電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽論文(智能排氣扇)

1電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽設(shè)計(jì)報(bào)告參賽題目智能排氣扇設(shè)計(jì)摘要本智能排氣扇以STC12C5A08S2為核心控制單元，通過遠(yuǎn)紅外傳感器探測(cè)熱水器加熱火焰來判定熱水的開停。采用抗干擾能力強(qiáng)，精度高的數(shù)字溫度傳感器DS18B20感知溫度，結(jié)合晶閘管BT136，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。系統(tǒng)通過1602液晶把溫度、濕度，轉(zhuǎn)速等實(shí)時(shí)信息反饋給使用者。使用者也可通過鍵盤實(shí)現(xiàn)排氣扇的本地控制。本設(shè)計(jì)通過霍爾傳感器進(jìn)行轉(zhuǎn)速的采集，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)排氣扇卡死等故障的自我檢測(cè)。關(guān)鍵詞智能排氣扇遠(yuǎn)紅外傳感器霍爾傳感器ABSTRACTTHEINTELLIGENTEXHAUSTFANISBASEONSTC12C5A08S2MICROCONTROLUNITWITHTHEHELPOFFARINFRAREDHEATSENSORS,ITCANDETECTTHEOPENINGOFTHEFLAMEANDDETERMINETHEACTIONOFWATERHEATERBYUSINGTHEANTIINTERFERENCEABILITY,HIGHACCURACYDIGITALTEMPERATURESENSORDS18B20ANDCOMBINEDWITHSCRBT136,THISINTELLIGENTEXHAUSTFANCANCONTROLSPEEDWHICHISBASEONTEMPERATUREUSERSCANGETTHEINFORMATIONOFTEMPERATURE,HUMIDITYANDSPEEDTHROUGH1602SCREENUSERSCANALSOCONTROLTHEEXHAUSTFANTHROUGHKEYBOARDTHISDESIGNCANDETECTIVETHESPEEDOFTHEEXHAUSTFANBYHALLELEMENT,SOTHATITCANWARNTHEUSERWHENTHEFANWORKABNORMALLYKEYWORDSINTELLIGENTEXHAUSTFANINFRAREDSENSORHALLSENSOR2目錄1前言321總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)422微控制器方案523故障檢測(cè)方案524熱水開停檢測(cè)方案63單元模塊設(shè)計(jì)731單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)732DS18B20測(cè)溫電路933MQ2煙霧傳感器1034DHT11濕度傳感器11353144E開關(guān)型霍爾傳感器測(cè)速1136BT136無級(jí)調(diào)速電路1237總體電路布線1338模塊連接圖1439程序主要流程圖154調(diào)試與仿真165系統(tǒng)功能及參數(shù)176設(shè)計(jì)總結(jié)1831前言隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，智能化漸漸步入普通百姓的家?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的各類智能化產(chǎn)品可謂層出不窮，最常見的有智能電飯煲，智能電冰箱G2656智能G8939G15927機(jī)G12573。G6164謂的智能化，G1866G11458的在G1122G3698G2164G1166與機(jī)器的G1126G2172，G19489G1314功G13803，G6564G2331G6940G10587，G4625G18339G17810G2052G1209G1166G1038G7424的G11458的。G13792G7424小G13464的G1328品G252“智能G6502G8680G6171”，G4613G7171G17993G5502上G17860G11458的設(shè)計(jì)的。G4557G1122G16025有熱水器的家G5249G7481G16840，G6502G8680G6171可謂G5529不可G4581的家電，G9994G13792G4439G2460G2376常常G15999G1166G1216G6164G5585G11065G13792G13582G4581G13512G6264。G980G6238G12227G9397G9796G4588，隨G7114G18129有可能G13622G5049的G6502G8680G6171，G6116G1114G9032G4472的G19556G5751。有G18504G1122G8504，G7424小G13464設(shè)計(jì)G1114智能G6502G8680G6171，G4439能G3827G4557G6171G2506G17728速G4466G7114G11429控，G5334常G6265G16698，G4557熱水開停檢測(cè)，G14270G2172G17828G15904G2656關(guān)G19393。G4439的G17728速G7693G6466G9032G4472溫度G13792G4462，G5415有有G4487G8680體產(chǎn)G10995G7114，G4439能G14270G2172G5390制G6502G8680。有G1114G4439，G1332在G9032G4472G18336G1889G1075G8821有G2530G20050G1055G5563。42總體方案設(shè)計(jì)及選擇21總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)G7424G6502G8680G6171總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)G3926上圖G6164G12046，G11013微控制器G1038G7692G5527，通G17819檢測(cè)傳感器G7481G2040G7041G6502G8680G6171的G5049G1328G10378G5589G2656G14731G2474G5529要數(shù)G6466，G17839G13792控制電機(jī)的G5049G1328。G12295G2399電G9316G1038G6984G1022系統(tǒng)G6564G1391G12295G4462的G1314G2399G11464流電。G6502G8680G6171的G1166機(jī)G1144G1126G11013G19202G11436G2656LCDG7481G4448G6116。通G17819G19202G11436，用戶能執(zhí)G15904基G7424的控制，G13792LCD能G6238溫度，濕度，G17728速G12573基G7424信息反饋給用戶。微控制器溫度測(cè)量濕度測(cè)量轉(zhuǎn)速測(cè)量煙霧檢測(cè)點(diǎn)火檢測(cè)G12295G2399電G9316電機(jī)驅(qū)G2172G19202G11436輸入LCD顯G120465方案G980高性能單片機(jī)ATMEGA16方案二G3698G5390型51單片機(jī)STC12C5A08S222微控制器方案性能要求（1）較強(qiáng)的抗干擾能力（2）低功耗（3）硬件集成AD及PWM4較高處理速度（5）成本合理。方案比較兩款單片機(jī)均能較好地實(shí)行上述要求（詳細(xì)電氣參數(shù)請(qǐng)參見附錄）但采用51內(nèi)核的STC12C5A08S2具有比ATMEGA16更穩(wěn)定的市場(chǎng)來源，更低的成本（前者的約為后者二分之一）。最終決定采用STC12C5A08S2。23故障檢測(cè)方案方案一在排氣扇干路傳聯(lián)互感線圈，把次級(jí)線圈輸出信號(hào)通過整流濾波后經(jīng)由運(yùn)放放大，再通過AD口檢測(cè)。方案二再排氣扇扇葉上固定小磁體，通過霍爾傳感器檢測(cè)磁體單位時(shí)間內(nèi)通過固定位置的次數(shù)得G2052G17728速，G994G11458G7643G17728速G17839行比較G17839G13792檢測(cè)G5334G5132。6排氣扇G6937G19568一G14336由G9796G4588G3593G3634扇葉G6122內(nèi)G18108電G4388線路G17908成，G1866G15932G10628通G5132為扇葉G17728速G5334G5132G1000流過排氣扇電流過大。方案比較方案一的電G4388線路G16786G16757比較G3809G7446，成本高，G1000G4493G7143G2475G2052干擾G13792G2469G10995G16835G2172G1328。G11468比之G991，方案二G16786G16757比較G12628單，G993G1177能檢測(cè)G2052G6937G19568，G13792G1000G14731得G17728速，一G1042兩得。決定采用方案二。24熱水開停檢測(cè)方案方案比較G9921G8712器的G5332G1863G1147G10995的G10317G5461G10301理G18339G1039要有G6183G9791G3780G19911G2656G2164G9921的G9791G9988。G14521G7693G6466G3780G19911來G17839行G5332G1584G2040定，G2029硬件實(shí)G10628比較G3268G19602，G13792G1000G4493G7143G2475G2052G3134G3780干擾G13792G1147G10995G16835G2172G1328。G13792G4557G9791G9988的檢測(cè)G2029比較G4493G7143實(shí)G10628。本G16786G16757采用G17840G13430G3818G9791G9988傳感器來G17839行G9791G9988檢測(cè)，但有由G1122G1866G4493G7143G2475G2052G7446G1821干擾，實(shí)G19481G7171用要在硬件G2656G12255G5219兩方G19766G4557G1866G17839行抗干擾處理。方案一通過檢測(cè)G9869G9791G3780G19911來檢測(cè)G9921G8712G5332G1584方案二通過檢測(cè)G9869G9791G9791G9988來檢測(cè)G9921G8712G5332G158473單元模塊設(shè)計(jì)31單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)本G13007G13491G1209STC12C5A08S2為核G5527G6523G2058單G1815G1866G12661G14062G994一G14336的51G1872G4493，G1866G1039要G10317性G3926G991（1）G3G3698強(qiáng)G342351內(nèi)核，一G1022機(jī)器G2620G7411G6203行一G7477G6363G1208。（2）G3G5049G1328電G239955V33V（3）G3G5049G1328G20069G10587G14551G3272035MHZ（4）G38KROM,256RAM（5）G332G1022通用IO口，G2499G6524G1825輸出，電流G1781020MA（6）G3G6915G6357ISP，IAPG1030口G13546G12255方G5347（7）G3集成EPROOM,G11487G19388G10411，內(nèi)G18108RC（8）G3上電G14270G2172G3809位，G6493電檢測(cè)（9）G36路G3818G18108G1025G7041，G6915G6357上G2331G8851G16314G2469（10）G32路8位PWM（11）G38路10位ADG17728化8G1866引G14062G3926上圖所示，RXD,TXD為G1030口收G2469端，INT0，INT1為G3818G18108G16314G2469，WR,RD分別為G3818G18108寫選通,G3818G18108讀選通。P0,P1,P2,P3為輸入輸出接口。G2499G16786定為四種模G5347準(zhǔn)雙向口,G6524G1825,高阻,G5332漏。P1口第二功能為AD口G2656ISPG991載口P0口G14270帶上拉電阻。XTAL2XTAL1為晶振引G14062。最小G13007G13491電路C3G994R1構(gòu)成上電G3809位電路，XTAL1,XTAL2G994晶振G11468連，G20069G10587為12MHZ,C1,C2為起振電G4493EA接正極，G1209保證G4557內(nèi)G18108ROMG13546G12255。電源電G2399為直流5V。晶振G20069G10587為12MHZ。932DS18B20測(cè)溫電路G12661G140621為電源地，G12661G140622為信號(hào)輸入，輸出接口G12661G140623為電源正。DS18B20的G1039要G10317G5461全數(shù)字溫度G17728換及輸出。先G17839的單總線數(shù)G6466通信。最高12位分辨G10587，精度G2499G17810土05攝氏度。12位分辨G10587時(shí)的最大G5049G1328G2620G7411為750毫秒。G2499選擇寄G10995G5049G1328方G5347。檢測(cè)溫度G14551G3272為55C125C67F257F內(nèi)置EEPROM，限溫報(bào)警功能。64位G1821刻ROM，內(nèi)置G1147品G5219列號(hào)，方便多機(jī)掛接。多樣封裝形G5347，適應(yīng)G993同硬件G13007G13491。G5049G1328電G931635V/DCG12661G140622為G5332漏，要接上拉電阻，G1866G994單片機(jī)接線G3926G9911033MQ2煙霧傳感器G7643準(zhǔn)G5049G1328G7477件A1A0A3A2A4A5A7A6A8A9A11A10VCA13A12A14A15A1715VACORDCVHA18A16A14A1550V02VACORDCRLA20A19A14A21A23A22RHA18A16A14A2131A25A243A25A27A26PHA18A16A28A29A17A31A30A30A32A33HG1038G2164熱電阻絲引腳。RLG1038負(fù)載電阻，與AB串聯(lián)，G5415檢查G2052有G4487器體G7114，AB兩端的阻值發(fā)G10995變化，引起電G2399變化，G1889經(jīng)G11013單片機(jī)AD口檢測(cè)。要注意的G7171，MQ2需要G980G4462的預(yù)熱G7114間，剛開機(jī)G7114不能馬上讀G2474數(shù)G6466，否則會(huì)出錯(cuò)。G8504外，MQ2受濕度影響比較大，在G9032G4472使用G7114G5529需G2164上適G5415的防潮措施。靈敏度G10317性曲線圖溫度20G11468G4557濕度65、氧氣濃度2111RL5K34DHT11濕度傳感器G3DHT11數(shù)字溫濕度傳感器G7171一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度G3809合傳感器。傳感器包括一G1022電阻G5347感濕G1815件G2656一G1022NTC測(cè)溫G1815件，并G994一G1022高性能8位單片機(jī)G11468連接。每G1022DHT11傳感器都在濕度校驗(yàn)室G1025G17839行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)G13007數(shù)G1209G12255G5219的形G5347儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存G1025，傳感器內(nèi)G18108在檢測(cè)信號(hào)的處理過G12255G1025要調(diào)用這些校準(zhǔn)G13007數(shù)。單線G2058G1030行口，較小的體積、較低的功耗，信號(hào)傳輸距離G2499G1781020米。G3DHT11的供電電G2399為355V。傳感器上電后，要等待1SG3G1209越過G993穩(wěn)定狀態(tài)在此G7411間無需G2469送任何G6363G1208。電源引G14062（VDD，GND）之間G2499G3698G2164一G1022100NFG3的電G4493，用G1209G2447G13818濾波。G3由G1122DHT11的溫度測(cè)G18339G2494能精G11842G2052G1022位，G13792實(shí)G19481G9032室溫度G2476化比較小，G5468G19602通過DHT11的G2476化G6523G2058PG58G48的G2356G12366比，G6937本G16786G16757G2494采用DHT11的濕度傳感器，G13792溫度的測(cè)G18339G2029G1144由DG5418G3720實(shí)G10628。G3353144E開關(guān)型霍爾傳感器測(cè)速3144E霍爾G5332G1863集成電路應(yīng)用霍爾G6940應(yīng)G2419理，采用G2334G4560體集成G6228G7427G2058G17908的磁敏電路，G4439G7171由電G2399調(diào)整器、霍爾電G2399G2469G10995器、G5058分放大器、G2502G4506G10317G16314G2469器，溫度G15929G1619電路G2656集電極G5332路的輸出級(jí)G13464成的磁敏傳感電路，G1866輸入為磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出G7171一G1022數(shù)字12電G2399G16771號(hào)。G1866G1260G9869有體積小靈敏度高G2721應(yīng)速度G5567溫度性能好精G11842度高G2499G19764性高G1868G3423應(yīng)用無G16314G9869G5332G1863。本G16786G16757的G17728速測(cè)G18339通過霍爾傳感器來實(shí)G10628。在扇葉固定一G3371小磁體，扇葉每G17728一G2620，磁體G19764G17829傳感器一次，G5415傳感器感應(yīng)G2052磁場(chǎng)后，GG14062輸出低電G5191，經(jīng)由單片機(jī)的G3818G18108G1025G7041G6441G6429。通過G16757G12651兩次低電G5191的時(shí)間G5058，G2375G2499得出G17728速。36BT136無級(jí)調(diào)速電路上圖G1038G6502G8680G6171無級(jí)調(diào)速電路，G1866主要原理G7171通G17819改變G6502G8680G6171兩端G1144流電的導(dǎo)通角G7481控制G17728速。G1866中G6984流橋，R3，光耦U2構(gòu)G6116G17819零檢測(cè)電路，G5415G1144流電電位下G19489G2052發(fā)光二極管截止G711413光電三極管截止，輸出G980G1022高電平信號(hào)，G11013單片機(jī)外部中G7041捕捉。R1，R3G1038限流電阻，R2G1038集電極電阻。MOC3021G1038閘管驅(qū)G2172光耦，在這G18336起隔離G1328用。37總體電路布線圖1圖214單片機(jī)G3818G3272電路G3926上圖（1）所示，P2口連接1602G9094晶G7186。示S1G2052S6為G1857G1022G10432G12447G6365G19074，用來調(diào)G14422排氣扇的G17728速及G1863機(jī)G5322時(shí)。圖（2）所示為G2520傳感器接線電路圖，G1393次分別為溫度傳感器、霍爾傳感器、濕度傳感器、G17840G13430G3818G9791G9988傳感器、G9907G19666傳感器G1209及G15574G21495器。38模塊連接圖A34A35A36A37A34A35A38A39A36A37A40A41A42A43A40A41A42A43A44A45A42A43A40A41A42A43A46A47A44A45A42A43排氣扇G1209STC12C5A08S2為核G5527處理G2520種信號(hào)，信號(hào)G12879G3423有數(shù)字信號(hào)，模G6323信號(hào)G1209及G14045G1926信號(hào)。模G6323信號(hào)由單片機(jī)AD讀G2474，G14045G1926信號(hào)由G3818G18108G1025G7041G6441G6429。電源模G3371為單片機(jī)及G2520傳感器模G3371G6564供穩(wěn)定低G2399電源。G10432G12447G19202G11436G37T13G25無級(jí)調(diào)速DHT1濕度檢測(cè)G48G52G162G9907G19666檢測(cè)霍爾傳感器測(cè)速DS18B20測(cè)溫LCD160G9094晶G7186示STC12C5A08S2最小G13007G13491G5332G1863電源模G33711539程序主要流程圖YNYYNA48A49A50A51A52A53A54A55A56A57A58A59A60A61A62A63A64A65A66A67A68A69A70A71A72A73A70A71A74A75A69A64A65LCDA76A77A78A79A80A81A82A83A48A84A85A51A52A66A86A73A66A67A68A69164調(diào)試與仿真G3排氣扇調(diào)G16809G5529G20047G14731得的參數(shù)有G3（1）G3一米G14551G3272的G9791G9988在G17840G13430G3818傳感器上G1147G10995的電G2399G3（2）G3G3838G19463G1821在G17840G13430G3818傳感器上G1147G10995的電G2399G3（3）G3G5332機(jī)后G9907G19666傳感器穩(wěn)定所需要的時(shí)間G3（G23）G3穩(wěn)定后無G9907G19666時(shí)G9907G19666傳感器電G2399G3（5）G3穩(wěn)定后有G9907G19666時(shí)G9907G19666傳感器電G2399G3（G25）G3電G20130扇的最大及最小G17728G3（G26）G3G20130扇G17728速G994G4560通G16294的G1863G13007G3調(diào)G16809過G12255用G15605G9903的G9791G9988G1207G7379G9921G8712器G9869G9791的G9791G9988，用G20333G9907的G9907G19666G1207G7379G9032室的有G4487器體。通過模G6323G9032室G10627G3671G17839行G16809調(diào)。數(shù)G6466傳感器經(jīng)由排氣扇的G9094晶G7186示，為G12255G5219的G16809調(diào)G6564供G1393G6466。17上圖G1038無級(jí)調(diào)速電路在MULTISIM輸出波形的仿真結(jié)果。G980圖的導(dǎo)通角較大，G8504G7114風(fēng)G6171G17728速較快，二圖導(dǎo)通角較小，G17728速較慢。5系統(tǒng)功能及參數(shù)G7424G6502G8680G6171G6164能G4466現(xiàn)的功能有（1）能通G17819火焰的亮滅檢測(cè)G4462點(diǎn)熱水的開關(guān)（2）能通G17819濕度的變化檢測(cè)多點(diǎn)熱水的開關(guān)。（3）能G7693G6466溫度控制G17728速。（4）能通G17819液晶屏顯G12046溫度，濕度，G17728速信息。（5）檢測(cè)G2052有G4487G8680體G14270G2172G6502G8680并G11013蜂鳴器G6265G16698。（6）G5415G6171G2506堵住G7114蜂鳴器G14270G2172G6265G16698。（7）用戶可通G17819G19202G11436手G2172調(diào)節(jié)G17728速及關(guān)機(jī)延G7114。（8）G5415G980段G7114間檢測(cè)不G2052火焰G7171能G14270G2172延G7114關(guān)機(jī)。性能參數(shù)火焰?zhèn)鞲衅饔蠫6940范圍04M（蠟G9903）煙霧傳感器有G6940范圍02M濕度傳感器G12946G11842度5溫度傳感器G12946G11842度01G6680G8675度系統(tǒng)功G13803G72715W電機(jī)功G1058730W18電機(jī)G17728速10002500R/MIN電機(jī)G17728速的調(diào)節(jié)范圍05G6680G8675度6設(shè)計(jì)總結(jié)G7424設(shè)計(jì)G6164用G2052的傳感器數(shù)G11458及G12193類比較多，G6164G1209傳感器的G17885G2474G19762常G18337要。G3921的傳感器能節(jié)G11477不G4581調(diào)試的G7114間，G3698G2164系統(tǒng)的G12295G4462性。無級(jí)調(diào)速G7171G7424設(shè)計(jì)電路中較G19602的部G2010，G3252G1038單片機(jī)G5529G20047G1946G11842G3332控制G6502G8680G6171的G17728速G1000G2656G5390電電路G4466現(xiàn)電G8680隔離。G980G14336家用電風(fēng)G6171的無級(jí)調(diào)速G7171通G17819改變連接在晶閘管控制極的電G4493G1817G6930電G7114間G7481控制導(dǎo)通角，G13792G7424設(shè)計(jì)G18331用單片機(jī)G11464接控制導(dǎo)通角，這G7691不G1177能使調(diào)速G7368G2164G12946G11842，G13792G1000能G1817G2010G2045用單片機(jī)G11840G1226G17176G9316。G7424設(shè)計(jì)G9053及G2052G5381電G4557G5390電的控制，G19512G1114G1582G3921G5529要的隔離外，G5390電產(chǎn)G10995的G5190G6212G5529G20047G13783G15397。在調(diào)試G17819程中G6117G1216G17947G2052這G7691的G19394G20076，G5415電機(jī)G6183開G2530，G17728速測(cè)G18339G4613會(huì)出錯(cuò)，比G8503常值高出G16780多。G1889三查錯(cuò)G2530G6117G1216發(fā)現(xiàn)，G11013G1122模塊間的連線較G19283，電機(jī)的G17728G2172在連接G2052霍爾傳感器的外部中G7041引腳產(chǎn)G10995G1114G1017G18337的G5190G6212，產(chǎn)G10995G1114G20081外的計(jì)數(shù)。G6117G1216通G17819G13565G11713引線，并接G9400波電G4493，G5468G3921G3332G16311G1927這G1022G19394G20076。G1328G1038G20330G8437參G2164電G4388設(shè)計(jì)比G17199的大G980G4410G10995，G7424G8437比G17199使G6117G1216G14731G11