2014-2015学年第一学期《电子技术综合设计》课 程答辩
作品名称：电风扇智能调速器
组长： 廖阳 专业班级：电气12-4班 成员1：曾星岚 专业班级： 电气12-4班 成员2：徐国庆 专业班级： 电气12-4班
指导教师： 袁小平
中国矿业大学信电学院 2015年1月1日
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课题任务
我们设计一种温控风扇系统，具有灵敏的温度感测和显示功能， 系统STC89C52单片机作为控制平台对风扇转速进行控制。可由用 户设置高、低温度值，测得温度值在高低温度之间时打开风扇弱 风档，当温度升高超过所设定的温度时自动切换到强风档，当温 度小于所设定的温度时自动关闭风扇，控制状态随外界温度而定 。所设高低温值保存在温度传感器DS18B20内部E2ROM中，掉电 后仍然能保存上次设定值，性能稳定,控制准确。
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系统总体设计
系统总体结构框图
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关键电路设计
1.温度传感器和显示电路
系统工作原理如下：
DS18B20数字温度传感器采集现场温度 ，将测量到的数据送入STC89C52单片 机的P2.4口，经过单片机处理后显示 当前温度值，并与设定温度值的上下 限值作比较，若高于设定上限值或低 于设定下限值则控制电机转速进行自 动调整。
其流程图如下所示：
传感器初始 化读取应答
信号
延迟至少750ms
从DS18B20读取一个字 节
向DS18B20写入一个字 节
输出数据
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温度处理程序
温度处理程序将上一把操作中读取的温度值进行转换，将二进制数转化 为十进制数，然后输出数字，直接交给显示程序显示。
流程图如下：
初始化 等待初始化完成
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电机调速与双向可控硅的通断，通过改变每个 控制周期内可控硅导通和关断交流完整全波信号的个数来调节负载功率，进而达 到调速的目的
1.中断服务程序：执行中断服务程序时，首先保护现场，
INT0中断标志置位，禁止主程序修改工作参数，然后开 始减1计数，判断是否关断可控硅，最后INT0中断标志 位清零，还原初始化数据，恢复现场，中断返回。（设1 秒钟通过波形数N=100）
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2.电机调速电路
电机调速是整个控制装置中的一个相当重要的方面。通过控制改变三极翻出的导，使输出 端电压发生改变，从而使施加在电风扇的输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各 档位风速的无级调速。 电风扇的风速从高到低设为2档，每档风速都有一个限定值。在额定电压、额定功率下， 以最高转速运转时，线速度可由下列公式求得
启动温度测量
等待转化完成
读取高八位和低八位
处理数据
输出十进制整数
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键盘扫描子程序
本设计配备两个输入按键，分别可以对设定温度进行加减，此子程序 用来检测按键输入。
流程图如下：
扫描按键
判断是否按下
延时判断是否按下
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主程序部分
系统的运行程序采用C语言编写，采用 模块化设计，整体程序由主程序和显示、 键盘扫描、以及电机控制等子程序模块 组成。
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数字温度传感器模块和显示子模块 如图所示，主机控制DS18B20数字温度传感器完成温度
转换工作必须经过三个步骤：初始化、ROM操作指令、 存储器操作指令。单片机所用的系统频率为12MHz。 根据DS18B20数字温度传感器进行初始化时序、读时序 和写时序分别可编写3个子程序：初始化子程序、写子程 序、读子程序。
2.回路控制执行程序：主回路控制执行程序的任务是初始化
数据存储单元，确定电机工作参数nmin/nmax，并将其 换算成“有效过零脉冲”的个数；确定中断优先级、开中 断，为了保证正弦波的完整，工频过零同步中断INT0确 定为高一级的中断源。
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子程序部分
液晶显示子程序
液晶LCD1602的子程序要按照说明上的时序图来完成。要想让 LCD显示的话，首先要对LCD进行初始化。
n1=875r/min，n2=980r/min，n3=1063r/min，n4=1150 r/min，n5=1250r/min
又由于负载上电压的有效值
U0U1 si2n2
计算出控制角和触发时间，当检测到过零点时，按照所求得的触发时间延时发脉冲，便可
实现预期转速。
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3.风扇驱动电路
温度模块控制电机开关，键盘改变设置的温度，然后和预设的温度进行 比较，通过软件判断后由单片机的P3.4口输出脉冲信号，驱动风扇直流 电机电路，实现电机的启动和转速的改变。当环境温度改变时，电机的 转速会按照设定的程序相对进行改变，温度升高转速变快，温度降低， 转速变慢，温度过低时自动停止，无人状态下也会自动停止。
在完成LCD的初始化后，还需要定义字符的位置，并且定义写 数据的函数。其第一行的地址是40H～4FH，第二行的地址是 从80H～8FH，然后才能根据要显示字符的ASCⅡ码对该字符 进行显示。
其流程图如下所示：
初始化函 数
写指令函数 （位置）
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写数据函数（数 字和字符）
温度读取程序
DS18B20温度读取程序负责把温度传感器DS18B20测得的外界数据 经过AD转化为数字，然后将数据存入寄存器中，供温度处理程序进行下 一步操作。
Vπ •Dn103
V为扇叶最大圆周上的线速度(m/min),D为扇中的最大顶端扫出圆的直径(mm)，n为电风扇 的最高转速(r/min) 代入数据求得n5≤1555r/min,取n5=1250 r/min.又因为： 调速比 最 最高 低调 调速 速档 档1的 的0% 0转 转 7速 速 0%
取n1=875r/min。则可得出五个档位的转速值：
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设计方案
采用数字式集成温度传感器DS18B20作为感测温度的 核心元件，直接输出数字温度信号供单片机处理。
采用单片机作为控制核心。以软件编程的方法进行温 度判断，并在端口输出控制信号。
采用五位共阳数码管显示温度，动态扫描显示方式。
采用晶闸管构成无级调速电路。
采用继电器，继电器的接有控制晶闸管导通角的电阻 的接入电路与否由单片机控制，根据当前温度值在相 应管脚送出高/低电平，决定某个继电器的导通角控制 电阻是否接入电路。