：系统构造框

7、图3.2温度模块硬件设计3.2.1、DS18B20数字温度传感器简介1、DS18B2O0外形和内部构造DS18B20内部构造重要由4部分构成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和T1、配置寄存器。Vp(1)光刻ROM中B64位序列号是出厂前被光刻好日勺，它可以看作是该DS18B20的地址序列码。64位光刻ROM的排列是：开始8位(28H)是产品类型标号，接着的48位是该DS18B20自身的序列号，最终8位是前面56位的循环冗余校验码(CRC=X8+X5+X4+1)。光刻ROM日勺作用是使每一种DS18B20都各不相似，这样就可以实现一根总线上挂接多种DS18B20的目的。(2

8、)DS18B20中的温度传感器可完毕对温度时测量，以12位转化为例：用16位符号扩展的二进制补码读数形式提供，以0.0625C/1SB形式体现，其中S为符号位。2、DS18B20的重要特性(1)适应电压范围更宽，电压范围：3.05.5V,在寄生电源方式下可由数据线供电(2)温范围一55C+125C,在-10+85C时精度为0.5C(3)独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20B双向通讯(4)DS18B20支持多点组网功能，多种DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温。（5）DS18B20在使用中不需要任何外围元件，所有传感

9、元件及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内可编程的辨别率为912位，对应的可辨别温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625,可实现高精度测温在9位辨别率时最多在93.75ms内把温度转换为数字，12位辨别率时最多在750ms内把温度值转换为数字，速度更快测量成果直接输出数字温度信号，以一线总线串行传送给CPU,同步可传送CRC校验码，具有极强时抗干扰纠错能力负压特性：电源极性接反时，芯片不会因发热而烧毁，但不能正常工作。部分温度值与DS18B20输出B数字量对照表温度值/数字输出（二进制）数字输出（十六进制）+8500000101010100000550H+25.62500000

10、001100100010191H+10,125000000001010001000A2H+0.500000000000010000008H000000000000000000000H-0.5I111I111I1111000FFF8H-10.125I111I11101101110FF5EH-25.625I111I1110110I111FF6FH-55I111110010010000FC90H上表是DS18B20温度采集转化后得到的12位数据，存储在DS18B20的两个8比特的RAM中，二进制中的前面5位是符号位，假如测得的温度不小于或等于0,这5位为0,只要将测到日勺数值乘于0.0625即可得到

11、实际温度；假如温度不不小于0,这5位为1,测到的数值需要取反加1再乘于0.0625即可得到实际温度。温度转换计算措施举例:例如：当DS18B20采集到+85CB实际温度后，输出为0550H,则：实际温度=0550HX0.0625=13600.0625=85,例如：当DS18B20采集到-55C0实际温度后，输出为FC90H,则应先将11位数据位取反加1得370H（符号位不变，也不作为计算），则：实际温度=370HX0.0625=8800.0625=55o3.22、温度传感器的接线方式DS18B20数字温度传感器通过其内部计数时钟周期来B作用，实现了特有的温度测量功能。低温系数振荡器输出的时钟信

12、号通过由高温度系数振荡器产生的门周期而被计数，计数器预先置有与-55C相对应的I一种基权值。假如计数器计数到0时，高温度系数振荡周期尚未结束，则表达测量的温度值高于-55,被预置在-55C的温度寄存器中时值就增长1,然后这个过程不停反复，直到高温度系数振荡周期结束为止。此时温度寄存器中的值即为被测温度值，这个值以16位二进制形式寄存在存储器中，通过主机发送存储器读命令可读出此温度值，读取时低位在前，高位在后，依次进行。由于温度振荡器的抛物线特性0影响，其内用斜率累加器进行赔偿。DS18B20在使用时，一般都采用单片机来实现数据采集。只须将DS18B20信号线与单片机1位1/0线相连，且单片机的

13、1位1/0线可挂接多种DS18B20,就可实现单点或多点温度检测。在本设计中将DS18B20接在P10口实现温度的采集。其与单片机的连接如下图crT卜30pF.,.C2U1191fi10k-VCCDQGNDHH30RFR1IUFfXT.tR2U3XTA11PO.O/ADOP0.1/AD1P0.2/AD2XTA12P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6RSTP0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10PSBIP2.3/A11A1EP2.4/A12EAP2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15P1.0P3.0JRXDP1.1P3.1/TXDP1.2P

14、3.2州ToP1.3P3.3NT1P1.4P3.40P1.5P3.5/T1P1.6P3.6ARP1.7P3.7/RDAT89C513938373635343332ADOAD7AD2AD3AD4AD5AD6AD7DS18B202122.232425262728AfA1。111213-1工1617温度传感器接线图3.23、基于PrOteUS温度模块仿真首先启动Proteus软件并建立一工程，然后根据原理图调出对应的原件，再根据规定变化各原件的属性并把各个原件按原理图连接起来。在原理图绘制连接好后再把编译好的程序加载到其中，并进行仿真。当把温度传感器DS18B20温度设置为25摄氏度。点击开始按钮，系统开始仿真，待一段时间稳定后，观测到此时1CD显示B数值，如图下所示。U1RPIi即MDOW.161POM2即3AD3即4必PoMD5POW6P07WD7P2H8P219P2.2M10P23M1P2.4M12P2SA13P26AM4P2.7U15P3R砌P11m1DP3词P33fP34/TOP351P3晒P37研UNUDS18B2