精品文档 精品文档 PAGE 精品文档 中北大学 毕业设计开题报告 学 生姓名： 韩强 学号： X29 学 院、系： 信息商务学院、信息与通信工程系 专 业： 电气工程及其自动化 论文题目： 家用电扇控制器的设计 指 导 教 师 : 温晶晶 2014年3月6日 毕业设计开题报告 1．结合毕业设计课题情况，根据所查阅的文件资料，撰写 2000字左右 的文件综述： 文件综述 一、本课题的研究背景及意义 生活中，我们大家常常会使用一些与温度有关的设施。只管空调作为平时生活家电已经 步入千万普普通通的家庭中，但空调普遍耗能太多，而且在占中国大多数人口的乡村地域仍旧 使用电电扇用作降温防暑设施 [1]。近些来，空调价钱水准不断下降，慢慢的变多的人开始 使用空调，对电电扇行业是个不小的冲击，可是空调的强大的功能下是以高耗能、封闭 空间为代价的。相比之下，电电扇通风较好且功耗低仍是很大的一个优势，仍是具有广 阔的市场空间的，电电扇需要新型的技术功能，来知足不同的人群需求。为了更好的提高电风 扇的市场竞争力，使之在技术上的含金量上有所提高，且更为安全可靠，智能电电扇随之被提 [2]。 传统电电扇具有以下缺点：电扇不能随着环境和温度的变化自动调节风速，这对那些 昼夜温差大的地域是致命的缺点，尤其是人们在熟睡时，不只浪费资源，还很容易使人 感冒患病；传统电电扇机械的准时方式经常会伴随着机械运动的声音，特别是夜间影响 人们的睡眠，而且准时范围有限，不能知足人们的需求。鉴于这些缺点，我们应该设计 一款智能的电电扇温度控制管理系统来解决 [3]。 温控电扇系统，是根据当时温度情况去自动开通和封闭电电扇， 能很好的节俭电能， 同时也方便用户们的使用更具人性化。而且温控电扇系统在工业生产、平时生活中都有 宽泛的应用，如在工业生产里大型机械设施的散热系统， 或限制笔记本电脑上的智能 CPU 电扇等鉴于单片机的温控电扇都可以依据环境温度的高低自动启动或停止转动， 并能够 根据温度的变化实现转速的自动调节，在现实生活中具特别宽泛的用途，因此它的设计 具有一定的价值意义[4]。 二、本课题国内外研究现状及发展趋势 电电扇有着悠久的发展历史，它简称电扇，香港称为电扇，日本及韩国称为扇风机， 在世界从发明开始已经经历了一百多年的时间酷热夏季的宠物， 随着空调等高端家电发 明应用，渐渐开始走下坡路 [5]。可是从节能和方便考虑，电电扇的优点同样大放异彩， 并随着社会的发展不断进步。 机械电扇起源于1830年，一个叫詹姆斯· 拜伦的美国人从钟表的构造中受到启迪， 发了然一种能够固定在天花板上， 用发条驱动的机械电扇种电扇转动扇叶带来的徐徐凉 风使人感觉惊喜，但得爬上梯子去上发条，十分麻烦 [6]。1872年，一个叫约瑟夫的法国 人又研制出一种靠发条涡轮启动，用齿轮链条装置传动的机械电扇，这个电扇比拜伦发 明的机械电扇雅致多了，使用也方便一些 [7]。1880年，美国人舒乐首次将叶片直接装在 电动机上，再接上电源，叶片飞快转动，阵阵冷风迎面而来，这就是世界上第一台电风 [8]。 中国的第一台电电扇生产自 1916年，发明者杨济川在上海四川路横浜桥创办生产 变压器的工厂，以“中华民族重生”之意，取名为华生电器制造厂，至 1925年光生电 扇正式投产，很快成为著名品牌 [9]。 作为一种老式家电，电电扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品；但电风具有 价钱便宜、摆放方便、体积轻巧等特点 [10]。由于大多数家庭消费水平的限制，电电扇作 为成熟的家电行业的一员，在中国仍旧具有很大的市场，所以我国对电电扇的优化研究是很积极的[11]。智能电电扇已经开始投入市场，当前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将是使其更为人性化，更好的知足不同群体的人的需求[12]。美的等家电公司相继 推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同的人群而特意研制的，具有智能化控制系统的电 电扇。 外国在电电扇方面的研究相对我国不那么积极， 可是在智能化电器方面的研究却比 我国更为成功。“智能化电器”包含三个层次：智能化的电器元件，如智能化断路器、 智能化接触器和智能化磁力启动器等，智能化开关柜和智能化供配电系统。智能化开关 柜包含多台断路器，而且供电系统的控制与用电设施的控制关系很亲密 [13]。这两个层次 上的智能化工作重点是：加强网络功能，最大限度地提高配电系统和用电设施的自动化 水平[13]。 新型的智能化电器元件的发展趋势：采用微办理器及可编程器件，大量功能“以软 代硬”实现，并具有“现场”设计的能力。充足增加智能化电器元件的“柔性”与 适 应性[14]。比方一种采用 FPGA器件组成的专用功能集成电路已投入应用。随着温度控制 技术的发展，为了降低电扇运转时的噪音以及节俭能源等，温度控制电扇越来越受到重 视并被宽泛的应用。在现阶段，温控电扇的设计已经有了一定的收效，能够使电扇根据 环境和温度的变化进行自动无极调速，当环境温度升高到一准时能自动启动电扇，并随着 环境温度的升高自动加快电扇的转速，当环境温度降到一准时能自动停止电扇的转动， 实现智能控制[15]。 参照文件 荣俊昌，新型电扇原理及维修［M］北京：高等教育出版社，1990:15—20 谢志平，鉴于单片机控制的智能电扇［J］中国新技术新产品2011，2：148-148. 王伦，电电扇原理与维修技术[M].北京：新时代出版社,1999. 方佩敏，新编传感器原理与应用[M].北京:电子工业出版社，~4 王会明，侯加林.智能电电扇控制器的研制[J].电子与自动化,1998,5(4):25—26. 夏大勇,周晓辉,赵增,陈博峰,虎恩惠.MCS-51单片机温度控制管理系统[J].业与自动化妆置,2007,(01). 明德刚.DS18B20在单片机温控系统中的应用[J].贵州大学学报(自然科学版 本06,(01). . [8]李学龙.使用单片机控制的智能遥控电电扇控制器 [J].电子电路制作，2003,9:13— 15. 张文兵，智能无级温控调速电电扇［J］《微特电机》2007，12 于蓉，丁兆花，李宇清.温控电扇设计［N］科技咨询导报.2007,17. 陈桂友,增强性8051实用开发技术.北京:北京航天航空大学出版社2009,8:6-7. 曹巧媛.单片机原理及应用(第二版).北京:电子工业出版社,2002 何立民，单片机应用系统设计[M].北京：北京航空航天大学出版社,1995. 吴金戌，沈庆阳，郭亭吉.8051单片机实践与应用第一版［M］北京：清华大学出版社,2002,(08). 马云峰，单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J].计算机测量控制， 2007,10(4)：278—280. 毕业设计开题报告 ２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径） ： 一、本课题要研究或解决的问题 1、人体周围的环境和温度对电电扇的风速控制； 2、传统家用电电扇对电扇的转速与风向的选择； 3、对智能电电扇的无线、热释电红外线传感器传输以实现电电扇的智能化开关； 二、拟采用的研究/设计方案 以单片机作为控制器，利用温度传感器采集环境和温度，并经过液晶显示检测到的环境和温度与设定的温度。经过比较检测到的环境和温度与系统设定的温度，实现电电扇电机的自动启动和停止，并根据温度的变化自动调整电电扇电机的转速。实现远程控制电电扇的开/闭及实现系统设定温度功能。 1、本设计的系统框图： 温度采集模块 数码管模块 MCU办理器 热释红外模块 调速驱动模块 红外遥控接收模块 电机 红外遥控发射模块 图1系统框图 2、MCU控制模块： 整个控制器以STC89C52单片机为中心。该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。在单芯片上，拥有灵便的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52 为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、 有效的解决方案。具有以下标准功能：8k字节 Flash，512字节 RAM，32 位I/O 口线，看门狗准时器，内置 4KBEEPROM，MAX810复位 电路，三个 16位准时器/计数器，一个 6向量 2级中止构造，全双工串行口。 STC89C52 单片机应用技术成熟，硬件系统设计简短，指令系统设计精华，且 STC89C52单片机简 单易学。 3、温度采集模块 温度传感器是经过测量物体的某些参数随着温度的变化而间接测量温 度的，本课题的温度采集采用DSl8B20数字温度传感器。DSl8B20数字温度计提供 9 位(二进制)温度读数指示器件的温度。信息经过单线送 出，因此从主机CPU到DSl8B20仅需一条信号线的电源能够由数据线本身提供而不需要外部电源。因为每一个DSl8B20在出厂时已经给定了唯一的序号，因此随意多个DSl8B20能够寄存在同一条单线总线上。这允许在很多不同的地方放置温度敏感器件。DSl8B20的测量范围从-55℃到+125℃，增量值为0.5℃，可在ls(典型值)内把温度变换成数字。 4、无线遥控模块 无线遥控原理就是发射机把控制得电信号先编码，然后变换成无线电波发射出去，接收机收到载有信息无线电波，将其接受，放大，解码，得到原先控制得电信号。这个电信号再进行功率放大用来驱动有关的电气元件，实现无线遥控功能。在电电扇内置红外遥控接收器件，有红外遥控发射红外遥控指令给接收器件，遥控接收器件接收到编码信号后送入单片机。单片机在对其进行解码，并履行相应的动作。进而达成整个红外遥控过程。 5、热释电红外线传感器模块 对家用电电扇实现人来开人走关的智能模式，热释人体红外模块是系统实现智能控制的前提，所有功能的实现都要以检测是否有人为前提，如果检测失准，将会造成控制紊乱，进而一方面浪费了电能，另一方面还给人们的生活和工作带来诸多不便。考虑到 自己搭建以上人体感觉电路的繁琐性以及给系统正常运行可能造成的不正确性，因而特意采用了一个整体模块RDP-18热释电红外探测模块。 热释电效应同压电效应近似，是指由于温度的变化而惹起晶体表面荷电的现象。热释电传感器是对温度敏感的传感器。它由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在元件两个 表面做成电极，在传感器监测范围内温度有T的变化时，热释电效应会在两个电极上会产生电荷Q，即在两电极之间产生一微弱的电压V。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷Q会被空气中的离子所结合而消失，即当环境和温度稳定不变时，T=0，则传感器无输出。6、电动块模块 电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它最重要的包含一个用以产生 磁场的电磁铁绕组或散布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。 在定子绕组旋转磁场的作 用下，其在电枢鼠笼式铝框中有电流经过并受磁场的作用而使其转动。这些机器中有些 种类可作电动机用，也可作发电机用。它是将电能转变为机械能的一种机器。平时电动 机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机 ;也有作直线运动的，称为直线、数码管显示模块 移位寄存器是一类应用很广的时序逻辑电路，在时钟脉冲的作用下，低位寄存器的 数码送给高位寄存器，作为高位寄存器的次态输出。 在时钟脉冲的作用下，高位寄存 器的数码送给低位寄存器，作为低位寄存器的次态输出；移位寄存器：除具寄存器的功 能外，所存储的数码在时钟脉冲的作用下还能够移位。 74ls164是八位串入并出移位寄 存器，其工作电压范围~，大于2V的高电平输入、小于的低电平输入， clock最高响应 频次为25MHZ，八位并行输出能够直接驱动八段数码管。 毕业设计开题报告 指导教师建议： 清晰地阐述了课题内容，仔细梳理地梳理了课题所波及的有关知识，提出了合理 的课题实施方案。同意开题。 指导教师： 2013 年 月 日 所在系审查建议： 系主任： 2013 年 月 日
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