本論文設(shè)計(jì)了一個(gè)單片機(jī)電風(fēng)扇控制系統(tǒng)。系統(tǒng)采用MCS-52單片機(jī)為控制核心，設(shè)計(jì)了按鍵電路、顯示電路和過熱保護(hù)電路，并采用C語言進(jìn)行編程、調(diào)試和仿真，實(shí)現(xiàn)了電風(fēng)扇的幾項(xiàng)基本功能：電機(jī)的正反轉(zhuǎn)功能，0-990秒的定時(shí)功能，以及自然、正常、睡眠三種風(fēng)類的選擇功能。經(jīng)過多次的測(cè)試與電路的調(diào)整、系統(tǒng)的各項(xiàng)功能均能正常實(shí)現(xiàn)。

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容

本設(shè)計(jì)以MCS-52單片機(jī)為核心，通過按鍵掃描電路和顯示電路建立一個(gè)控制系統(tǒng)，使電風(fēng)扇人為的變換檔位，能夠滿足人們的需求。另外，通過過熱保護(hù)電路可以很好的保護(hù)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)發(fā)熱時(shí)，電路報(bào)警并且電機(jī)停轉(zhuǎn)，當(dāng)電機(jī)溫度恢復(fù)正常時(shí)，電機(jī)又正常工作。

本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容如下：

1、用4位數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示電風(fēng)扇的工作狀態(tài)，最高位顯示風(fēng)類：“自然風(fēng)”顯示“1”、“正常風(fēng)”顯示“2”、“睡眠風(fēng)”顯示“3”。后3位顯示定時(shí)時(shí)間：動(dòng)態(tài)倒計(jì)時(shí)顯示剩余的定時(shí)時(shí)間，無定時(shí)顯示“000”。

2、設(shè)計(jì)“自然風(fēng)”，“正常風(fēng)”和“睡眠風(fēng)”三個(gè)風(fēng)類鍵用于設(shè)置風(fēng)類；設(shè)計(jì)一個(gè)“定時(shí)”鍵，用于定時(shí)時(shí)間長(zhǎng)短設(shè)置；設(shè)計(jì)一個(gè)“搖頭”鍵用于控制電機(jī)搖頭。

在整個(gè)定時(shí)狀態(tài)下，電路具有允許用戶隨時(shí)自行選擇使用“自然風(fēng)”狀態(tài)，也可選擇使用“常風(fēng)”和“睡眠風(fēng)”狀態(tài)。

設(shè)計(jì)過熱檢測(cè)與保護(hù)電路，若電風(fēng)扇電機(jī)過熱，則電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)冷卻后電機(jī)又恢復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

保護(hù)電路的選擇

保護(hù)電路可由以下幾種方案可供選擇：

方案一：選用熱敏電阻作為感測(cè)溫度的核心元件，通過運(yùn)算放大器放大于是溫度變化引起熱敏電阻的變化，進(jìn)而導(dǎo)致輸出微弱的電壓變化信號(hào)，再用A/D轉(zhuǎn)換芯ADC0809將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)輸入單片機(jī)處理。

方案二：采用熱電偶作為感測(cè)溫度的核心元件，配合橋式電路，運(yùn)算放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路，將電機(jī)溫度變化信號(hào)送入單片機(jī)處理。

方案三：選用ADC0809作為過熱保護(hù)電路的核心部件，假設(shè)先設(shè)定一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電壓值，通過0-5V模擬電壓輸入進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，如果數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)值則單片機(jī)對(duì)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)操作，使電機(jī)啟停。

對(duì)于方案一，采用熱敏電阻有價(jià)格便宜、元件易購(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但熱敏電阻對(duì)溫度的細(xì)微變化不敏感，在信號(hào)采集、放大、轉(zhuǎn)換過程還會(huì)產(chǎn)生失真和誤差，并且由于熱敏電阻的R-T關(guān)系的非線性，其本身電阻對(duì)溫度的變化存在較大的誤差，雖然可以通過一定的電路給以糾正，將使電路復(fù)雜穩(wěn)定性降低，故該方案不適合本系統(tǒng)。

對(duì)于方案二，采用熱電偶和橋式測(cè)量電路相對(duì)于熱敏電阻和其對(duì)溫度的敏感性和器件的非線性誤差都有較大的提高，其測(cè)量范圍也非常高，從-50攝氏度到1600攝氏度均可測(cè)量，但是依然存在電路復(fù)雜，對(duì)過熱檢測(cè)達(dá)不到本系統(tǒng)要求的標(biāo)準(zhǔn)，故不采用此方案。

對(duì)于方案三，取代了傳感器檢測(cè)電路，大大降低了外接放大轉(zhuǎn)換等電路的誤差因素，通過運(yùn)用電壓值來模擬電機(jī)溫度值，使得其分辨率很高，可以滿足系統(tǒng)要求，故采用方案三。

2.2 控制核心的選擇

方案一：采用電壓比較電路作為控制部件。溫度傳感器采用熱敏電阻或熱電偶等，溫度信號(hào)轉(zhuǎn)為電信號(hào)并放大，集成運(yùn)放組成的比較電路判決控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。當(dāng)高于或低于某值時(shí)將風(fēng)扇切換到相應(yīng)檔位。

方案二：采用單片機(jī)作為控制核心，以軟件編程的方式進(jìn)行風(fēng)速判斷，并在端口輸出控制信號(hào)。

對(duì)于方案一，采用電壓比較電路具有電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，以及無需編寫軟件程序的特點(diǎn)，但控制方式過于單一，不能自由設(shè)置上下限動(dòng)作及定時(shí)時(shí)間，無法滿足不同用戶以及不同環(huán)境下的要求，故不采用此方案。

對(duì)于方案二，以單片機(jī)作為控制器，通過編寫程序不但能將傳感器檢測(cè)到的模擬溫度值通過A/D轉(zhuǎn)換傳給單片機(jī)進(jìn)行處理，而且用戶能通過鍵盤接口，自由設(shè)置上下限定時(shí)時(shí)間，滿足全方位的需求，并且通過檢測(cè)電路判斷電機(jī)溫度是否過高，能精確把握電機(jī)溫度的微小變化。故本系統(tǒng)采用方案二。