智能温控风扇开题报告

智能温控风扇开题报告 中 北 大 学 毕业设计开题报告 学 生 姓 名: 韩 强 学 号: 10050445X29 学 院、系: 信息商务学院、信息与通信系 专 业: 电气工程及其自动化 论文题目: 家用风扇控制器的设计 指导教师: 温晶晶 2014 年 3 月 6日 毕 业 设 计 开 题 报 告 1(结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文献资料，撰写2000字左右 的文献综述: 文 献 综 述 一、本课题的研究背景及意义 生活中，我们经常会使用一些与温度有关的设备。尽管空调作为日常生活家电已经步入千万普通家庭中，但空调普遍耗能太多，而且在占中国大部分人口的农村地区依旧 [1]使用电风扇用作降温防暑设备。近些来，空调价格水平不断下降，越来越多的人开始使用空调，对电风扇行业是个不小的冲击，但是空调的强大的功能下是以高耗能、封闭空间为代价的。相比之下，电风扇通风较好且功耗低仍是很大的一个优势，还是具有广阔的市场空间的，电风扇需要新型的技术功能，来满足不同的人群需求。为了提高电风扇的市场竞争力，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提[2]出。 传统电风扇具有以下缺点:风扇不能随着环境温度的变化自动调节风速，这对那些昼夜温差大的地区是致命的缺点，尤其是人们在熟睡时，不但浪费资源，还很容易使人感冒生病;传统电风扇机械的定时方式常常会伴随着机械运动的声音，特别是夜间影响人们的睡眠，而且定时范围有限，不能满足人们的需求。鉴于这些缺点，我们需要设计 [3]一款智能的电风扇温度控制系统来解决。 温控风扇系统，是根据当时温度情况去自动开通和关闭电风扇，能很好的节约电能，同时也方便用户们的使用更具人性化。而且温控风扇系统在工业生产、日常生活中都有广泛的应用，如在工业生产中大型机械设备的散热系统，或限制笔记本电脑上的智能CPU风扇等基于单片机的温控风扇都能够根据环境温度的高低自动启动或停止转动，并能够根据温度的变化实现转速的自动调节，在现实生活中具非常广泛的用途，因此它的 [4]设计具有一定的价值意义。 二、本课题国内外研究现状及发展趋势 电风扇有着悠久的发展历史，它简称电扇，香港称为风扇，日本及韩国称为扇风机，在世界从发明开始已经经历了一百多年的时间炎热夏季的宠物，随着空调等高端家电发 [5]明应用，逐渐开始走下坡路。但是从节能和方便考虑，电风扇的优点一样大放异彩，并随着社会的发展不断进步。 机械风扇起源于1830年，一个叫詹姆斯? 拜伦的美国人从钟的结构中受到启发，发明了一种可以固定在天花板上，用发条驱动的机械风扇种风扇转动扇叶带来的徐徐凉 [6]风使人感到欣喜，但得爬上梯子去上发条，十分麻烦。1872年，一个叫约瑟夫的法国人又研制出一种靠发条涡轮启动，用齿轮链条装置传动的机械风扇，这个风扇比拜伦发 [7]明的机械风扇精致多了，使用也方便一些。1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在电动机上，再接上电源，叶片飞速转动，阵阵凉风扑面而来，这就是世界上第一台电风[8]扇。 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 [9]扇正式投产，很快成为著名品牌。 作为一种老式家电，电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品;但电风具有 [10]价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为成熟的家电行业的一员，在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究 [11]是很积极的。智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。下一阶段 [12]的研究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求。美的等家电企业相继推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同的人群而专门研制的，具有智能化控制系统的电风扇。 国外在电风扇方面的研究相对我国不那么积极，但是在智能化电器方面的研究却比我国更加成功。“智能化电器”包含三个层次:智能化的电器元件，如智能化断路器、智能化接触器和智能化磁力启动器等，智能化开关柜和智能化供配电系统。智能化开关 [13]柜包含多台断路器，而且供电系统的控制与用电设备的控制关系很密切。这两个层次上的智能化工作重点是:加强网络功能，最大限度地提高配电系统和用电设备的自动化 [13]水平。 新型的智能化电器元件的发展趋势:采用微处理器及可编程器件，大量功能“以软代硬”实现，并具有“现场”设计的能力。充分增加智能化电器元件的“柔性”与 适 [14]应性。例如一种采用FPGA器件构成的专用功能集成电路已投入应用。随着温度控制技术的发展，为了降低风扇运转时的噪音以及节省能源等，温度控制风扇越来越受到重视并被广泛的应用。在现阶段，温控风扇的设计已经有了一定的成效，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动无极调速，当环境温度升高到一定时能自动启动风扇，并随着 环境温度的升高自动加快风扇的转速，当环境温度降到一定时能自动停止风扇的转动， [15]实现智能控制。 参考文献 [1] 荣俊昌，新型电扇原理及维修,M,北京:高等教育出版社，1990:15—20 [2] 谢志平，基于单片机控制的智能风扇,J,中国新技术新产品2011，2:148-148. [3] 王伦，电风扇原理与维修技术[M].北京:新时代出版社,1999. [4] 方佩敏，新编传感器原理与应用[M].北京:电子工业出版社， 1994.15~4 [5] 王会明，侯加林.智能电风扇控制器的研制[J].电子与自动化,1998,5(4):25—26. [6] 夏大勇,周晓辉,赵增,陈博峰,虎恩典. MCS-51单片机温度控制系统[J]. 业与自动化装 置, 2007,(01) . [7] 明德刚. DS18B20在单片机温控系统中的应用[J]. 贵州大学学报(自然科学版本 06,(01) . . [8] 李学龙.使用单片机控制的智能遥控电风扇控制器[J].电子电路制作，2003,9:13—15. [9] 张文兵，智能无级温控调速电风扇,J,《微特电机》2007 ，12 [10] 于蓉，丁兆花，李宇清.温控风扇设计,N,科技咨询导报.2007, 17 . [11] 陈桂友,增强性8051实用开发技术.北京:北京航天航空大学出版社2009,8:6-7. [12] 曹巧媛.单片机原理及应用(第二版). 北京:电子工业出版社,2002 [13] 何立民，单片机应用系统设计[M].北京:北京航空航天大学出版社,1995. [14] 吴金戌，沈庆阳，郭亭吉.8051单片机实践与应用 第一版,M,北京:清华大学出 版社,2002,(08) . [15] 马云峰，单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量控制， 2007,10(4):278—280. 毕 业 设 计 开 题 报 告 ,(本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段(途径): 一、本课题要研究或解决的问题 1、人体周围的环境温度对电风扇的风速控制; 2、传统家用电风扇对风扇的转速与风向的选择; 3、对智能电风扇的无线遥控功能的实现; 4、热释电红外线传感器传输以实现电风扇的智能化开关; 二、拟采用的研究/设计方案 以单片机作为控制器，利用温度传感器采集环境温度，并通过液晶显示检测到的环境温度与设定的温度。通过比较检测到的环境温度与系统设定的温度，实现电风扇电机的自动启动和停止，并根据温度的变化自动调整电风扇电机的转速。实现远程控制电风扇的开/闭及实现系统设定温度功能。 1、 本设计的系统框图: 温度采集模块 数码管模块 MCU处理 热释红外模块 器 调速驱动模块 红外遥控接收模块 电机 红外遥控发射模块 图1 系统框图 2、 MCU控制模块: 整个控制器以STC89C52单片机为核心。该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。具有以下标准功能:8k字节 Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。STC89C52单片机应用技术成熟，硬件系统设计简洁，指令系统设计精炼，且STC89C52单片机简单易学。 3、 温度采集模块 温度传感器是通过测量物体的某些参数随着温度的变化而间接测量温度的，本课题的温度采集选用DSl8B20数字温度传感器。DSl8B20数字温度计提供9位(二进制)温度读数指示器件的温度。信息经过单线接口送入DSl8B20或从DSl820送出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条信号线(和地线)。DSl8B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此任意多个DSl8B20可以存放在同一条单线总线上。这允许在许多不同的地方放置温度敏感器件。DSl8B20的测量范围从-55?到+125?，增量值为0.5?，可在l s(典型值)内把温度变换成数字。 4、 无线遥控模块 无线遥控原理就是发射机把控制得电信号先编码，然后转换成无线电波发射出去，接收机收到载有信息无线电波，将其接受，放大，解码，得到原先控制得电信号。这个电信号再进行功率放大用来驱动相关的电气元件，实现无线遥控功能。在电风扇内置红外遥控接收器件，有红外遥控发射红外遥控指令给接收器件，遥控接收器件接收到编码信号后送入单片机。单片机在对其进行解码，并执行相应的动作。从而完成整个红外遥控过程。 5、 热释电红外线传感器模块 对家用电风扇实现人来开人走关的智能模式，热释人体红外模块是系统实现智能控制的前提，所有功能的实现都要以检测是否有人为前提，如果检测失准，将会造成控制紊乱，从而一方面浪费了电能，另一方面还给人们的生活和工作带来诸多不便。考虑到自己搭建以上人体感应电路的繁琐性以及给系统正常运行可能造成的不准确性，因而特意选用了一个整体模块RDP-18热释电红外探测模块。 热释电效应同压电效应类似，是指由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有ΔT的变化时，热释电效应会在两个电极上 会产生电荷ΔQ，即在两电极之间产生一微弱的电压ΔV。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷ΔQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度稳定不变时，ΔT=0，则传感器无输出。 6、 电动块模块 电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些类型可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机;也有作直线运动的，称为直线电动机。 7、 数码管显示模块 移位寄存器是一类应用很广的时序逻辑电路，在时钟脉冲的作用下，低位寄存器的数码送给高位寄存器，作为高位寄存器的次态输出。 在时钟脉冲的作用下，高位寄存器的数码送给低位寄存器，作为低位寄存器的次态输出;移位寄存器:除具寄存器的功能外，所存储的数码在时钟脉冲的作用下还可以移位。 74ls164是八位串入并出移位寄存器，其工作电压范围4.75~5.25V，大于2V的高电平输入、小于0.8V的低电平输入，clock最高响应频率为25MHZ，八位并行输出可以直接驱动八段数码管。 毕 业 设 计 开 题 报 告 指导教师意见: 清晰地阐述了课题内容，认真梳理地梳理了课题所涉及的相关知识，提出了合理的课题。同意开题。 指导教师: 2013 年 月 日 所在系审查意见: 系主任: 2013 年 月 日