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基于单片机的智能电风扇 系 别：机电工程系 专 业：*学生姓名：*组 员：*学 号：*指导教师：*职 称：*目录智能电风扇背景及发展前景智能电风扇的功能介绍智能电风扇控制系统概述 系统主要硬件电路设计 系统软件设计 结束语 心得智能电风扇背景及发展前景智能电风扇背景及发展前景 中国的第一台电风扇生产自1916年，发明者杨济川在上海四川路横浜桥开办生产变压器的工厂，以“中华民族更生”之意，取名为华生电器制造厂，至1925年华生电扇正式投产，很快成为著名品牌。随着社会的进步，科技的发达，人们对于智能化的东西的需求越更显著，在各方面都要求自动化、智能化。在家用电器方面也显现出来，如智能电饭煲，智能热水器，智能空调等等，虽能智能电风扇已经有了一段历史，但其真正智能化没有完全体现出来。本次课题却弥补了这一点，请听下文分解。智能电风扇的功能介绍 本设计主要目标是使普通的电风扇的功能更加强大，使操作简单化、智能化，主要实现以下几个部分的功能：1.温度智控功能：风扇可以感知环境的温度，以调节风扇的转速，达到更好的工作效果。用户可以选择这种智能调速方式，也可以选择手动设定方式来控制转速。当选择手动设定方式时，该功能不发挥作用。2.多种安全保护功能：当风扇的倾斜角度大于一定程度时，电机将停止工作，以保证安全；当风扇电机温度超过允许温度时，为保证安全使用，电机同样会停止工作。当有物体靠近或接触风扇防护罩时，电机也将停止运转。3.智能照明功能：在晚间，当用户接近风扇时，风扇能够探测到人体的接近，从而启动微光照明，方便用户操作并避免用户和风扇或其他物体发生不必要的碰撞。4.多级调速功能：提供更多的风力级别和风型，提高用户的舒适度。5.定时工作功能：该定时功能可以让用户自己定制风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。6.液晶显示功能：使用液晶屏显示当前室温，风扇的转速，风扇的工作模式，当前时间，风扇工作时间等参数，美观大方。7.红外遥控功能：提供远距离非接触式的风扇控制操作。智能电风扇控制系统概述 智能电风扇主要由MCU，接近检测，倾倒检测，温度检测，人机接口等主要部分组成：MCU 使用Motorola 的8 位单片机MC68HC908AP64。接近检测模块使用Motorola 的电场传感器MC33794，利用电场成像技术实现对人体接近的检测。倾倒检测模块使用Motorola 的加速度传感器MMA1260D，对机身倾倒进行报警，强制电机停止工作。温度检测模块使用DS18B20，主要用来监测室温和电机温度。人机接口包括红外遥控，键盘模块和LCD 显示模块，实现电风扇与用户的信息交互。图1 智能电风扇系统框图 系统主要硬件电路设计 在电风扇开发领域，很多业界采用的都是专用的风扇控制芯片，虽然它实现简单，但是跟我们所要设计的智能风扇相比，其处理计算能力就相差甚远了。在认真分析了功能需求和成本限制的基础上，我们决定选用Motorola 单片机MC68HC908AP64 作为本系统的核心控制部分 相关电路可以分为如下几个部分：1)MC33794 模块电路 MC33794 控制模块的控制芯片选用的是MC68HC908QY4，在保证了对MC33794 很好的控制的同时，有效的控制了成本。2)倾倒检测电路（MMA1260D）本电路采用Motorola 的加速度传感器芯片MMA1260D，为了测量加速度传感器芯片的输出电压，我们将Vout 引脚与AP64 的A/D 口连接。管脚之间接一个电阻和电容，起滤波作用，以减小时钟噪声。电源与地之间的接一个0.01uF 的电容用于去耦。同时尽可能缩短了MMA1260D 与AP64 的距离。3)串口模拟通信电路 主控制模块和MC33794 模块的通信采用的是串口通信。在AP64 端，可以通过SCI模块轻松实现稳定的串口数据的收发，而MC33794 控制模块端则不存在对应的SCI 模块，这样就需要一定的硬件电路来保证对串口通信的正确模拟，同时也为软件上实现高低电平的发送提供了基础 4)AP64 核心电路 采用Motorola 单片机MC68HC908AP64 作为本系统的核心控制部分，既充分的利用了AP64 的各引脚资源基础上，又控制了成本。5)定时器电路 采用MAXIM 公司DS1302 低功耗实时时钟芯片为本系统提供系统时间，它可以对年、月、日、周、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。DS1302 可以双电源供电，使用电池作为第二供电电源，保证了在系统不供电的情况下长时间维持时钟的正常工作。6)红外收/发电路 使用TC9148 编码芯片将按键信号调制在38KHz 的载波信号上通过三极管放大后发射出去。7)电机控制电路 由CPU 来的控制信号经光电耦合器TLP521-4 耦合后，接可控硅MAC-97 的门极，以控制电机的运转。8)液晶显示电路 根据本系统的设计，162 的液晶即可很好的实现所需功能，这里采用的是带有HD44780 控制芯片的FM1602C 液晶屏。9)温度探测电路 单线数字温度传感器DS18B20 采用一线总线接口，大大节省了系统的I/O 资源。系统软件设计 本系统是在Motorola CPU MC68HC908AP64 上实现的，但是为了能够获得更好的可移植性，我们将系统设计为分层结构。1)硬件层：硬件层是指具体的CPU 以及所使用的各种外设，这是所有设计的物理基础。一般情况下，硬件层是直接通过各个寄存器和物理地址来和其他部分进行数据和信息交互的。每一个寄存器和地址的意义与作用都是相对固定的。2)硬件驱动层：对于我们的系统来说，只有硬件驱动层才是与真实硬件打交道的部分。我们利用硬件驱动层来有效读写硬件层提供的各种内外设和外外设。3)软件驱动层：硬件驱动层负责读写各种外设，但是这些数据并不一定能够直接使用，绝大部分都是需要进行一定的转化。软件驱动层就是负责这个事务的。也就是说软件驱动层完成的是将硬件驱动层获得的数据转化为实际应用所需要的数据和将应用层生成的控制逻辑转化为实际硬件的驱动数据的工作。从某种意义来说，已经将应用层同实际硬件的使用相隔离。达到更低的耦合性。4)应用层:根据软件驱动层的数据结果，在一定的运行逻辑支配下对软件驱动层进行操纵，以达到对实际硬件的控制。软件总体流程描述 系统在如上的架构上，进行设计。软件总体框图如下图所示：结束语 本设计利用Motorola 的MC33794 电场传感器和MMA1260D 加速度传感器，通过MC68HC908AP64 的控制，对传统电风扇进行了可控成本的功能改进。在电风扇原有功能的基础上，增加了接近检测保护，温度智能控制，机身倾倒保护等功能，使电风扇更具有市场竞争力。心得 首先感谢党、感谢学校给我们提供这个能自我展示的平台，感谢我的指导教师莫荣，你从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇文论的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。我要感谢在我四年的学习中，无私传授我知识的各位老师，是你们将自己宝贵的财富无私地奉献给了我们，让我们能在学业上有所成绩；是你们让我倍感教师职业的伟大，教给我们知识，又不忘教育我们如何做人！在此，我还要感谢寝室的兄弟们在我完成论文的过程中给予我的帮助和鼓励，也是他们陪我度过这四年的生活。还有身边的你们，我至亲至爱的朋友们，我们一起走过了这段青春年华！谢谢！