毕业设计（论文）：智能电风扇控制.doc

智能电风扇控制系统 作者：夏厦 龚定玉 牛仁杰 26组 摘 要 本设计以两片89C52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8279扩展键盘及双行LCD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～。 一、方案设计与论证 风扇转速测量 方案一：采用脉冲调制的红外发射——接收器。通过在电风扇一边用红外管发射脉冲信号，另一边接收信号，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，其频率的三分之一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一块芯片上，为用户提供了一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，在输出端就会产生一个脉冲，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：一是改变电压波形的导通角，称之为调相；另一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。 方案一：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0.01s，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，当减到一定速度时再加速，通过合理调节风速变化来实现；睡眠风即逐渐减慢风速，当风速减到一定值时，停止减速。 4．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。 方案一：采用行列式键盘，利用8155扩展I/O口。但由于该系统所需键数很多，要占用较多的I/O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8279来实现。8279的键盘部分提供一种扫描工作方式，可与64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n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8279扩展键盘方便可靠，故采用方案二。 5．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。 方案一：采用LED显示。LED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LCD显示器。可以用英文显示较为清晰的提示和数字，界面良