智能溫控電風扇電路設計

卓朝松 王 艷

(1.廣東省汕尾市質量計量監督檢測所 廣東 汕尾 516600;2.汕尾職業技術學院機電工程系 廣東 汕尾 516600)

智能溫控電風扇電路設計

卓朝松1王 艷2

(1.廣東省汕尾市質量計量監督檢測所 廣東 汕尾 516600;2.汕尾職業技術學院機電工程系 廣東 汕尾 516600)

本文介紹了以STC12C5410AD單片機為核心控制器件，采用DS18B20溫度傳感器、LCD1602等主要元件設計的智能溫控電風扇系統，實現當前溫度和風速的顯示及風速的控制等功能，并具有自動調速和手動調速兩種模式，且在不改變硬件電路前提下，僅增加一個藍牙接受模塊，通過軟件編程就可以實現手機遙控等功能。

智能溫控;單片機;溫度傳感;調速

隨著電子技術的不斷發展智能化的家電產品越來越普及。本電路就設計了基于STC單片機為核心實現風速和環境溫度全自動智能化溫度控制電風扇電路[1]，它同時兼顧了智能全自動調速和手動調速兩種模式，因此可用本設計電路將我們家里現有的普通電風扇進行智能化改造。

一、電路的組成及設計方案

本電路的設計是以STC12C5410AD單片機為核心元件[2]，分別與過零點檢測和電源電路的“供電電路系統”模塊；以數字溫度傳感器為中心的“溫度數據采集與數模轉換電路系統”模塊；自動與手動轉換及時間設置的“按鍵處理電路系統”模塊；隨著室溫調整風扇轉動速度的“電機控制電路系統”模塊：顯示當前溫度和風速的“液晶顯示電路系統”模塊等主要電路有機結合實現智能溫度控制電風扇電路。如圖1所示系統結構。

圖1 系統結構

二、各電路功能及主要元件選擇

1、供電電路系統

本系統又叫交流過零點檢測與電源模塊，是將220V交流電經變壓器T1降壓至9V、再通過四個IN4001橋式整流，經三端穩壓器LM7805穩壓，輸出+5V直流穩壓電源，為單片機等其它設備提供工作電源。三極管VT1,VT2取得交流電源過零點時的同步脈沖信號Utb，作為單片機的外部中斷信號，輸入到單片機的外部中斷0的輸入引腳上。如圖2所示。

圖2 交流過零點檢測與電源電路

2、溫度數據采集與模數轉換電路系統

本系統又叫溫度檢測電路,是采用了常見的溫度傳感器DS18B20芯片，它能夠直接讀出被測溫度(模擬量)且通過編程可實現9～12位的數值，能在93.75ms和750ms內完成9位和12位的數字量讀出，讀出的信息或寫入的信息僅需要一根線(單線接口)，大大節省了系統的I/O資源，溫度變換功率來源于數據總線，無需額外電源，在使用中不需要任何外圍元件，因而使用DS18B20可使系統結構更趨簡單，可靠性更高[3][4]。如圖3所示。

圖3 溫度檢測電路

3、按鍵處理電路系統

本系統又叫鍵盤處理電路，是設計使用了三個按鍵，采用獨立式按鍵結構，三個按鍵的功能分別是：S1鍵——手動模式和自動模式切換鍵；S2鍵——手動模式時風扇檔位選擇鍵，風扇有1檔到4檔的選擇；S3鍵——定時時間設置鍵，長按此鍵可使單片機復位。如圖4所示。

圖4 鍵盤處理電路

4、電機控制電路系統

通過本電路當溫度達到電機啟動條件時，外部中斷0開啟，同步脈沖的到來使外部中斷0啟動定時器0開始定時，并同時在單片機13腳輸出Ucf觸發脈沖信號，Ucf信號送入光耦器MOC3020的2腳，通過光耦合器對雙向晶閘管觸發極輸出觸發脈沖。當觸發脈沖到來時，雙向晶閘管導通，當交流過零點時雙向晶閘管關斷，定時器0以交流過零點為起點開始定時，對觸發脈沖Ucf進行延時，延時時間的長短通過程序單片機自動進行調整，溫度高時延時時間短，溫度低時延時時間長，從而控制雙向晶閘管的導通角度使輸出端電壓發生改變，使施加在電風扇的輸入電壓發生改變，達到調節風扇的轉速的目的。這樣，當溫度高時，雙向晶閘管導通的角度就大，電機轉速快；檔溫度低時，雙向晶閘管導通角度小，電機轉速慢，實現風扇了自動調速。如圖5所示。

圖5 電機控制電路

5、數據顯示電路系統

本系統又叫液晶顯示電路，它采用的是LCD1602液晶顯示屏，顯示當前的溫度，風扇的檔位、工作模式，美觀大方，可以使使用者一目了然的了解到電風扇的現實工作狀態，方便調節。如圖六液晶顯示電路。

圖六 液晶顯示電路

三、系統軟件設計

本設計采用C語言編程。定時器0中斷用于控制電機的導通角度，根據溫度值，控制定時器0定時時間的長短，當定時時間到時，控制雙向晶閘管導通，風扇開始轉動，并關閉定時器0。當檢測到交流過零點時，外部中斷0產生中斷，控制雙向晶閘管截止，并啟動定時器0。定時器1中斷用于風扇的定時控制[5]。程序中定義了13個標志位，用于標記風扇的不同狀態。系統主程序設計流程圖如圖7所示。

圖7 主程序設計流程圖

四、功能與使用

接通電源開關后，液晶屏顯示“WELCOMETOUSE!”(歡迎使用！)。按下按鈕1，液晶屏顯示當前溫度及英文提示“AUTOMAT”，此時風扇處于自動模式，風量隨溫度高低自動變化。如要選擇手動模式，再次按下按鈕1，液晶屏顯示“BYHAN”及風量等級，這時風扇的風量受人工控制。按鈕2是風量選擇按鈕，風量選擇分為4擋，從1到4依次增大。按鈕3是定時時間設置，按第一次時,時間快進，定時時間范圍最大為12h，按第二次時，時間快進停止，開始倒計時，倒計時結束時風扇自動關機，長按按鈕3單片機復位，回到“WELCOMETOUSE!”的初始界面。

五、結束語

經實踐表明，本文所設計制作的溫控風扇使用方便，操作簡單，占用硬件資源少。溫控模式特別適合夜間使用，當溫度較低時，風扇會自動關閉。且在不改變硬件電路前提下，僅增加一個藍牙接受模塊，通過軟件編程就可以實現手機遙控等功能。

[1]王會明，侯加林．智能電風扇控制器的研制[J]．

[2]郝建國，鄭燕.單片機在電子電路設計中的應用[M].北京：清華大學出版社

[3]李鋼，趙彥峰．數字溫度傳感器DSI8B20原理及應用[J]

[4]馬云峰．單片機與數字溫度傳感器DS18B20的接口設計[J]．

[5]胡漢才，單片機原理及系統設計[M].北京：清華大學出版社

卓朝松 (1975.07-)，男，漢族，汕尾人，大學本科，廣東工業大學，技術監督管理專業，廣東省汕尾市質量計量監督檢測所，電子技術工程師，研究方向：質量技術監督管理;王艷(1981.03-)，女，漢，湖北襄陽，大學本科(碩士學位)，西南大學，電子信息工程技術專業，廣東省汕尾職業技術學院機電工程系，大學講師，研究方向：單片機的應用與開發。