單片機(jī)下的智能遙控風(fēng)扇控制探析

郭新成

摘要：溫控風(fēng)扇因?yàn)榘踩煽俊⒐?jié)能環(huán)保和價(jià)格低廉等各種優(yōu)點(diǎn)而得到了非常廣泛的應(yīng)用。本文探討了單片機(jī)下智能遙控風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)步驟，以期為研究本課題的學(xué)者提供理論參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 智能遙控風(fēng)扇 溫度傳感器 控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM925文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-5349（2017）11-0189-01

因?yàn)闇乜仫L(fēng)扇非常便宜，同時(shí)具備操作簡(jiǎn)單和省電等特點(diǎn)，在現(xiàn)階段受到了人們的大力追捧。STC12C5A60S2單片機(jī)條件下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)使用按鍵和遙控方法，通過手動(dòng)操作來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)速度的目的，能夠按照溫度的高低來改變轉(zhuǎn)動(dòng)的速度，同時(shí)可以通過風(fēng)扇的自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來達(dá)到模擬自然風(fēng)的運(yùn)轉(zhuǎn)模式的目的，為人們的生活帶來了非常多的便利。

為了讓普通的風(fēng)扇具備遠(yuǎn)程無線遙控和溫度控制等智能化的功能，筆者研究了在STC12C5A60S2單片機(jī)條件下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)通過溫度傳感器的作用，把獲取的溫度數(shù)據(jù)通過H橋來實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，這種辦法更加安全可靠，同時(shí)節(jié)能環(huán)保，價(jià)格低廉，具有非常寬泛的應(yīng)用空間。

一、單片機(jī)下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

單片機(jī)下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)中，使用單線為接口方式的DS18B20 數(shù)字溫度傳感器作為溫度采集元件，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、測(cè)量溫度精度高且范圍廣、體積不大、供電方式靈活、有一定的抗干擾能力等。調(diào)速控制模塊中將單片機(jī) PCA 模塊作為發(fā)生器，同時(shí)通過軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)PWM 調(diào)速方法，以 BTS7960 作為芯片的 H 橋?yàn)轵?qū)動(dòng)電路，因?yàn)槠涔ぷ麟妷悍秶^大，導(dǎo)通電流很大的同時(shí)，電阻非常小。顯示功能模塊可以選擇諾基亞 LCD5110 當(dāng)做顯示器，因?yàn)槠渚哂休^高的性價(jià)比，速度非常快，顯示的內(nèi)容比較豐富，接口簡(jiǎn)單，程序編寫也很簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。遙控功能模塊可以使用互鎖型遙控開關(guān)來控制電機(jī)。

二、單片機(jī)下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.單片機(jī)系統(tǒng)模塊

第一，設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)模塊時(shí)，可以先將電源接通，通過按鍵開關(guān)來復(fù)位單片機(jī)，同時(shí)外接12M晶振。電容和晶振應(yīng)該盡可能地靠近單片機(jī)芯片，以減少寄生電容，確保振蕩器能夠安全穩(wěn)定地工作。第二，在進(jìn)行電源電路的設(shè)計(jì)時(shí)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中使用72V的 2A/h 鎳鎘電池來供電，而單片機(jī)對(duì)電壓波動(dòng)的敏感性使得電源管理模塊應(yīng)該具備更高的合理性，所以，在電源電路中選擇了LM2940低壓差三端穩(wěn)壓器，因?yàn)槠渚哂休敵鲭妷汗潭ê洼敵鼍€性度好的特點(diǎn)。第三，在設(shè)計(jì)串口通信時(shí)選用MAX232 芯片同串口組成串口通信電路，因?yàn)槠錆M足RS-232C的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，功耗低且集成度高，同時(shí)能夠使用單一+5V電源供電。以確保其可以將電腦串口的-10V、+10V電平轉(zhuǎn)換成單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的0、+5V電平。

2.調(diào)速和驅(qū)動(dòng)模塊

風(fēng)扇的電機(jī)驅(qū)動(dòng)和調(diào)速電路中，可以使用兩片半橋驅(qū)動(dòng)芯片BTS7960所構(gòu)成的H橋來進(jìn)行調(diào)速，因?yàn)樵摪霕蝌?qū)動(dòng)芯片集成度高且電流大，BTS7960芯片內(nèi)阻只有16mΩ，可以通過輸入邏輯電平的方法來控制驅(qū)動(dòng)電流，使得電路的設(shè)計(jì)更加安全和簡(jiǎn)潔，高達(dá)40A的持續(xù)漏極電流可以滿足電機(jī)不同的驅(qū)動(dòng)要求。

3.LCD顯示電路模塊

諾基亞LCD5110液晶模塊是84×84的點(diǎn)陣LCD，其能夠顯示四行漢字。其通過串口和主處理器來實(shí)現(xiàn)通信，使得接口的信號(hào)線減少到了7條，可以支持不同類型的串行通信協(xié)議，傳輸速率是4Mbps，在顯示數(shù)據(jù)時(shí)不用多加等待，印制板和模塊的鏈接使用了導(dǎo)電膠，使得安裝和更換更加方便快捷。與此同時(shí)，5110液晶顯示不用外接其他驅(qū)動(dòng)，模塊體積很小，使用起來非常便捷。

4.測(cè)量溫度的電路模塊

64位只讀內(nèi)存、溫度傳感器、溫度報(bào)警觸發(fā)器、配置寄存器等都是測(cè)量溫度的電路模塊的組成部分。只讀內(nèi)存用來實(shí)現(xiàn)用一根總線連接不同的多個(gè)溫度傳感器的功能，又被當(dāng)成是溫度傳感器的地址序列代碼。

三、單片機(jī)下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

單片機(jī)下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的軟件程序功能是實(shí)現(xiàn)不同模塊的初始化、三種調(diào)速方法、獲取顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息、實(shí)時(shí)測(cè)量溫度等。按其功能可以分為初始化、溫度測(cè)量、其他模塊三個(gè)模塊。模塊初始化主要是保證系統(tǒng)通電時(shí)具有穩(wěn)定的狀態(tài)，該程序是功能循環(huán)之外的程序，同時(shí)只被執(zhí)行一次，其他模塊的程序?qū)儆诠δ苎h(huán)之內(nèi)的，應(yīng)該被反復(fù)進(jìn)行循環(huán)運(yùn)行。該軟件程序內(nèi)容使用C語言進(jìn)行編寫，在Keil u Vision4 軟件的基礎(chǔ)上，通過STC_ISP軟件生成hex文件，再通過USB轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)線將其下載到單片機(jī)中來調(diào)試和運(yùn)行。全部的模塊化程序主要有主程序、LCD5110液晶顯示、溫度測(cè)量等模塊。

四、結(jié)論

STC12C5A60S2單片機(jī)下的智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以有效調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可以被廣泛應(yīng)用到不同的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中。該智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)可以給人們的生活帶來極大的方便。工業(yè)生產(chǎn)中，可以用輸入信號(hào)的方式來實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的功能，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度會(huì)隨著不同信號(hào)的輸入而有所不同，以此完成企業(yè)不同的生產(chǎn)自動(dòng)化的要求。智能風(fēng)扇控制系統(tǒng)具備成本低、智能化、節(jié)能環(huán)保、方便快捷、安全可靠等眾多優(yōu)點(diǎn)，在企業(yè)的生產(chǎn)和人們的生活中都能夠起到非常重要的作用。

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責(zé)任編輯：孫瑤endprint