┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊目录前言 (1)第一章设计内容及要求 (2)第二章系统设计及方案选择 (2)2.1方案一 (2)2.2方案二 (2)第三章系统组成及工作原理 (3)3.1系统的组成 (3)3.2工作原理 (3)第四章单元电路设计、参数计算、器件选择 (3)4.1温度检测和显示电路 (3)4.1.1 DS18B20的温度处理方法 (4)4.1.2 温度传感器和显示电路组成 (6)4.2 电机调速电路 (6)4.2.1 电机调速原理 (6)4.2.2 电机控制模块设计 (7)4.3 遥控电路 (8)4.3.1 发射电路 (8)4.3.2 接收电路和控制电路 (9)4.3.3 控制键电路 (10)第五章实验、调试及测试结果分析 (10)5.1实验调试 (10)5.2系统硬件调试 (10)5.3测试结果 (13)5.3.1测试结果分析 (13)第六章收获与体会 (14)参考文献 (15)附录一 (16)附录二 (17)┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊前言在社会高度文明的今天，家用电风扇的使用变得极为普通平常。

但是随着近年来，人们生活水平的提高，对家用电风扇的质量要求也越来越高。

以前单一的只能控制风速和定时的电风扇已经不能够满足人们的需求，这就要求要出现一种功能更全，操作更方便的电风扇来取代以前的老式机电风扇。

而近几年电子技术的迅猛发展，也为实现这一目标提供了各方面的资源。

目前市场上流行的最先进的是微处理器控制。

但本设计仅从电路硬件出发，用数字逻辑电路来完成设计。

它较之以前的电扇有可靠性高，反映速度快的优点。

本设计在原来电风扇的基础上，增加了自动控制风速和风种，并对其控制功能进行了新的设计，使其操作更为方便，从而普遍满足人们的需要。

在本设计中，我们主要通过从数字电路中学习到的知识，对其各部分（风速控制、风种控制等）电路进行数字逻辑设计，然后进行电路组装，形成一个完整的电风扇的控制电路。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊第一章设计内容及要求本文以AT89C51单片机为核心，通过数字温度传感器对外界环境温度进行数据采集，从而建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而自动调节档位，实现“温度高、风力大、温度低、风力弱”的性能。

另外，通过红外发射和接收装置及按键实现各种功能的启动与关闭，并且可对各种功能实现遥控，用户可以在一定范围内设置电风扇的最低工作温度，当温度低于所设置温度时，电风扇将自动关闭，当高于此温度时电风扇又将重新启动。

本设计主要要求如下：(1)风速设为从低到高共5个档位，可由用户通过键盘和遥控手动设定。

(2)每当温度降低2℃,则电风扇风速自动下降一个档位。

(3)每当温度升高2℃,则电风扇风速自动上升一个档位。

(4)用户可以设定电风扇最低工作温度，当低于该温度时，电风扇自动停转。

第二章系统设计及方案选择用于实现家庭电风扇的控制系统，可以有多种选择方案。

现列出两种方案，再从中选取最优秀的方案完成。

2.1方案一采用电压比较电路作为控制部件。

集成运放组成的比较电路判决电路控制风扇的转速。

用常见的芯片构成单稳态电路实现电机状态改变时需要的延时，当高于或低于某值时将风扇切换到相应档位。

2.2方案二采用单片机作为控制核心，以软件编程的方式进行风速控制，并在端口输出控制信号。

控制外围状态显示电路以及按键检测和按键控制电路。

对于以上两种方案，各有其优缺点，对于方案一，采用电压比较电路具有电路简单、易于实现，采用的都是常见的元器件，在成本上占有一定的优势，以及无需编写软件程序的特点，但控制方式过于单一，不能自由设置上下限动作及定时时间，无法满足不同用户以及不同工作环境下的要求，故不采用此方案。

对于方案二，采用单片机控制，可以实现更复杂的电路要求，而且单片机运行起来稳定，能满足不同环境，不同条件下的控制，而且在电路要求上面需┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊要更改时只需做程序上的修改以及相应电路连接的改动就行，而且成本上也不比方案一的成本高太多，故采用方案二。

第三章系统组成及工作原理3.1系统的组成图1 系统总体结构框图3.2工作原理传统电风扇供电采用的是220V交流电，电机转速分为几个档位，通过人工手动调整电机转速达到改变风速的目的，亦即，每改变一次风力，必然有人参与操作，这样就会带来诸多不便。

这是一种基于AT89C51单片机的智能电风扇调速器的设计，该设计巧妙利用红外线遥控技术、单片机控制技术、无级调速技术和温度传感技术，把智能控制技术应用于家用电器的控制中，将电风扇的电机转速作为被控制量，由单片机分析采集到的数字温度信号，再通过可控硅对风扇电机进行调速。

从而达到无须人为控制便可自动调整风速的效果。

第四章单元电路设计、参数计算、器件选择4.1温度检测和显示电路可以选用LM324A运算放大器作为温度传感器，将其设计成比例控制调节器，┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊输出电压与热敏电阻的阻值成正比，但这种方案需要多次检测后方可使采样精确，过于烦琐。

所以我采用更为优秀的DS18B20数字温度传感器，它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，降低了电路的复杂程度，提高了电路的运行质量。

4.1.1 DS18B20的温度处理方法DS18B20是美国DALLAS半导体公司继DS1820之后最新推出的一种改进型智能温度传感器。

与传统的热敏电阻相比，它能够直接读出被测温度并且可根据实际要求通过简单的编程实现9～12位的数字值读数方式。

可以分别在93.75 ms和750 ms内完成9位和12位的数字量，并且从DS18B20读出的信息或写入DS18B20的信息仅需要一根口线（单线接口）读写，温度变换功率来源于数据总线，总线本身也可以向所挂接的DS18B20供电，而无需额外电源，因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单可靠性更高。

他在测温精度、转换时间、传输距离、分辨率等方面较DS1820有了很大的改进，给用户带来了更方便的使用和更令人满意的效果。

DS18B20简介：（1）独特的单线接口方式：DS18B20与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

（2）在使用中不需要任何外围元件。

（3）可用数据线供电，电压范围：+3.0~ +5.5 V。

（4）测温范围：-55 ~+125 ℃。

固有测温分辨率为0.5 ℃。

（5）通过编程可实现9~12位的数字读数方式。

（6）用户可自设定非易失性的报警上下限值。

（7）支持多点组网功能，多个DS18B20并联在惟一的三线上实现多点测温。

（8）负压特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。

单线（1—wire)技术：该技术采用单根信号线，既可传输时钟，也能传输数据，而且是双向传输。

适用于单主机系统，主机能够控制一个或多个从机设备，通过一个漏极开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能释放该线，而让其他设备使用。

单线通常要求外接一个5K的上拉电阻，这样当该线空闲时，其状态为高电平。

主机和从机之间的通讯分成三个步骤：初始化单线器件、识别单线器件和┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊单线数据传输。

单线1—wire协议由复位脉冲、应答脉冲、写0、写1、读0、读1，这几种信号类型实现，这些信号中除了应答脉冲其他都由主机发起，并且所有指令和数据字节都是低位在前。

DS18B20直接将测量温度值转化为数字量提交给单片机，工作时必须严格遵守单总线器件的工作时序。

温度值/℃数字输出（二进制）数字输出（十六进制）+125 0000 0111 1101 0000 07D0H+85 0000 0101 0101 0000 0550H+25.625 0000 0001 1001 0001 0191H+10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H+0.5 0000 0000 0000 1000 0008H0 0000 0000 0000 0000 0000H-0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H-10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH-25.625 1111 1111 0110 1111 FF6FH-55 1111 1100 1001 0000 FC90H表1 部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊4.1.2 温度传感器和显示电路组成本模块用更为优秀的DS18B20作为温度传感器，AT89C51单片机作为处理器，配以温度显示作为温度控制输出单元。

整个系统力求结构简单，功能完善。

电路图如图2所示。

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AT89C51单片机的P3.3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。

图2DS18B20温度计原理图4.2 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。

通过控制改变双向可控硅的导通角，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。

4.2.1 电机调速原理双向可控硅的导通条件如下：(1）阳-阴极间加正向电压；(2）控制极-阴极间加正向触发电压；(3）阳极电流IA 大于可控硅的最小维持电流IH。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊电风扇的风速从高到低设为5、4、3、2、1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，要求风叶最大圆周上的线速度不大于2150m/min。

且线速度可由下列公式求得V=πDn×103（1）式（1）中，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：%70%100≤⨯=最高调速档的转速最低调速档的转速调速比取n1=875r/min。

则可得出五个档位的转速值：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u0=u1⎪⎭⎫⎝⎛+-παπαπ22sin（2）式（2）中，u1为输入交流电压的有效值，α为控制角。

解得：(1)当α5=0°时，t=0ms；(2)当α4=23.5°时，t=1.70ms；(3)当α3=46.5°时，t=2.58ms；(4)当α2=61.5°时，t=3.43ms；(5)当α1=76.5°时，t=4.30ms。