毕业论文：智能电风扇控制 ㊣ 精品文档 值得下载

实现功率控制。

普通风自然风及睡眠风的实现普通风即在每个风速档风速不变自然风即风速时大时小，从大风速开始减速，当减到定速度时再加速，通过合理调节风速变化来实现睡眠风即逐渐减慢风速，当风速减到定值时，停止减速。

输入方式方案本系统需要实现风速调节风型选择定时时间选择及遥控开关等功能，功能较多，需较多按键，因此输入方式是决定该系统是否方便使用的关键。

方案采用行列式键盘，利用扩展口。

但由于该系统所需键数很多，要占用较多的口资源，且用非编码器键盘编程较麻烦，对于按键功能复用重键及连击等情况较难处理。

方案二采用扫描式键盘编码器芯片来实现。

的键盘部分提供种扫描工作方式，可与个按键的矩阵键盘相连接，能对键盘不断扫描，自动消抖，自动识别出所按的键并给出编码，能对双键或键同时按下实行保护，编程较简单。

单片机根据不同键值进行相应处理。

根据以上比较，选用扩展键盘方便可靠，故采用方案二。

显示界面方案本系统要能够切换显示电风扇转速输出风的种类开机工作时间剩余工作时间及累计工作时间等，要显示内容较多。

方案采用显示。

只能显示非常有限的符号和数字，对于本系统如此复杂的功能是难以实现的。

方案二采用双行字符式显示器。

可以用英文显示较为清晰的提示和数字，界面良好。

采用此方案来实现。

遥控操作功能实现采用红外发射与接收技术。

发射部分将键盘代码经编码调制后得到的信号通过红外发射管将电信号转换为光信号发射接收部分红外接收管将接收到的光信号转换为电信号，经放大滤波解调和整型解码后交单片机处理。

二系统设计与实现系统组成框图如图所示。

控制量转速数据转速测量部分采用霍尔集成传感器，它体积很小，只有三个引脚，个接，个接，另个为输出端。

将其固定在电风扇的保护网上，在与其相对的扇叶上贴上磁片，每次扇叶转动磁片经过霍尔传感器时，由于霍尔效应，在霍尔传感器的输出端就会产生个脉冲，功率调节电路电风扇转速测量电路从单片机过零检测电路主单片机键盘显示红外遥控红外遥控电源滤波将该输出脉冲送到单片机的端计数，单位时间内脉冲的个数即为电风扇的转速。

但由于电风扇的转速为转分钟，相当于每秒钟会增加误差，可在回路中增加去噪声的滤波器。

键盘显示模块由于该系统要求显示的内容较多，故选用双行液晶显示器，它体积小，功耗低，编程灵活采用扩展键盘，使用灵活，人机交互界面良好。

红外遥控模块该部分框图如图所示，电路图见附录。

图发射部分键盘及其代码产生电路产生个控制信号，经线优先编码器分别编成个码，再通过专用集成编码芯片将输入信号进行编码。

每次按键电阻与二极管形成的发射控制电平为低电平，可作为编码电路的传输启动信号。

当编码器的输入为低电平时，输出为两个窄脉冲为高电平时，输出为两个宽脉冲为高阻时输出为个宽脉冲和个窄脉冲。

传输启动信号为低电平时，按上述编码规律将输入地址及数据信号进行编码并输出串行数据。

为了提高传输信号的抗干扰能力，需将编码信号调制在较高频率的载波上发射。

采用门电路构成的脉冲调制振荡器，电路简单，调节载频为。

将该脉冲放大后通过红外发射管。

为增大发射功率，采用复合三极管对发射信号进行电流放大。

接收部分由专用集成芯片组成红外接收电路，将红外接收管接收到的信号进行放大限幅滤波解调和整型。

再由解码芯片将解调后的串行数据进行键盘及其代码编码脉码调制振荡红外发射红外接收解码译码控制控制解码，使其成为控制码。

将该码信号送到单片机，单片机根据判断码值执行相应的操作。

电源滤波电源滤波的目的是要使市电获得最佳传输，而使干扰远离最佳传输的谐振点。

在此系统中，干扰主要源自可控硅开关工作不在电源的零点导通时，产生的浪涌电压和其它各种噪声。

采用交流电源滤波器可以有效抑制这些干扰。

交流电源滤波器的般结构如图所示。

图中为共模扼流圈，具有抑制低频共模噪声的作用电容具有抑制低频常模噪声的作用旁路电容具有抑制高频共模和常模噪声的作用。

图电源滤波三软件设计软件部分要完成的功能为对风扇的转速进行测量与控制，因为风扇的转动频率较低，故采用测周法对其频率测量。

首先用触发器把由霍尔元件传出的频率脉冲转变为周期电平信号，输入控制对机器周期的内部脉冲进行记数。

为保证定时与频率脉冲的上升延同步，应该用来启动。

由于小系统板上的被占用，故考虑外扩片来测频，并不断通过串口把频率送给主。

些简单的功能也可由从片来完成，对主来说，从片可以看成片外设。

量转速程序流程图如图所示。

系统初始化开始方式，计数，受控制，清零方式，波特率定时启动，溢出中断允许，外部中断允许，总允许次测频完成计算转速，完成初始化为下次准备通过串口发频率数据先发低位再发高位完成图控制部分由主单片机来完成，其程序流程图如图所示。

控制思想过零检测电路检测到的过零信号为与工频信号同频同相的单极性脉冲信号，该信号接到主的端，在每个下降沿产生中断信号。

每个周期主根据输入转速控制量进行延时，延时时间内可控硅不导通，延时后的剩余时间可控硅导通，驱动电风扇工作直到下个零点可控硅截止。

在实际调试过程中，发现这样控制转速很不稳定。

经仔细调试，观察到在相同转速控制量下，可控硅分别从正负周期开始导通时转速有较大调变。

所以将每个工频周期的正负周期分开控制，控制方法相同。

硬件上，将得到的过零脉冲分两路分别通过个单稳态触发器，个设为上升沿触发，个设为下降沿触发，即可在输出端得到两路窄脉冲信号，分别对应为输入信号的上升沿和下降沿，将这两路信号经个或门合成路信号，再将该信号作为主的中断触发信号，具体控制方法同上所述。

开始键盘中断过零中断中断串行中断显示初始化，初始化串行口初始化，初始化等待键盘中断改计变算转定速时控初制值量启装动下电次风定扇时初值确定中断向量组装频率字结束四指标测试测试仪器示波器万用表指标测试转速测量转速设定值转分钟实测转速平均值转分钟转速跳变值转五智能电风扇控制系统作者夏厦龚定玉牛仁杰组摘要本设计以两片单片机作为智能电风扇控制系统的测量和控制核心。

采用霍尔集成芯片测量电风扇的转速，通过主从单片机之间的串行通信来完成电风扇转速数据处理及转速控制，采用移相触发方式控制可控硅功率。

用扩展键盘及双行显示来实现人机交互，采用红外发射与接受装置来完成遥控功能。

该系统风速调节范围宽步进小精度高，且风的舒适度良好，功率因数。

方案设计与论证风扇转速测量方案采用脉冲调制的红外发射接收器。

通过在电风扇边用红外管发射脉冲信号，另边接收信号，在脉冲被挡和通过的情况下，接收端分别对应低电平和脉冲串，可检出此信号的包络，其频率的三分之即相当于单位时间内接收到信号的次数，也即电风扇的转速。

但此方法接收到的脉冲会产生抖动，容易引起误判，从而导致处理接收信号次数出现较大误差，使电风扇转速计算不准确，故不采用此方案。

方案二采用霍尔集成传感器。

霍尔集成传感器是将霍尔元件放大器施密特触发器以及输出电路等集成在块芯片上，为用户提供了种简化和较完善功能的磁敏传感器。

将磁片贴在电风扇叶上，将霍尔集成传感器固定在扇叶前的保护网上，由于霍尔效应，每当磁片经过传感器时，在输出端就会产生个脉冲，对该输出脉冲计数，即可测出电风扇转速。

此输出信号明快，传送过程中无抖动现象，且功耗低，对温度的变化稳定，灵敏度与磁场移动的速度无关，用此方法测出的电风扇转速较准确，故采用此方案。

功率控制功率控制通过可控硅电路来实现，其任务是通过调压来实现交流调功。

通常，由可控硅实现交流调压的途径有两条是改变电压波形的导通角，称之为调相另个是波形不变而改变其电压波出现的次数，常称脉冲调功。

就触发方式而言，前者为移相触发，后者为过零触发。

方案采用过零触发。

此控制方法将可控硅导通的起始点限制在电源电压的过零点，可大大降低谐波分量。

因此其最大的优点是不对电网造成严重污染和干扰其它设备，输出线性也较好，而且在硬件上只需加光电隔离或带光电隔离的固态继电器便可。

但若在本系统中采用过零触发，其缺点是显而易见的。

过零触发方式中可控硅导通的最小时间单位是半个电源周期，也就是，若控制周期选取得较小，则电风扇的转速范围将会受到限制若控制周期选取较大，在转速较低时，可控硅截止的时间相对较长，会导致电风扇转动不够流畅，转速很不稳定。

方案二采用移相触发方式。

移相触发的优点首先是输出相对地连续均匀而调节精细，适合于要求高精度控制的场合其次，调相输出的波形虽不规整但却正负半周对称，无直流成分，可直接用于电感负载。

其最大缺点是大电流的切入会造成对电网的冲击，不规整的脉冲电流引起电网波形的畸变及对其它电设备的中频干扰。

但这些缺点可通过硬件来得到改善。

比如，采用交流电源滤波器，它不仅能阻止来自电网的噪声干扰进入电源，而且能阻止电源本身的噪声返回到电网。

通过上述比较，过零触发方式虽然实现起来相对容易，对外界干扰小，但电风扇转速不流畅，必然影响风的舒适度。

而对于电风扇控制系统而言，舒适度是相当重要的。

相反，采用方案二风的舒适度好，且风速调节范围很大步进小精度高，改进后，系统稳定也会较好。

故我们选用方案二来实现功率控制。

普通风自然风及睡眠风的实现普通风即在每个风速档风速不变自然风即风速时大时小，从大风速开始减速，当减到定速度时再加速，通过合理调节风速变化来实现睡眠风即逐渐减慢风速，当风速减到定值时，停止减速。

输入方式方案本系统需要实现风速调节风型选择定时时间选择及遥控开关等功能，功能较多，需较多按键，因此输入方式是决定该系统是否方便使用的关键。

方案采用行列式键盘，利用扩展口。

但由于该系统所需键数很多，要占用较多的口资源，且用非编码器键盘编程较麻烦，对于按键功能复用重键及连击等情况较难处理。

方案二采用扫描式键盘编码器芯片来实现。

的键盘部分提供种扫描工作方式，可与