基于單片機(jī)智能電風(fēng)扇

基于單片機(jī)智能電風(fēng)扇目錄智能電風(fēng)扇背景及發(fā)展前景智能電風(fēng)扇的功能介紹智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)概述系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)結(jié)束語(yǔ)心得智能電風(fēng)扇背景及發(fā)展前景中國(guó)的第一臺(tái)電風(fēng)扇生產(chǎn)自1916年，發(fā)明者楊濟(jì)川在上海四川路橫浜橋開(kāi)辦生產(chǎn)變壓器的工廠，以“中華民族更生”之意，取名為華生電器制造廠，至1925年華生電扇正式投產(chǎn)，很快成為著名品牌。隨著社會(huì)的進(jìn)步，科技的發(fā)達(dá)，人們對(duì)于智能化的東西的需求越更顯著，在各方面都要求自動(dòng)化、智能化。在家用電器方面也顯現(xiàn)出來(lái)，如智能電飯煲，智能熱水器，智能空調(diào)等等，雖能智能電風(fēng)扇已經(jīng)有了一段歷史，但其真正智能化沒(méi)有完全體現(xiàn)出來(lái)。本次課題卻彌補(bǔ)了這一點(diǎn)，請(qǐng)聽(tīng)下文分解。智能電風(fēng)扇的功能介紹本設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是使普通的電風(fēng)扇的功能更加強(qiáng)大，使操作簡(jiǎn)單化、智能化，主要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)部分的功能：溫度智控功能：風(fēng)扇可以感知環(huán)境的溫度，以調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，達(dá)到更好的工作效果。用戶(hù)可以選擇這種智能調(diào)速方式，也可以選擇手動(dòng)設(shè)定方式來(lái)控制轉(zhuǎn)速。當(dāng)選擇手動(dòng)設(shè)定方式時(shí)，該功能不發(fā)揮作用。多種安全保護(hù)功能：當(dāng)風(fēng)扇的傾斜角度大于一定程度時(shí)，電機(jī)將停止工作，以保證安全；當(dāng)風(fēng)扇電機(jī)溫度超過(guò)允許溫度時(shí)，為保證安全使用，電機(jī)同樣會(huì)停止工作。當(dāng)有物體靠近或接觸風(fēng)扇防護(hù)罩時(shí)，電機(jī)也將停止運(yùn)轉(zhuǎn)。智能照明功能：在晚間，當(dāng)用戶(hù)接近風(fēng)扇時(shí)，風(fēng)扇能夠探測(cè)到人體的接近，從而啟動(dòng)微光照明，方便用戶(hù)操作并避免用戶(hù)和風(fēng)扇或其他物體發(fā)生不必要的碰撞。多級(jí)調(diào)速功能：提供更多的風(fēng)力級(jí)別和風(fēng)型，提高用戶(hù)的舒適度。定時(shí)工作功能：該定時(shí)功能可以讓用戶(hù)自己定制風(fēng)扇工作時(shí)間的長(zhǎng)短，以提供更人性化的服務(wù)。液晶顯示功能：使用液晶屏顯示當(dāng)前室溫，風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速，風(fēng)扇的工作模式，當(dāng)前時(shí)間，風(fēng)扇工作時(shí)間等參數(shù)，美觀大方。紅外遙控功能：提供遠(yuǎn)距離非接觸式的風(fēng)扇控制操作。智能電風(fēng)扇控制系統(tǒng)概述智能電風(fēng)扇主要由MCU，接近檢測(cè)，傾倒檢測(cè)，溫度檢測(cè)，人機(jī)接口等主要部分組成：

MCU使用Motorola的8位單片機(jī)MC68HC908AP64。

接近檢測(cè)模塊使用Motorola的電場(chǎng)傳感器MC33794，利用電場(chǎng)成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)人體接近的檢測(cè)。

傾倒檢測(cè)模塊使用Motorola的加速度傳感器MMA1260D，對(duì)機(jī)身傾倒進(jìn)行報(bào)警，強(qiáng)制電機(jī)停止工作。

溫度檢測(cè)模塊使用DS18B20，主要用來(lái)監(jiān)測(cè)室溫和電機(jī)溫度。

人機(jī)接口包括紅外遙控，鍵盤(pán)模塊和LCD顯示模塊，實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇與用戶(hù)的信息交互。

圖1智能電風(fēng)扇系統(tǒng)框圖系統(tǒng)主要硬件電路設(shè)計(jì)在電風(fēng)扇開(kāi)發(fā)領(lǐng)域，很多業(yè)界采用的都是專(zhuān)用的風(fēng)扇控制芯片，雖然它實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是跟我們所要設(shè)計(jì)的智能風(fēng)扇相比，其處理計(jì)算能力就相差甚遠(yuǎn)了。在認(rèn)真分析了功能需求和成本限制的基礎(chǔ)上，我們決定選用Motorola單片機(jī)MC68HC908AP64作為本系統(tǒng)的核心控制部分相關(guān)電路可以分為如下幾個(gè)部分：1)MC33794模塊電路

MC33794控制模塊的控制芯片選用的是MC68HC908QY4，在保證了對(duì)MC33794很好的控制的同時(shí)，有效的控制了成本。2)傾倒檢測(cè)電路（MMA1260D）本電路采用Motorola的加速度傳感器芯片MMA1260D，為了測(cè)量加速度傳感器芯片的輸出電壓，我們將Vout引腳與AP64的A/D口連接。管腳之間接一個(gè)電阻和電容，起濾波作用，以減小時(shí)鐘噪聲。電源與地之間的接一個(gè)0.01uF的電容用于去耦。同時(shí)盡可能縮短了MMA1260D與AP64的距離。3)串口模擬通信電路

主控制模塊和MC33794模塊的通信采用的是串口通信。在AP64端，可以通過(guò)SCI模塊輕松實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的串口數(shù)據(jù)的收發(fā)，而MC33794控制模塊端則不存在對(duì)應(yīng)的SCI模塊，這樣就需要一定的硬件電路來(lái)保證對(duì)串口通信的正確模擬，同時(shí)也為軟件上實(shí)現(xiàn)高低電平的發(fā)送提供了基礎(chǔ)4)AP64核心電路

采用Motorola單片機(jī)MC68HC908AP64作為本系統(tǒng)的核心控制部分，既充分的利用了AP64的各引腳資源基礎(chǔ)上，又控制了成本。5)定時(shí)器電路

采用MAXIM公司DS1302低功耗實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片為本系統(tǒng)提供系統(tǒng)時(shí)間，它可以對(duì)年、月、日、周、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，且具有閏年補(bǔ)償?shù)榷喾N功能。DS1302可以雙電源供電，使用電池作為第二供電電源，保證了在系統(tǒng)不供電的情況下長(zhǎng)時(shí)間維持時(shí)鐘的正常工作。6)紅外收/發(fā)電路使用TC9148編碼芯片將按鍵信號(hào)調(diào)制在38KHz的載波信號(hào)上通過(guò)三極管放大后發(fā)射出去。7)電機(jī)控制電路

由CPU來(lái)的控制信號(hào)經(jīng)光電耦合器TLP521-4耦合后，接可控硅MAC-97的門(mén)極，以控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。8)液晶顯示電路

根據(jù)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，16×2的液晶即可很好的實(shí)現(xiàn)所需功能，這里采用的是帶有HD44780控制芯片的FM1602C液晶屏。9)溫度探測(cè)電路

單線(xiàn)數(shù)字溫度傳感器DS18B20采用一線(xiàn)總線(xiàn)接口，大大節(jié)省了系統(tǒng)的I/O資源。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)是在MotorolaCPUMC68HC908AP64上實(shí)現(xiàn)的，但是為了能夠獲得更好的可移植性，我們將系統(tǒng)設(shè)計(jì)為分層結(jié)構(gòu)。1)硬件層：

硬件層是指具體的CPU以及所使用的各種外設(shè)，這是所有設(shè)計(jì)的物理基礎(chǔ)。一般情況下，硬件層是直接通過(guò)各個(gè)寄存器和物理地址來(lái)和其他部分進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息交互的。每一個(gè)寄存器和地址的意義與作用都是相對(duì)固定的。

2)硬件驅(qū)動(dòng)層：

對(duì)于我們的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，只有硬件驅(qū)動(dòng)層才是與真實(shí)硬件打交道的部分。我們利用硬件驅(qū)動(dòng)層來(lái)有效讀寫(xiě)硬件層提供的各種內(nèi)外設(shè)和外外設(shè)。3)軟件驅(qū)動(dòng)層：

硬件驅(qū)動(dòng)層負(fù)責(zé)讀寫(xiě)各種外設(shè)，但是這些數(shù)據(jù)并不一定能夠直接使用，絕大部分都是需要進(jìn)行一定的轉(zhuǎn)化。軟件驅(qū)動(dòng)層就是負(fù)責(zé)這個(gè)事務(wù)的。也就是說(shuō)軟件驅(qū)動(dòng)層完成的是將硬件驅(qū)動(dòng)層獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)和將應(yīng)用層生成的控制邏輯轉(zhuǎn)化為實(shí)際硬件的驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)的工作。從某種意義來(lái)說(shuō)，已經(jīng)將應(yīng)用層同實(shí)際硬件的使用相隔離。達(dá)到更低的耦合性。4)應(yīng)用層:

根據(jù)軟件驅(qū)動(dòng)層的數(shù)據(jù)結(jié)果，在一定的運(yùn)行邏輯支配下對(duì)軟件驅(qū)動(dòng)層進(jìn)行操縱，以達(dá)到對(duì)實(shí)際硬件的控制。

軟件總體流程描述

系統(tǒng)在如上的架構(gòu)上，進(jìn)行設(shè)計(jì)。軟件總體框圖如下圖所示：

結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)利用Motorola的MC33794電場(chǎng)傳感器和MMA1260D加速度傳感器，通過(guò)MC68HC908AP64的控制，對(duì)傳統(tǒng)電風(fēng)扇進(jìn)行了可控成本的功能改進(jìn)。在電風(fēng)扇原有功能的基礎(chǔ)上，增加了接近檢測(cè)保護(hù)，溫度智能控制，機(jī)身傾倒保護(hù)等功能，使電風(fēng)扇更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。心得首先感謝黨、感謝學(xué)校給我們提供這個(gè)能自我展示的平臺(tái)，感謝我的指導(dǎo)教師莫榮，你從一開(kāi)始的論文方向的選定，到最后的整篇文論的完成，都非常耐心的對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。我要感謝在我四年的學(xué)習(xí)中，無(wú)私傳授我知識(shí)的各位老師，是