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基于单片机的智能风扇设计11000字【论文】

时间: 2025-03-07 14:33:53 |   作者: 安防/监控视频

详细介绍

  智能电风扇普及的近些年,传统电风扇越来越难以满足大家需求,在这个智能化的年代,

  电风扇也需要新的变革,新的创新。而智能电风扇给我们大家带来的不单单是用起来的方便,

  更重要的原因是它能够准确的通过需求应用于各种场合和环境,适应性较强,这也使得其应用比较

  广泛。DS18B20 温度传感器的数据采集能力强,在一些恶劣的环境中所采集的温度值精度也

  比较高。通过单片机计算分析能力,将需求用户预设的温度值与实际采集到的温度进行比较,

  自动改变风扇转速以起到降低温度的效果,同时保留了传统的手动调节方式,满足多种情况

  除此之外,基于51 单片机的显示功能也是必不可少的,由于传感器采集的是模拟信号,

  模拟信号需要转换为数字信号才能实现人们肉眼可见的温度监测功能,因此,模数转换功能

  也是控制核心之一,通过模数转换,单片机控制发光二极管或七段数码管显示当前环境温度

  及当前转速档位的显示,当出现温差过大或者温度传感器故障时,会出现蜂鸣器报警,提示

  温度差异和故障,因此51 单片机为控制核心,通过多线程集成控制方式完成对整体功能的实

  近些年来,随着我们的祖国的经济的告诉发展,人们的生活水平也是有了大幅度的提高,

  对于生活品质也提出了更高的要求,享受生活成了我们正常的生活的目标,空调的出现让人们的生

  活越来越舒适,在加上价格的不断下调,电风扇行业正在面临着很严重的危机。空调强大

  的功能是人们能快速接受其价格的重要原因,但是空调的功能是取决于能耗和封闭空间,

  所以这是其不能够完全取代电风扇的重要原因。而随着我们的祖国提倡保护生态环境,提出“绿

  水青山就是金山银山”的理念的时候,空调的高耗电量、破坏臭氧层的缺点就开始成为人们

  电风扇曾经是我们正常的生活中必不可少的一种家电,近些年来,随着空调的普及逐渐的淡出

  了人们的生活,变成了人们口中的老式家电。但是风扇真的被淘汰掉了吗?并没有,电风扇

  依然存在广泛的市场,其价格实惠公道、功耗更低、摆放方便的优势使其依然受到很多人的喜爱。

  中国人民对于电风扇的热情依然未曾消退,在资料的收集过程中能清楚看到大量有关于风扇优

  化的研究。智能化电风扇在当前慢慢的开始进入市场了,而且有一些家电企业为满足不同人

  群的需求,对风扇采用了不同的设计,实现了不同风扇的功能,比如美的推出的学生扇就是

  典型代表。随各项科学技术的进步和发展,智能风扇的发展趋势逐渐的朝着低噪音、低能

  耗、更智能方向发展,智能温控风扇在未来的应用将会慢慢的广泛,研究也会慢慢的深入。

  在日常生活中的传统电风扇采用的是机械控制的方式,在使用的时候,连接电源,然后

  按下开关,风扇进入到工作状态,扇叶开始旋转,想要调整风扇的转速一定要通过手动按下调

  速开关做调整。这种传统的电风扇功能相对来说还是比较单一,还存在一定的隐患,当人们在打开

  风扇之后,睡着了或是离开的时候,忘记了关闭风扇的话,不仅会造成电力资源的浪费,还

  有可能会出现电路故障甚至是引起火灾,而且电风扇处于产时间的工作状态中也会降低使用

  寿命。在炎热的夏天,人们因为天气的原因在晚上通常无法入睡,所以很多时候会选择开

  风扇睡觉,可以人们在睡觉之前往往都会忘记关闭电风扇,对于一些昼夜温差较大的地区人

  们很有一定的概率会因此感冒。虽然传统的电风扇在此基础上进行了改进,有了机械定时器,但是

  为了解决以上传统电风扇的不足,于是便设计了温控自动风扇系统。重要的是可以将使

  用者规定好的温度自动进行风速、风量的调整,精度更加的高。而且经过调查,本次设计能

  在当前阶段,温控风扇设计在某些特定的程度上已经取得了很多的成果,比如在风扇电机自动

  无极调速方面,温度传感器进行温度数据采集工作之后,系统来进行判定,当温度高于设定状

  态的时候,就会自动启动风扇,温度上升后风扇转速同时升高,当传感器采集到的温度低于

  所设定范围时,风扇转速逐渐减慢,直到自动停止。这种控制方式解放了人的操作,使得人

  只需要设定好温度即可,剩下的完全都有系统来进行自动控制。智能控制使得电风扇更加的人

  性化是未来的发展的新趋势,应用领域也会随着逐渐增加,同时产生更高的经济效益。

  在庞大的市场需求面前,电风扇如果止步不前的话就会逐渐的失去市场占有率,最终退出

  市场。所以电风扇必须要不断的提高自身的技术上的含金量,提升个人在市场上的竞争力,推出更

  多的高质量、低能耗的产品。在大学的课程学习中,我逐渐的明白了之前一些不能理解的知

  识,比如单片机方面的知识,在经过《单片微机原理及其应用》的学习之后,对于一些原理

  开始逐渐的掌握,通过实操课程逐渐的掌握了一些设计技能,这些课程都是我本次设计的基

  础,并还有非常多的课程内容对于本次设计都很有大的帮助。也正是对这些知识的掌

  人有大量的时间都是在室内度过的,随着时下人们生活水平的提升,人们对于室内环境品质

  有了更高的要求,对于温度、湿度、光线都提出了不同的需求,而且室内环境对于人的身心

  健康的影响也非常大,当环境舒适的时候,人们的生理和心理都会处于一个健康的水平,同

  样的人们舒适感的增加,也会使得他们在工作中的效率有所提升。在异常炎热的夏天,人们

  都喜欢打开风扇或是空调,在室内惬意的工作或是休息,而相对于空调来说,电风扇更加的

  节能、实惠,适用的范围更加的广泛一些,比如风扇可以在室外使用,对于一些身体素质较

  差的老人和小孩来说,他们更加的喜欢电风扇吹出来的自然风。但是传统的风扇智能化的程

  度相对来说比较低,随着温度的变化需要通过手动进行档位的调整,一旦忘记关闭电扇还会

  造成电力资源的浪费,同时有可能因为长时间吹风扇导致感冒。所以本次选择了与我们正常的生活

  息息相关的智能温控风扇设计,能够检测人体的体温、环境温度和环境湿度,同时根据实际

  检测到的数据调整风扇的转速,给予人们一个更加舒适的环境。同时在本次设计中还增加了

  节能模式,当人设置好了节能模式之后,风扇会自动检测所处环境中有没有人,如果没有的

  电风扇在当前仍然能够占据一定市场份额的重要原因就是其性能有所改进,电风扇吹出

  来的是模拟自然风,是一些空调所不能比拟的,还有就是电风扇价格的比较低,能耗小。而

  且随着人们生活水平的明显提高,居住条件也有了非常大的改善,人们通常会选择将空调机

  安装在主要活动的地方,对于其它地方还是选择使用风扇进行降温。虽然需求还是很大,但

  是明显市场上的电风扇的供给量大于实际的需求量,电风扇之间的竞争非常的激励,想要在

  激励的市场竞争中占据一定的地位,还是需要依靠风扇的品质和性能。智能温控风扇的出现

  使得电风扇在原本的基础上提高了风扇的节能性,同时也增加舒适性。而且智能温控风扇系

  统不仅能够应用人们的生活中,还能够应用于工业生产之中,在一些需要保持低温的车间中,

  使用空调的费用非常的高,而使用智能温控风扇系统之后,不仅不需要人工进行温度的控制,

  还降低了成本费用。同时在笔记本电脑上也可以进行应用,通过智能温控风扇进行降温,可

  以极大的节约电能,延长笔记本电脑的使用寿命。所以智能温控风扇系统的设计在现实生活

  本次设计是以 STC89C51 单片机作为系统核心,通过温度传感器进行温度数据的收集,

  然后将其数据传输到单片机中,单片机进行处理将数据传输到控制单元,实现风扇的转速根

  据温度的变化而逐渐的调整。本次设计中,风扇的转速应该具有三个档位,由小风、大风、

  停机组成,可以通过手动进行调整也可以系统自动控制。当传感器所采集的温度数据比所设

  定的下限值低时,电风扇停止转动,处于关闭状态,当采集的温度数据处于设定范围内的时

  候,电风扇的转速处于怠速状态,当采集的温度数据比所设定的上限值高时,风扇开始全速

  本次设计以单片机为核心,外接复位电路,晶振电路,和温度采集电路,实现系统工作

  复位功能以及根据温度控制风速的功能,单片机输出端为显示功能和风扇驱动功能,实时监

  方案一:使用热敏电阻作为温度数据的测量器件,当温度有所变化时,热敏电阻的电压

  会有所变化,从而给单片机输出电压变化信号,单片机在接收到数据信号的时候开始进行处

  理和运算,得出相应的结果传输到显示端口。需要注意的是用AD 转换芯片ADC0809 将模拟

  方案二:采用热电偶作为温度检测的核心元件,这种方式需要配合大量的电路才能够完

  成温度的检测和数据的传输,基本原理和方案一基本一致,都是一定要通过模数转换来将相应

  的温度信号传输给单片机,同时由于需要连接大量的电路使得整体相对来说更加的复杂一下,

  从方案一的实际应用角度来看,热敏电阻在之前有过大量的应用实例,相对来说比较成熟,

  能够为设计提供一定的借鉴意义。而且热敏电阻相对来说价格比较便宜,如果设计经费不足

  的情况下可以考虑这一方案,但是同时也需要考虑到热敏电阻对于温度的细微变化不够敏感

  的情况,这有可能会导致温度检测的精度不够。热敏电阻的R-T 关系的非线性,其本身电阻

  从方案二的实际应角度来看,这种方式的测温范围非常的广泛,从-50 摄氏度到1600 摄

  要设计者考虑电路设计问题,电路设计工作变得繁琐,不符合设计简便的要求,同时也不能

  从方案三的实际应用角度来看,采用DS18B20 可以直接将所检测到的温度数据变成数字

  信号传输给单片机,无需进行模数转换,简化了外接电路,降低了外接电路会造成误差的可

  能。同时该方案的温度分辨率非常的高。再加上其与单片机的接口连接非常的简单,所以其

  方案一:电压比较电路作为控制核心。这种控制方式的核心内容就是在温度传感器将温

  度信号传输过来的时候,将信号转变成电信号,经过一系列的处理之后,进入到的电压比较

  方案二:单片机作为控制核心,单片机相对于比较电路,主要是通过编程来实现各种控

  制功能的,而且单片机作为控制核心能够较少外接电路,使得设计更加的方便和简单。

  对方案一进行了分析和调查,发现这种方式并不适合在本设计中应用,主要是因为控制

  的方式太单一了,除了被动的接受比较之外,不能够通过设置改变上下限的温度值实现控制。

  同时方案一不够灵活不能够满足不同人群的不同需求,所以,即使其电路设计起来更加的简

  同样的,对方案二也进行了分析和调查。单片机作为控制的核心所在,能够使用编程来

  实现多种功能,对于功能的扩展有着非常重要的意义,同时在本次设计中,用户也能够最终靠

  键盘对于系统的上下限温度值进行重新的设定,这些都是方案一所不具备的。同时通过程序

  方案一:数码管显示温度,动态扫描显示方式。缺点就是显示的内容非常的少,只能够

  方案二:采用液晶显示屏LCD 显示温度。液晶显示显然更加的好,降低了设计的复杂程

  度,简化了设计流程,能够通过简单的软件编程完成控制任务。但是缺点就是价格昂贵。

  针对于方案一进行了实际应用中的探讨和模拟。这样的形式虽然显示的内容相对较少,但

  是在本次设计中,无需更多的字符的显示,数字和一部英文字母足够了,同时功耗也相对较

  低,显示出来的温度信息也更加的醒目,能够在相对复杂的环境中清晰的显示,同时驱动程

  序的编写也相对简单一些,符合本次设计的水平。不足之处就在于因为数码管是逐个点亮的,

  所以需要做到数码管扫描周期尽可能的低于人眼的视觉暂留时间,这样一来才有可能消除闪

  同样的对于方案二,液晶显示也进行了讨论,虽然其优势非常之大,显示的字符数非常

  之多,但是考虑到设计经费和实用性的原则,在本次设计中选择的是相对价格较低的方案一。

  方案一:使用变压器调节方法。该种方式的主要内容就是在实际中设置不同的电压线圈,

  当控制单元想要控制风扇电机转速变化的时候,只需要接入不同的线圈就可以了,这个种方

  方案二:使用三极管驱动 PWM 控制方式。这样的形式和占空比有着一定的关系,当占空

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