基于STC89C52单片机的智能风扇控制系统设计

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．３，２０１３　基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇控制系统设计　韩兴国，苏庆勇，王为庆　（桂林航天工业学院，广西桂林５４１００４）　摘要：为了使普通风扇具有智能特性和远程无线遥控功能，使电风扇随室内温度的变化而自动变换档位，研发了一种　基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇控制系统，该控制系统通过ＰＴ２２６２和单片机通讯实现无线遥控功能，通过温度传感　器ＤＳ１８Ｂ２０检测环境温度，单片机将温度模拟量的变化以数字量的形式输出，通过３个继电器控制电风扇实现不同的　转速，风扇转速大小通过变压控制，实现了“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能，既节能环保，又安全可靠，具有广泛　的应用前景。　关键字：ＳＴＣ８９Ｃ５２；智能风扇；控制系统；无线遥控；ＤＳ１８Ｂ２０　中图分类号：ＴＰ２７３　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）０３—００５２—０３　电风扇并未随着空调的普及而淡出市场，相反，　技术，因此传感器的抗干扰能力强。　家用电风扇因其风力温和、价格低廉、相对省电、安　无线遥控采用四线无键用Ｉｒ１２２６２／Ｉｒｌ￣２７２收发　装和使用简单等特点而受到中老年人、儿童和体质　模块，发射模块ＰＴ２２６２的１０—１３引脚为编码脚，直　较弱的人欢迎。基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇为　接与编码单片机的ＩＯ口相接或用按键手动编码。接　无线遥控智能可调风扇，通过无线遥控和单片机进　收模块的ＰＴ２２７２的ＶＴ脚当有信号接收时为高电　行通讯，可以控制电风扇的风速，电风扇可以工作在　平，无信号接收为低电平。因此，要接一个反向器（可　高、中和低三档。此外，通过温度传感器检测环境温　用三极管）接到接收模块上单片机的外部中断引脚，　度，建立一个控制系统，使电风扇随室内温度的变化　接收模块的ｔｒｉ＇２２７２的第１０　１３为解码脚，直接与　而自动变换档位，实现“温度高，风力大，温度低，风　单片机的ＴＯ口相接，当有信号接收时，单片机就可　力弱”的性能，既节能环保，又安全可靠，具有广泛的　以进入中断进行处理。基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能　应用前景　风扇的控制系统电路板如图２所示。　１　智能风扇的控制系统设计　１．１总体硬件设计　基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇控制系统选　＿　用ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机作为中央处理器，ＳＴＣ８９Ｃ５２内　图１　系统原理框图　图２系统硬件电路板图　部已包含了定时器、程序存储器、数据存储器等硬　１．２温度控制模块设计　件，其硬件能符合整个控制系统的要求，不需要外接　ＤＳ１８Ｂ２０单线数字温度传感器是Ｄａｌｌａｓ半导体　其他存储器芯片和定时器件，方便地构成了一个最　公司开发的世界上第一片支持“一线总线”接口的温　小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比　度传感器。其具有３引脚小体积封装形式，温度测量　高。智能风扇控制系统原理图如图１所示。　范围为一５５℃～＋１２５　ｃＣ，可编程为９位一１２位Ａ／Ｄ　温度传感器采用数字式集成温度传感器　转换精度，测温分辨率可达０．０６２　５０℃，被测温度用　ＤＳ１８Ｂ２０，其高度集成化，大大降低了外接放大转换　符号扩展的ｌ６位数字量方式串行输出。工作电压支　等电路的误差因素，温度误差很小，温度分辨力极　持３　Ｖ一５．５　Ｖ的电压范围，既可在远端引入，也可采　高。温度值在器件内部转换成数字量直接输出，简化　用寄生电源方式产生。　了系统程序设计，由于该传感器采用先进的单总线　温度控制模块以ＤＳ１８Ｂ２０作为温度传感器，　收稿日期：２０１２—１２—０８　基金项目：广西壮族自治区教育厅科研项目（２０１１０６Ⅸ７０６）　作者简介：韩兴国（１９８１一），男，山东莱州人，工学硕士，讲师，研究方向：数控技术、计算机控制。　５２　《装备制造技术》２０ｌ３年第３期　ＳＴＣ８９Ｃ５１作为处理器，整个系统力求结构简单，功　能完善。温度控制模块电路图如图３所示。　厂　－ｊ　十５ＶＤ　立　瀛厦　图３智能风扇温度控制模块　１．３无线遥控模块设计　ＰＴ２２６２／２２７２是台湾普城公司生产的一种ＣＭＯＳ　工艺制造的低功耗低价位通用编解码电路，　ＰＴ２２６２／２２７２最多可有１２位三态地址端管脚，　ＰＴ２２６２最多可有６位（ＤＯ—Ｄ５）数据端管脚，设定的地　址码和数据码从１７脚串行输出，可用于无线遥控发　射电路。编码芯片ＰＴ２２６２发出的编码信号由：地址　码、数据码、同步码组成一个完整的码字，解码芯片　ＰＴ２２７２接收到信号后，其地址码经过两次比较核对　后，ＶＴ脚才输出高电平，与此同时相应的数据脚也　输出高电平，如果发送端一直按住按键，编码芯片也　会连续发射。当发射机没有按键按下时，则ＰＴ２２６２　不接通电源，其１７脚为低电平，所以３１５　ＭＨｚ的高　频发射电路不工作，当有按键按下时，ｆｙｒ２２６２得电工　作，其第ｌ７脚输出经调制的串行数据信号。　１．４风扇强电控制模块　电风扇的换档是改变电路中串联的电感量大　小。目前常用的有两种方式：一种是一个铁芯电感，　上面有几档抽头，不同抽头电感量不同，圈数越多，　电感量越大，感抗也越大，串联进电扇电路后，电感　上压降也大，电扇转速就低；另一种是不另用铁芯电　感，只是在电机线圈上增加几个抽头，用改变电机线　圈的圈数来调节电机的转速。　基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇换挡采用的　是改变电机线圈的圈数来换挡。由于我们设计的智　能风扇控制系统采用的是ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机，属于弱　电，而智能风扇的工作电压是２２０　Ｖ，属于强电，用弱　、电控制强电，我们采用继电器ＨＫ４１００Ｆ进行弱电控　制强电，采用光耦隔离芯片ＴＬＰ５２１—４去除外部干　扰，由于单片机引脚的电流约为十几毫安到二十几　毫安，采用三极管８０５０对电流进行放大，以提高输　入继电器的电流，达到继电器的驱动电流要求。　２　系统软件设计　基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇的软件设计　主要包括三部分：　一是，遥控软件（发送程序），其是整个系统的指　挥中心，专门用来发送操作指令，发送程序，流程图　如图４所示。　二是，主控软件（接收程序），该部分主要用来负　责识别接收信号并依据信号作出相应中断处理，协　调各操作模块和操作者之间的关系，接受部分主程　序，流程图如图５所示。　三是，执行软件（子程序），其是用来完成各种实　质性的功能，如风速调节等。每一个执行软件也就是　一个小的功能执行模块。　图４　发送程序流程图　图５接收部分主程序流程图　３　结束语　基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的智能风扇控制系统为　无线遥控和温度智能可调风扇，通过遥控器控制，电　风扇任意换挡，通过温度传感器ＤＳ１　８Ｂ２０检测环境　温度，建立一个控制系统，使电风扇随温度的变化而　自动变换档位以及根据温度适当调节。该控制系统　经济适用，既节能低碳，又安全可靠，可以以该系统　为基础对传统电风扇进行改造，适用于老人儿童、体　质虚弱的人和一些身体残疾、常年卧病在床的人使　用，具有广泛的应用前景。　参考文献：　［１王春生，１］宋凤娟，王秀英．ＭＣＳ一５１单片机输出电路选择及　应用Ｕ】．煤矿机械，２０１　１，３２（４）：２３３—２３４．　【２］吴健，侯文，郑宾．基于ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机的温度控制系　统Ⅱ］．电脑知识与技术，２０１１，７（４）：９０２－９０３，９１９．　［３］李全利．单片机原理及应用技术【Ｍ］．北京：高等教育出版　社。２００８．　●　［４］王海宁．基于单片机的温度控制系统的研究【Ｄ】．合肥：合肥　工业大学，２００８．　５３　军害　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．３，２０１３　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｆａｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＳＴＣ８９Ｃ５２　Ｓｉｎｇｌｅ—・ｃｈｉｐ　ＨＡＮ　Ｘｉｎｇ－ｇｕｏ，ＳＵ　Ｑｉｎｇ—ｙｏｎｇ，ＷＡＮＧ　Ｗｅｉ—ｑｉｎｇ　（Ｇｕｉｌｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｓｐａｃｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ　Ｇｕａｎｇｘｉ　５４１００４，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ｔｌｌｅ　ｏｒｄｉｎａｒｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆａｎ　ｂｅ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｗｉｔｈ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ　ａｎｄ　ｒｅｍｏｔｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｋｅ　ｔｈｅ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｆａｎ　ｓｈｉｆｔ　ｇｅａｒｓ　ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ　ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｎｄｏｏｒ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｃｈａｎｇｅ，　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｉｒｃ　ｆａｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＳＴＣ８９Ｃ５２　Ｓｉｎｇｌｅ—ｃｈｉｐ　ｉＳ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ＰＴ２２６２　ａｎｄ　ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃａｎ　ｔｅｓｔ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｅｎｓｏｒ　ＤＳ　１　８Ｂ２０．Ｓｉｎｇｌｅ　ｃｈｉｐ　ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｎｌｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｑｕａｎｔｉｔｙ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍ　ｏｆ　ｄｉｇｉｔｌ　ｏｕｔｐｕｔ　ａａｎｄ　ｒｅａｌｉｚｅｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｐｅｅｄ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆａｎ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｒｅｌａｙ　ｃｏｎｔｒｏ１．Ｓｉｚｅ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆａｎ　ｓｐｅｅｄ　ｉＳ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｂｙ　ｖａｒｉａｂｌｅ　ｖｏｌｔａｇｅ．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｈａｓ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ－－”ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｓｔｒｏｎｇ　ｗｉｎｄ；ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｗｅａｋ　ｗｉｎｄ”．Ｔｈｉｓ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｓａｆｅ　ｎｄ　ａｒｅｌｉｂｌａｅ　ａｎｄ　ｐｌａｙｓ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔｎｔａ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｂｏｔｈ　ｅｎｅｒｙ　ｇｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｎｄ　ａｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｌ　ａｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ＳＯ　ｉｔ　ｈａｓ　ｗｉｄｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＳＴＣ８９Ｃ５２；ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｆａｎ；ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ；ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｒｅｍｏｔｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ；ＤＳ１　８Ｂ２０　（上接第４８页）　（２）使用红外激光器发射水平激光，充分利用激　转动，偏心轴轮在活动套筒的凹槽内来回滑动，从而　光特性，改变了传统水准仪通过望远镜间接进行观　察记录的方法。采用标杆直接读数接收，省去了传统　带动活动套筒呈设定角度来回扫动。其摆动的角度　避免了视差的产生。　由偏心轴轮上电动马达轴与偏心轴轮轴的轴心距ｚ。　水准仪瞄准和调焦问题，（３）采用扫描装置，使射出的红外激光信号呈幅　及偏心轴轮轴与铅垂杆的最大轴心距ｚ：有关，其最　面，有效地扩大了可观测标定的范围，不再需要进行　大摆动角　一为：　由图６可知，当电动马达转动时，带动偏心轴轮　严格瞄准，扫描装置与红外激光发射技术的结合运　使传统操作过程中的瞄准、精平步骤得以免去，　其活动套筒凹槽长若要满足偏心轴轮轴正常圆　用，简化了读数操作，真正的做到了便捷测量。　周摆动，其值ｌ＞￣２ｌ　。　Ｏｔｎｍ＝２ａｒｃｓｉｎ　ｌ／ｌ２　４　结束语　参考文献：　【１】朱继文．三角高程测量方法及应用探讨【Ｊ】．交通科技与经　济，２００８，４６（２）：４６—４６．　２］国家测绘局人事司．测绘行业职业技能培训教材：大地测　基于水平红外激光的水准仪具有结构简单、定　【量（技师版）［Ｍ】．北京：测绘出版社，２００９．　位准确、操作便捷的特点，其与传统工程水准仪相比　较，具备以下几个自身特点和优点：　（１）采用万向节结构的自铅直调平装置，只需要　【３韦东波．全站仪中间法三角高程测量分析【３］Ｊ］．科技视界，　２０１２，２９（２）：１５—１６．　【４］周炳琨，高以智，等．激光原理（第５版）【Ｍ］．长沙：国防大学　对仪器进行简单的安置操作，便可在重力作用下自动　出版社，２００４．　实施调平，省去了传统水准仪繁琐的调平操作过程，　【５】梁央辉．红外及远红外激光探测器［Ｊ】．中山大学研究生学　刊。２００１，２２（３）：２１—３７．　并且相对于创痛的气泡式水平仪调平，精确度更高。　Ｔｈｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕ　ｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｌｅｖｅｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｌａｓｅｒ　ＷＡＮＧ　Ｈｕｉ　（Ｈｅｙｕａｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｅｎ￣ｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｅｙｕａｎ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　５　１７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｆｅｃｔｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｌｅｖｅｌ　ｔｅｎｄｅｄ　ｔｏ　Ｔｅｄｉｏｕｓ，Ｌｏｗ　ａｃｃｕｒａｃｙ，Ｉｎｅｆｉｃｉｆｅｎｃｙ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ，ｉｎ　ｍｏｄｅｒｎ　ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｕｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｌａｓｅｒ　ａｎｄ　ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃａｒｒｙ　ｏｕｔ　ｌｅｖｅｌ　ｌａｓｅｒ　ｏｕｔｐｕｔ．Ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ａ　ｎｏｗ　ｌａｓｅｒ　ｌｅｖｅｌ，ａｎｄ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｐａｒｔｓ　ｏｆ　Ｉ　ｉｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｓｅｒ；ｌｅｖｅｌ；ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ｐｌｕｍｂ；ｈｏｒｉｚ０ｎｔａｌ　ｓｗｉｎｇ；ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｄｅｓｉｎ　ｇ