电风扇多功能控制器.doc

本科毕业设计（论文）( 2011届 ) 题 目： 电风扇多功能控制器 学 院： 专 业： 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 合作导师： 职称： 完成时间： 2011 年 月 日 成 绩： xxxx大学本科毕业设计(论文)正文目 录摘要1英文摘要11 引言 11.1 电风扇多功能控制器概述21.2 设计任务和主要内容21.2.1 设计任务 21.2.2 主要内容 21.3 设计方案的选择32 系统主要硬件电路设计62.1 总体硬件设计62.2 状态指示模块设计62.3 解码模块设计72.4 风扇输出模块设计93 系统主要软件电路设计93.1 程序初始化103.2 主程序103.3 遥控风扇程序113.4 键盘扫描程序123.5 定时器0143.6 定时器1154 结束语16参考文献17附件17总电路图17PCB图18电风扇多功能控制器电风扇多功能控制器xxxx学院 xxxx专业 姓名：xxxx指导老师：xxxx摘要：电风扇是我们日常生活中比较普遍的电器用品，随着我国电风扇市场的迅猛发展，与之相关的核心生产技术应用与研发必将成为国内企业关注的焦点。目前电风扇市场简单分析电风扇,通常是指带有两片或以上数量的扇叶,由电动机驱动扇叶旋转产生气流,从而达到通风纳凉效果的一种常用家电。本设计主要是设计一种电风扇多功能控制器，主要采用AT89C2051单片机来设计，利用其定时、串行输入端等性能，分别从硬件和软件两方面来实现风速和风种的设计的，并通过PT2272集成芯片对所配备的遥控器进行解码后来控制主电路，具有方便、易操作的特点。摘要：电风扇是我们日常生活中比较普遍的电器用品，分析目前电风扇市场，电风扇通常是带有两片或以上数量的扇叶,由电动机驱动扇叶旋转产生气流,从而达到通风纳凉效果的一种常用家电。本设计利用单片机的定时、编程控制及串行输入端等功能，通过PT2272集成芯片对所配备的遥控器进行解码控制电路，从硬件和软件两方面实现电风扇的多功能控制的性能。 关键词：电风扇；多功能；AT89C2051；PT2272Electric fan multi-function controllerWANG Ning Director：ZHAO Haixing(Dept.of Science &Engineering，Zhejiang Normal University ，993 No.29)Abstract：Electric fan is our daily life common electrical appliances, as our country fanner market of rapid development, and the related production technology application and development of core industry enterprise will become the focus of attention. Currently fanner market simple analysis with electric fan, usually refers to two or more number of door leaf, driven by electric motors door leaf produced by the rotation of airflow, thus achieve ventilated effect of shade of a common electrical appliances. This design is mainly designed a kind of electric fan multi-function controller，mainly uses the AT89C2051 microcontroller to design, uses its timing, serial input, such as performance, respectively from two aspects of hardware and software to achieve the design of the wind speed and the wind of, and through PT2272 integrated chips to the remote control with decoding afterwards controls main circuit, has the characteristics of convenient, easy to operate. Key Words：electric fan；multi-function；AT89C2051；PT22721 引言随着现代社会的发展，电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品，其实并非如此，市场人士称，家用电风扇并没有随着空调的普及而淡出市场，近两年反而出现了市场销售复苏的态势。其主要原因：一是风扇和空调的降温效果不同空调有强大的制冷功能，可以快速有效地降低环境温度，但电风扇的风更温和，更加适合老人儿童和体质较弱的人使用；二是电风扇有价格优势，价格低廉而且相对省电，安装和使用都非常简单。目前电风扇市场简单分析电风扇,通常是指带有两片或以上数量的扇叶,由电动机驱动扇叶旋转产生气流,从而达到通风纳凉效果的一种常用家电。近年来市场上出现的由电机驱动叶轮旋转的空调扇和塔扇等也是电风扇的种类之一，尽管由于空调的逐渐普及,电风扇的产销量曾一度出现下滑,但由于电风扇相对于空调而言具有价格便宜、使用方便等功能，因此它在我们日常生活中的运用也非常的普遍。近几年来，随着空调行业的迅速发展，空调行业的大幅度“跳水”，电风扇行业曾被普遍认为是“夕阳产业”。然而电风扇却在2005年真正显示了其巨大的市场潜力。当然，尽管电风扇具有其市场优势，但传统电风扇还是有许多地方应当进行改良的，比如对于电风扇转动的快慢以及转动的时间可以用来产生不同的风种，鉴于以上方面的考虑，我们需要设计一种多功能电风扇控制器来解决这些问题。1.1 电风扇多功能控制器概述电风扇简称电扇，是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。电风扇多功能控制器是一种控制电风扇处于正常风、自然风、睡眠风等运转状态的控制器，它包含定时器、直流电源、几个运转状态切换开关等。传统电风扇是220V交流电供电，电机转速分为几个档位，通过人为调整电机转速达到改变风力大小的目的，亦即，每次风力改变，必然有人参与操作，这样势必带来诸多不便。如今的电风扇已一改人们印象中的传统形象，在外观和功能上都更追求个性化，这些外观不拘一格并且功能多样的产品，预示了整个电风扇行业的发展趋势。近年来，电风扇增设了各种新功能，既彰显了个性，也在无形中提高了档次。如开发较早且比较实用的遥控功能，使操作摆脱了一定的空间限制，操作起来一目了然。本设计中的智能电风扇控制系统，是运用遥控设备来控制电风扇的，由单片机分析采集到的信号进行控制，从而达到遥控器按键来控制电风扇的风速、风种。1.2 设计任务和主要内容1.2.1 设计任务设计一个具有风速、风种、停止及LED显示的电风扇控制器。1.2.2 主要内容1.风速分为强、中、弱；风种分为睡眠风、自然风、正常风。2.电风扇处于停转状态时，所有指示灯不亮。电风扇在任何状态，只要按停止键，则进入停止状态。3.电风扇处于工作状态时，有下列规则：初始状态时，风速为弱、风种为正常；按风速键，其状态由弱中强弱往复循环改变，每按一次按键改变一次。按风种键，其状态由正常自然睡眠正常往复循环改变，每按一次按键改变一次。4.风速的弱、中、强对应于电风扇的转动由慢到快。风种的正常为电风扇连续运转；自然风为转8秒停6秒；睡眠风为风扇处于慢转产生轻柔的微风，转10秒停6秒，工作3小时自动切断电源。5.控制键可用按键实现（或再配备摇控器），电源电压为市电。1.3 设计方案的选择关于本次毕业设计，我所找到的参考方案有如下几种：1. 集成电路RY901 市场上流行的“电脑风扇”或“电子程控风扇”，不外乎是用集成电路控制器与老式风扇相结合的新一代产品。此电路就是利用一块市售的专用集成电路RY901将普通电扇改装为具有多功能的高档电扇，很适宜无线电爱好者制作与改装。典型应用电路如图1-1所示。图1-1 RY901典型应用电路 该电路的工作原理：市电220V由C1、R1降压VD9稳压，经VD10、C2整流滤波后, 提供5V6V左右的直流电源作为RY901IC组成的控制器电压。在刚接通电源时，电脑控制器暂处于复位（静止）状态，面板上所有发光二极管VD1VD8均不亮，电风扇不转。若这时每按动一次风速选择键SB3，可依次从IC的1113脚输出控制电平（脉冲信号），经发光管VDlVD3和限流电阻R2R4，分别触发双向晶闸管VS1VS3的G极，用以控制它的导通与截止，再经电抗器L进行阻抗变换，即可按强风、中风、弱风、强风的顺序来改变其工作状态，并且风速指示管VD1VD3（红色）对应点亮或熄灭；当按风型选择键SB4，电风扇即按连续风（常风）、阵风（模拟自然风）、连续风的方式循环改变其工作状态，在连续风状态下，风型指示管VD4（黄色）熄灭，在阵风状态下，VD4闪光；当按动定时时间选择键SB2，定时指示管VD5VD8依次对应点亮或熄灭，即每按动一次SB2，可选择其中一种定时时间，共有0.5、l、2、4小时和不定时5种工作方式供选择。当定时时间一到，IC内部的定时电路停止工作，相应的定时指示管熄灭 同时IC的1113脚也无控制信号输出，双向晶闸管VS1VS3截止，从而导致风扇自动停止运转；在风扇不定时工作时，欲停止风扇转动，只要按动一下复位开关SB1，所有指示灯熄灭，电源被切断，风扇停转；如欲启动风扇，照上述方法操作即可。2.82系列芯片与LX5104由82系列芯片做成的的电风扇多功能控制器，一般都与LX5104芯片连用，是遥控风扇的专用控制器。功能也有很多，包括风速、风种、定时、摆头、彩灯控制等功能，以8203BN8L芯片为例，其典型应用电路如图1-2所示。LX5104发射器线路图如图1-3所示。图1-2 8203BN8L典型应用电路图1-3 LX5104发射器线路图3.采用单片机设计单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一般的电路都能够用单片机来实现。 综上所述，电风扇多功能控制器的设计方案有多种。结合实际情况等多方面因素，我选用的是第三种设计方法，用单片机来完成实现本设计。前两种的方法都只有硬件的设计，没有软件设计，只要在那基础上进行修改就可以实现电风扇多功能控制，可以说不是很难，而且第二种方法中的功能更齐全，虽然如此，但是本次设计任务中对于风种的正常风、自然风和睡眠风都有具体的要求，而这些转几秒停几秒的要求只能通过编程来实现，只有运用单片机设计本电路，才能更准确的按照任务书上的要求来完成。2 系统主要硬件电路设计 2.1 总体硬件设计系统总体硬件设计框图如图2-1所示。状态指示模块风扇输出单片机系统解码模块图2-1 系统原理框图对于单片机中央处理系统的方案设计，根据要求，我们可以选用带有2K字节闪速可编程可擦除只读存储器（EEPROM）的低电压，高性能8位CMOS微型计算机AT89C2051单片机作为中央处理器，它采用ATMEL的高密非易失存储技术制造并和工业标准MCS51指令集和引脚结构兼容。作为整个控制系统的核心，AT89C2051内部已包含了串行工作口、中断系统、定时器、程序存储器等硬件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接其他存储器芯片和定时器件，方便地构成一个最小系统。此外，该单片机的主要性能有：（1）和MCS-51产品兼容；（2）2KB可重编程FLASH存储器（10000次）；（3）2.7-6V电压范围；（4）全静态工作0Hz-24MHz；（5）2级程序存储器保密锁定；（6）128*8位内部RAM；（7）15条可编程I/O线；（8）两个16位定时器/计数器；（9）6个中断源；（10）可编程串行通道；（11）高精度电压比较器（P1.0，P1.1，P3.6）；（12）直接驱动LED的输出端口。这些性能都能对本设计起到帮助，整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是比较合适的方案。 2.2 状态指示模块设计 本模块设计虽然比较简单，但在整个电路中还是占很重要作用的。在设计要求中，风种的要求有三种，分别为正常风、自然风、睡眠风。其中，正常风为电风扇连续运转，自然风为转8秒停6秒，睡眠风为风扇处于慢转产生轻柔的微风，转10秒停6秒。风速的要求又有弱、中、强三种状态。这些功能的实现主要是通过编写程序来完成的，本模块指示用于状态的指示，当电路在该状态下运行时，那么该状态所对应的指示灯就会亮，代表正在运行。电路如图2-2所示。图2-2 状态指示模块电路 该模块的电路主要由发光二极管和限流电阻组成。风种的正常风、自然风、睡眠风，分别有三个发光二极管来显示，二极管亮表示该风种正在运行，而风速则只用一个发光二极管来显示，二极管越亮表示风速越快，反之，风速越慢。 限流电阻的选择：一般来说，发光二极管的工作电压为2V，工作电流为20mA，所以，限流电阻的选择不宜过大，因此我选用的是300欧姆的电阻。2.3 解码模块设计在本设计中，我给所设计的电路配备了一个遥控器，用以控制本电路，而要把遥控器与所设计的电路连用起来，需要选用一块解码芯片。因此我选用的是芯片PT2272。PT2272是一款用以解码的芯片，其引脚图如图2-3所示。图2-3 PT2272引脚图各管脚功能：A0-A11 1-8、10-13 地址管脚,用于进行地址编码,可置为0”,“1”,“f”(悬空)；必须与2262 一致,否则不解码，D0-D5 7-8、10-13 地址或数据管脚,当做为数据管脚时,只有在地址码与2262 一致, 数据管脚才能输出与2262 数据端对应的高电平,否则输出为低电平,锁存型只有在接收到下一数据才能转换。Vcc 18 电源正端（）； Vss 9 电源负端（）； DIN 14 数据信号输入端，来自接收模块输出端； OSC1 16（Rt1） 振荡电阻输入端，与OSC2 所接电阻决定振荡频率； OSC2 15（Rt2）振荡电阻振荡器输出端； VT 17 解码有效确认输出端（常低）解码有效变成高电平（瞬态）。编码芯片PT2262发出的编码信号由地址码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片PT2272接收到信号后，其地址码经过两次比较核对后，VT脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也会连续发射。当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其17脚为低电平，所以315MHz的高频发射电路不工作，当有按键按下时，PT2262得电工作，其第17脚输出经调制的串行数据信号，当17脚为高电平期间315MHz的高频发射电路起振并发射等幅高频信号，当17脚为低平期间315MHz的高频发射电路停止振荡，所以高频发射电路完全收控于PT2262的17脚输出的数字信号，从而对高频电路完成幅度键控（ASK调制）相当于调制度为100的调幅。解码模块电路主要就是运用PT2272芯片，如图2-4所示。图2-4 解码模块电路2.4 风扇输出模块设计 在对设计任务及要求中的部分功能进行设计完之后，必须要驱动风扇的运行，才能完成整个电路的设计，因此风扇输出模块的设计是运行在5V的电源下的。电路如图2-5所示。图2-5 风扇输出模块电路3 系统主要软件电路设计本系统的运行程序采用汇编语言编写，采用模块化设计，整体程序设计框图如图3-1所示。图3-1 程序设计框图3.1 程序初始化void init() out=1; /开机不转 TMOD=0X11; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; TH1=(65536-50)/256; TL1=(65536-50)%256; ET0=1;ET1=1;EA=1;3.2 主程序void main() init();/初始化 while(1) keyscan(); /键盘扫描 if(flag_on=1)/停止标志位 if(speed=3)/灯最亮 led3=0; if(speed=2)/灯中等 led3=0; delay(1); led3=1; delay(1); if(speed=1)/灯最暗 led3=0; delay(1); led3=1; delay(8); else led3=1;/关闭所以灯 3.3 遥控风扇程序 #include#define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit led0=P10;/正常风sbit led1=P11;/自然风sbit led2=P12;/睡眠风sbit led3=P13;/风速指示（越亮越快）sbit key0=P14;/停止按钮sbit key1=P15;/风俗选择按钮sbit key2=P16;/风种选择按钮sbit key3=P17;/停止按钮sbit out=P35; /风扇输出uchar speed,mode,on=1,off=1,on1=2,off1=2,t0,t1;uchar flag0,flag1,flag2,flag3,flag_on;/*延时0.1ms程序*/void delay(uint z)/0.1ms delay(xtl=6M) uint x,y; for(x=z;x0;x-) for(y=10;y0;y-);3.4 键盘扫描程序 void keyscan() flag0=key0;/D flag1=key1;/Cflag2=key2;/Bflag3=key3;/A if(flag0=1)/stop out=1; /风扇停止 TR0=0; /定时器0停止工作 TR1=0; /定时器1停止工作 led0=1; /所以指示灯灭 led1=1; led2=1; led3=1; flag_on=0;/停止标志物变0 if(flag1=1) /风速选择按钮 delay(100);/去抖动 if(flag1=1) while(key1);/按键释放等待 speed+; if(speed=1)/模式1 低速 on1=2; off1=7; if(speed=2)/模式2 中速 on1=2; off1=4; if(speed=3)/模式3 高速 on1=2; off1=2; if(speed=4) /返回模式1 speed=1; on1=2; off1=7; if(flag2=1) /风种选择按钮 delay(100); if(flag2=1) while(key2); mode+; if(mode=1) /模式1 正常风 on=4; off=4; led0=0;/led0亮指示 led1=1; led2=1; if(mode=2)/模式2 自然风 on=8;/开8关6 off=14; led0=1; led1=0; led2=1; if(mode=3)/模式3 睡眠风 mode=0; /开10关6 on=10; off=16; led0=1; led1=1; led2=0; if(flag3=1)/启动风扇 speed=1;/正常风模式 led0=0;/正常风指示 mode=1; out=0; TR0=1; /打开定时器 TR1=1; on=1; off=1; flag_on=1; /停止位变1 3.5 定时器0 void timer0() interrupt 1 TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; t0+; if(t0=10*off) t0=0; TR1=1; 3.6 定时器1 void timer1() interrupt 3/PWM控制亮度 TH1=(65536-50)/256; TL1=(65536-50)%256; t1+; if(t11*off1) t1=0; 4 结束语经过几个月的努力，我的毕业设计（论文）终于完成了。本次实验是在指导老师赵老师的指导下完成的，在实验研究的过程中，赵老师给予了指导，并提供了很多与该毕业设计相关的重要信息，培养了我们对做毕业设计的严谨态度和创新精神。这将非常有利于我们今后的学习和工作。在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，在不断的学习过程中我体会到：写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时对毕业论文撰写的的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，很少通过实战演练，对知识的理解不够明确，通过这次的制做，真正做到理论实践相结合。总之，通过毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源来充实自己。同时我也深刻的认识到，在对待一个新事物时，一定要从整体考虑，完成一步之后再作下一步，这样才能更加有效。此外，通过本次设计，在很大程度上增强了自己的独立思考能力和单片机的专业知识，也深刻了解写一篇应用系统设计论文的步骤和格式，有过这样的训练，相信在接下来的日子我们都会了，而且会做得更好。 我所写的系统主要根据目前智能化电风扇技术的发展趋势和国内实际的应用特点和要求，采用了单片机设计，实现对多功能电风扇的遥控控制。 系统以单片机AT89C2051为核心部件，单片机系统完成对电风扇风速、风种等功能的实现；用Protel软件绘制电路原理图和PCB电路印刷板图，由Protues软件进行访真测试，利用MCS51汇编语言编制，运行程序该系统的主要特点是: 1)适用性强，用户只需对界面参数进行设置并启动系统正常运行便可满足不同用户对最适合温度的要求，实现对最适温度的实时监控。 2)系统成本低廉，操作非常简单，随时可以根据软件编写新的功能加入产品。操作界面可扩展性强，只要稍加改变，即可增加其他按键的使用功能。参考文献1 高吉祥.电子技术基础实验与课程设计M.北京：电子工业出版社.20052 黄永定.电子线路实验与课程设计M.北京：机械工业出版社.20053 马建国.电子系统设计M.北京：高等教育出版社.20044 杨碧石.电子技术实训教程M.北京：电子工业出版社.20055 张晓东.新颖实用电子制作M.福州：福建科学技术出版社.20056 谢自美.电子线路设计-实验-测试M.武汉：华中科技大学出版社.20007 陈光明.电子技术课程设计与综合实训M.北京航空航天大学出版社8 教材模拟电子技术、数字电子技术、单片机语言C51基础；9电子技术常用器件应用手册10 张鑫,华臻,陈书谦.单片机原理及应用M.北京：电子工业出版社.2005.811 毛敏.MCS-51系列单片机系统及应用实践教程M.北京：高等教育出版社.2006.712 楼然苗，李光飞.51系列单片机设计实例M.北京：北京航空航天大学教育出版社.2006.2附件： 总电路图； PCB图：专业文档供参考，如有帮助请下载。