基于89C52單片機的家用風扇控制器設計及實現

劉康玲 隆金波 陳學

摘要：設計了一種基于89C52單片機的家用風扇控制器，該控制器涵蓋有四個主要功能模塊：風速設置、類型設置、停止設置、無極調速。而且不同功能模塊中可以實現靈活自由的轉換，通過延時函數實現防抖動技術。該控制器設計靈活，功能豐富，彌補了當前家庭廣泛使用的電風扇存在的不足，實現了自動控制，具有深遠的設計意義。

關鍵詞：89C52單片機；家用風扇；自動控制

引言

家用電扇是一種利用電動機驅動扇葉旋轉，來達到使空氣加速流通的家用電器，主要用于清涼解暑和流通空氣。廣泛用于家庭、辦公室、商店、醫院和賓館等場所。電扇主要由扇頭、風葉、網罩和控制裝置等部件組成。扇頭包括電動機、前后端蓋和搖頭送風機構等。家用電扇是生活中常見普遍的系統，然而，傳統的家用電扇不具備自動轉速的功能，人們需要手動調節電風扇的轉速，以達到舒適的風流量。因此，對家用風扇的功能不斷進行改進和優化，本設計可以智能控制風速，有利于提高人們的生活水平，且有利于能源環保。

1 系統總體設計

本設計主要是用步進電機的控制來模擬家用風扇控制器，其原理結構如圖1。其控制核心是89C52單片機，該控制器涵蓋有四個主要功能模塊：風速設置、類型設置、停止設置、無極調速。而且不同功能模塊中可以實現靈活自由的轉換。

上圖的按鍵控制對應于四個按鍵，分別用來控制風速，風的類型，電機的運轉，停止。按“風速”鍵，其狀態由“弱”→“中”→“強” →“弱” ……往復循環改變，每按一下按鈕改變一次；按“類型”鍵，其狀態由“正常”→“睡眠”→“自然”→“正常” …… 往復循環改變；其中，風速的弱、中、強對應于電扇的轉動由慢到快。其中驅動電路如圖2，系統電路如圖3。

2 核心芯片簡介

本設計使用STC89C52芯片，配合實驗室的實驗板電路，11.0592MHz晶振，8個LED指示燈，P0與P1端口帶有拉高電阻可作I/O接口。STC89C52芯片自身是一個最小系統，不需要任何擴展，比較適合于家電消費產品以及一個簡單的控制系統中。它攜帶的RAM和ROM已滿足本設計的使用，配合軟硬件設計，可以實現家用電扇所需的功能。且由于其價格低廉，能夠節約成本。

3 詳細設計

本設計是使8253通道0輸出定時信號申請中斷， 8253的定時時間決定了電機在睡眠和自然狀態時的停轉時間。電機的停轉則是通過單片機的端口輸出高低電平來繼續或暫停8253通道0的計數從而控制中斷申請來實現的。芯片輸出接驅動電路輸入，通過控制輸出PWM波的占空比調整風扇轉速，控制高低電平的調整風扇的風類，即轉與停。

控制系統分四個功能模塊，分別是風速設置、類型設置、停止設置、無極調速鍵。設計思路如下。

3.1 防抖動功能

以循環掃描方式讀鍵盤，通過延時函數防抖動，再用while循環等待按鈕松開，通過設置判斷改變標志變量。

3.2 調速功能

方法一：由于52單片機無法產生PWM波，所以需要軟件模擬，本設計通過定時器實現一定占空比的PWM波模擬。為定時器設初值為一基本量，利用定義的其他變量循環計數倍增這一基本量，以改變輸出電平的占空比。無級調速只是通過讀按鈕+延時對占空比進行緩慢改變。

方法二：根據賦給計數器的計數初值，我們可以計算出步進電機各相脈寬信號的頻率和電機轉速，也可以反過來根據對電機轉速要求，計算并調整計算初值。本設計采用的是8253的0號計數器和方波產生方式，輸入時鐘為f=46875hz，設計數初值為n，要求轉速為0.25轉/秒，對四相步進電機而言即為5步/秒，則有：

n=f/5=46875/5=9375（1）

反過來，當計數器初值確定時，決定了電機的轉速，如計數初值為625時，有電機轉速為1步每秒（本設計中的慢風速）；當計數初值為125時，電機轉速為375步每秒（本設計中的快快速）。具體設置初值及風速見表1。

3.3 類型選擇

主要是采用定時器來實現停轉時間，當工作在自然狀態和睡眠狀態時，開啟定時器開始計時，通過初始化定時器時設置初值，用來控制停轉的時間，若計時結束則關閉定時器。

4 結束語

針對當前家庭廣泛使用的家用電扇存在的不足，本文設計了簡易可行，造價低廉，功能豐富的一款自動控制家用電扇，市場性很好。

參考文獻

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