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基于单片机的智能电风扇毕业设计.doc
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2022-07-16
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基于单片机的智能电风扇毕业设计.doc
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基于单片机的智能电风扇毕业设计
目 录
摘要 .........................................................................................................................................I
1.引言......................................................................................................................................1
1.1 课题研究的意义与作用 ..........................................................................................1
1.2 研究现状与发展趋势.............................................................................................2
2.系统总体设计.....................................................................................................................4
2.1 本设计的任务要求.................................................................................................4
2.2 系统的整体设计 .....................................................................................................4
3.系统硬件模块的设计.........................................................................................................4
3.1 单片机系统模块的设计.........................................................................................4
3.1.1 STC89C52 单片机的简介...........................................................................5
3.1.2 单片机时钟电路的设计 .............................................................................6
3.1.3 单片机复位电路的设计 ..............................................................................6
3.2 液晶显示模块 ........................................................................................................7
3.2.1 LCD1602 的简介 .........................................................................................7
3.2.2 液晶显示模块的设计 .................................................................................8
3.3 温度采集模块的设计..............................................................................................9
3.3.1 DS18B20 简介 .............................................................................................9
3.3.2 DS18B20 的特点.......................................................................................10
3.4 继电器模块的设计 ..............................................................................................10
3.4.1 继电器简介................................................................................................10
3.4.2 电磁式继电器工作原理 ...........................................................................11
3.4.3 继电器电路的设计 ...................................................................................11
3.5 调速电路的设计 11
3.5.1 固态继电器简介........................................................................................11
3.5.2 MGR-1 D4810 型固态继电器特点 ..........................................................12
3.5.3 固态继电器调速原理 ...............................................................................13

2 / 73
3.6 红外遥控模块的设计 ..........................................................................................13
3.6.1 红外遥控原理 ...........................................................................................13
3.6.2 红外发射端 ...............................................................................................13
3.6.3 MYS-1838 红外接收端 ............................................................................14
3.7 实时时钟模块电路的设计 ..................................................................................15
3.7.1 DS1302 时钟芯片简介 .............................................................................15
3.7.2 DS1302 工作原理.....................................................................................16
3.7.3 实时时钟模块电路的设计.......................................................................17
3.8 报警提示电路的设计 ..........................................................................................17
3.8.1 蜂鸣器简介 ...............................................................................................17
3.8.2 有缘压电式蜂鸣器工作原理 ...................................................................17
3.8.3 电路的设计 ...............................................................................................17
3.9 感光模块的设计...................................................................................................18
3.9.1 光敏电阻简介............................................................................................18
3.9.2 光敏电阻传感器模块................................................................................18
3.10 人体检测电路的设计.........................................................................................20
3.10.1 光电传感器原理简介..............................................................................20
3.10.2 红外避障传感器模块 .............................................................................20
4.系统软件的设计 ..............................................................................................................23
4.1 系统软件流程 ......................................................................................................23
4.1.1 主流程 .......................................................................................................23
4.1.2 红外解码子流程.......................................................................................24
4.1.3 执行机构子流程.......................................................................................24
4.2 系统软件编译 ......................................................................................................25
4.2.1 编程语言选择 ...........................................................................................25
4.2.2 编译器选择...............................................................................................25
5.系统调试 ..........................................................................................................................26
5.1 硬件调试 ..............................................................................................................26
5.1.1 硬件调试方法 ............................................................................................26
5.1.2 硬件电路中常用的抗干扰设计方法........................................................26

3 / 73
5.2 系统软件程序的编译与仿真..............................................................................27
5.2.1 程序编译 ....................................................................................................27
5.2.2 程序调试 ....................................................................................................28
5.3 程序下载 ...............................................................................................................29
5.3.1 程序下载工具 ............................................................................................29
5.3.2 程序下载步骤 ............................................................................................29
6.综合调试...........................................................................................................................30
7.完毕语...............................................................................................................................31
参考文献..............................................................................................................................32
附录 1:ASCII 表和遥控指令码表....................................................................................33
附录 2:Porteus 仿真图 .....................................................................................................34
附录 3:PCB 板图 ..............................................................................................................35
附录 4:系统总电路图 ......................................................................................................36
附录 5:程序源代码 ..........................................................................................................37

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摘要
电风扇是给人们带来凉爽夏天的家用电器,智能温控调速风扇可自动根据室环境
温度控制风扇转速。一般的电风扇只有机械档的人工调速,夏夜温度下降后人们容易
因熟睡忘关风扇而受凉,当温度升高时,它又不能根据温度的变化改变转速。为了使
风扇更贴近人们的生活,开发一种新型温感遥控电风扇控制智能系统是迫在眉睫的。
本 系 统 以 51 系列 单 片 机 为 控 制 核 心 , 由 遥 控 板 、 红 外 接 收 头 、 温 度 传 感 器
(DS18B20)使系统根据采集的环境温度以遥控方式对系统进行变档调速等控制。
主控模块以 STC89C52 单片机核心,输入部分以红外反射传感器、光敏传感器、温
度传感器组成室环境传感,遥控板键盘作入,单片机主要完成红外数据接收、温度数
据、实时时钟(DS1302)数据的采集、分析与处理形成输出控制信号和数据;输出
部分主要以 PWM 脉宽调制信号为中心,搭配普通继电器继电器模块、固态继电器模
块、液晶显示模块、USB 端口,大功率 LED 照明灯,与相应指示灯;输入输出模块
同完成人机交互功能;单片机主控中心接收各种输入信号,驱动液晶显示,PWM 波
控制固态继电器模块来调节风扇无级转速,普通继电器模块来控制 USB 端口、LCD
电源,LED 照明灯和各类指示灯。本系统可实现模拟自然风,使风速更符合人的感受,
更具人性化。
关键词: PWM 无级调速 红外发射接收 固态继电器 DS18B20 DS1302

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1.引言
1.1 课题研究的意义与作用
风扇已是日常生活中常用到的电器,电风扇是通过通风换气来驱热的。通风换气
是电风扇的主要功能,也是消费者看中它的本质原因。和时髦的空调相比,电风扇具
有价格低和耗电量小,不受空间限制,吹出的风更贴近于自然等的优势,暂时不可能
被空调取代,拥有庞大的目标消费群。现行市面上的风扇大多是手工操作,模拟调控
为主要控制手段,价格低廉,功能简单,其智能与自动化程度远远跟不上现代人的生
活需求和应用要求;而且在功耗方面,一般的风扇的电机是采用电机抽头的小型电机
来实现调速,这种调速方式单一,消费者选择的空间不大,而且在效率方面,节能方
面的表面的确令人不满意。面对着市场压力和消费者的需求,放眼市场,各种特设功
能的电风扇可谓五花八门,各种附加的新功能,彰显了个性,也在无形中提高了电风
扇的档次。而智能温感遥控电风扇也必将作为消费市场的新宠儿,为电风扇行业增加
新的亮点。而将微控制器嵌入到工业控制中,将会成为一种不可阻挡的趋势,微控制
器强大的控制能力将会使工业产品的功能和性能得到很大的提升。也对应了时下流行
的几个趋势,自动化和智能化,无线化,宽带化,低功耗化等趋势。
现在电风扇的现状:大部分只有手动调速,功能单一,存在隐患或不足。比如说
人们常常离开后忘记关闭电风扇,浪费电且不说还容易引发火灾,长时间工作还容易
损坏电器。再比如说前半夜温度高电风扇调的风速较高,但到了后半夜气温下降,风
速不会随着气温变化,容易着凉。之所以会产生这些隐患,其根本原因是缺乏对环境
的检测。若有了智能温控调速电风扇,使电风扇系统朝着自动化、智能化,尤其是节
能的方向发展。它可以检测室温度,并根据温度自动改变电风扇的电机转数,实现不
同风速的自动转换,按预设温度自启动,低温停止的功能。该设计实现了家电产品的
更新换代,提高了产品的附加值。从而迎合人们对健康、安全、节能减排和绿色环保
的新需求。
单片机和一般的数字和模拟芯片相比有着强大的功能,而且编程简单,因此利用
单片机来实现对控制电机转速与类型设置十分理想;本设计的研究目的就是实现对直
流电风扇电机的控速来模拟风扇控制器,掌握单片机硬件和软件的综合设计方法。
风扇的控制有很多的方法,比如简单的有利用机械方式进行定时控制,有用模拟
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