1、毕 业 设 计 开 题 报 告题 目 _ _温 控 风 扇 _学 生 姓 名 _ _ _ 专 业 班 级 _ _ _ 学 号 _ _ _ 指 导 教 师 _ _ _ 2012 年 2 月 25 日开 题 报 告 填 写 要 求1 开 题 报 告 （ 含 “文 献 综 述 ”） 作 为 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 答 辩 委 员 会 对 学 生答 辩 资 格 审 查 的 依 据 材 料 之 一 。 此 报 告 应 在 指 导 教 师 指 导 下 ， 由 学 生 在 毕 业 设计 （ 论 文 ） 工 作 前 期 内 完 成 ， 经 指 导 教 师 签 署 意 见 及 所 在 专 业 审 查 后
2、 生 效 ；2 开 题 报 告 内 容 必 须 用 黑 墨 水 笔 工 整 书 写 或 按 教 务 处 统 一 设 计 的 电 子 文 档标 准 格 式 （ 可 从 教 务 处 网 页 上 下 载 ） 打 印 ， 禁 止 打 印 在 其 它 纸 上 后 剪 贴 ， 完 成后 应 及 时 交 给 指 导 教 师 签 署 意 见 ；3 “文 献 综 述 ”应 按 论 文 的 格 式 成 文 ， 并 直 接 书 写 （ 或 打 印 ） 在 本 开 题 报告 第 一 栏 目 内 ， 学 生 写 文 献 综 述 的 参 考 文 献 应 不 少 于 15篇 （ 不 包 括 辞 典 、 手 册） ；4 有
3、关 年 月 日 等 日 期 的 填 写 ， 应 当 按 照 国 标 GB/T 740894 数 据 元 和 交 换 格 式 、 信 息 交 换 、 日 期 和 时 间 表 示 法 规 定 的 要 求 ， 一 律 用阿 拉 伯 数 字 书 写 。 如 “2004年 4月 26日 ”或 “2004-04-26”。毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告1 结 合 毕 业 设 计 （ 论 文 ） 课 题 情 况 ， 根 据 所 查 阅 的 文 献 资 料 ， 每 人 撰 写2000字 左 右 的 文 献 综 述 ：文 献 综 述一 .课题的来源及意义伴随着科技发展的不断提高，家用电器功能越来越
4、强多，越来越丰富，正在朝着多功能、节能、安全等方向发展，即现在的家用电器逐渐趋于智能化，通过其它物理条件来自动控制，将监测、反馈等其他技术与传统电器结合起来具有着重要的意义。过去许多电器拘泥于技术，功能简单，缺少智能化，比如日常生活之中最为常见的电风扇，其大部分是手动调速，加定时器，功能比较简单，很显然这样的电风扇存在不足：比如说夏天前半夜温度高电风扇调的风速较高，助人入眠，但到了后半夜气温会下降，人进入深度睡眠后再长时间吹电扇容易着凉。或者温度上升，燥热难耐，仍需要手动调节风扇，比较麻烦。考虑到如果电风扇也能随时监测温度，当监测到温度下降时可以降低风速或关闭风扇，这样的风扇感觉更加合理。目前
5、传统的电风扇已不能满足消费者的需求，电风扇行业需要加以创新，融入新的的功能技术。近些来，空调价格水平不断下降，越来越多的人开始使用空调，对电风扇行业是个不小的冲击，但是 空调的强大的功能下是以高耗能、封闭空间为代价的，先比下，电风扇通风较好且功耗低仍是很大的一个优势，还是具有广阔的市场空间的，电风扇需要新心的技术功能，来满足不同的人群需求。二.国内外研究现状目前电风扇的发展趋势是节能、功能多样化，在外观和功能上追求个性化，像电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能这些本属于空调的功能，也被众多的电风扇所使用，甚至还有增加照明、驱蚊等更多实用的功能。温控风扇的研究使用很早就开始了，工业控制中最为普遍
6、，笔记本中也使用的是温控小风扇。目前的温控风扇研究最多的以单片机或基于FPGA/CPLD为控制核心，由于其运行速度快、性能稳定、数字化程度高、精度高、适应性强等特点，对电器的自动控制具有重要的意义和价值，除此外还添加了一些其他的技术功能，使得电风扇更加人性化，对电风扇行业的发展大有裨益。三.系统构成本设计的整体框架是：以单片机作为控制核心，利用温度传感模块检测环境温度并输出数字温度信号给单片机进行处理。处理结果递给PWM驱动电路来改变直流风扇的转速以及传递给LED模块显示当前的温度和风扇的转速大小。除此之外还使用独立键盘用来输入参考温度值，通过按键来调节参考温度值的大小。另外当风扇内部温度过高
7、时使用蜂鸣器进行报警。图1 整体框架1.温 度 传 感 模 块功 能 ： 定 时 检 测 环 境 的 温 度 并 交 给 单 片 机 系 统 处 理 。 单 片 机 只 能 接 收 数 字 信 号 ， 因 此该 模 块 内 部 需 要 具 有 将 模 拟 温 度 信 号 转 换 成 数 字 信 号 。器件：DS18B20数 字 温 度 传 感 器 ， 是 采 用 美 国 DALLAS半导体公 司 生 产 的 DS18B20可 组网 数 字 温 度 传 感 器 芯 片 封 装 而 成 ， 它 具 有 微 型 化 、 低 功 耗 、 高 性 能 、 抗 干 扰 能 力 强 、易 配 微 处 理 器
8、 等 优 点 ， 可 直 接 将 温 度 转 化 成 串 行 数 字 信 号 供 处 理 器 处 理 。 应 用 于 冷 冻库 ， 粮 仓 ， 储 罐 ， 电 讯 机 房 ， 电 力 机 房 ， 电 缆 线 槽 等 测 温 和 控 制 领 域 ； 轴 瓦 ， 缸 体 ，纺 机 ， 空 调 ， 等 狭 小 空 间 工 业 设 备 测 温 和 控 制 ； 汽 车 空 调 、 冰 箱 、 冷 柜 、 以 及 中 低 温 干 燥 箱 ； 供 热 /制 冷 管 道 热 量 计 量 ， 中 央 空 调 分户 热 能 计 量 和 工 业 领 域 测 温 和 控 制 。DS18B20的主要特征： 独特单总线接
9、口，只需要一个端口引脚线即可实现通信 每个器件的片上ROM 有一个独特64 位串行码存储 多点能力使分布式温度检测应用得到简化单片机键盘输入模块温度传感器模块（DS18B20）LED显示模块蜂鸣器模块驱动电路模块 直流电风扇 不需要外围元件 能用数据线供电，供电的范围3.0V5.5V 测量温度的范围：-55+125 （-67+257） 从-10+85的测量的精度是0.5 温度传感器分别率由用户从9-12 位中选择 在750ms 内把温度转换为12 位数字字（最大值） 用户可定义，非易失性温度告警设置 告警搜索命令识别和寻址温度在编定的极限之外的器件（温度告警情况） 可采用8 引脚SO（150m
10、il）、8 引脚 SOP 和3 引脚TO-92 封装图2 DS18B20内部框图测温原理：如图2所示，图中低温度系数晶振的振荡频率受温度的影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给减法计数器1，高温度系数晶振随温度变化其震荡频率明显改变，所产生的信号作为减法计数器2的脉冲输入，图中还隐含着计数门，当计数门打开时，DS18B20就对低温度系数振荡器产生的时钟脉冲后进行计数，进而完成温度测量。计数门的开启时间由高温。度系数振荡器来决定，每次测量前，首先将-55 所对应的基数分别置入减法计数器1和温度寄存器中，减法计数器1和温度寄存器被预置在 -55 所对应的一个基数值。减法计数器1对低温度系数晶振产
11、生的脉冲信号进行减法计数，当减法计数器1的预置值减到0时温度寄存器的值将加1，减法计数器1的预置将重新被装入，减法计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到减法计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。图2中的斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正减法计数器的预置值，只要计数门仍未关闭就重复上述过程，直至温度寄存器值达到被测温度值，这就是DS18B20的测温原理。2.单 片 机功 能 ： 系 统 的 控 制 中 心 ， 接 收 到 温 度 传 感 器 的 数 字 信 号 后 计 算 出 相 应 的 风 扇 转
12、速 ， 将结 果 传 递 给 LED显 示 和 风 扇 驱 动 电 路 执 行 。器件：A T89C52是 51系 列 单 片 机 的 一 个 型 号 ， 它 是 ATMEL公 司 生 产 的 ， 它 是 一 个 低 电 压， 高 性 能 CMOS 8位 单 片 机 ， 片 内 含 8k bytes的 可 反 复 擦 写 的 Flash只 读 程 序 存 储 器 和 256 bytes的 随 机 存 取 数 据 存 储 器 （ RAM） ， 器 件 采 用 ATMEL公 司 的 高 密 度 、 非 易 失 性 存 储技 术 生 产 ， 兼 容 标 准 MCS-51指 令 系 统 ， 片 内 置
13、 通 用 8位 中 央 处 理 器 和 Flash存 储 单 元 ， 功 能 强 大 的 AT89C52单 片机 可 为 您 提 供 许 多 较 复 杂 系 统 控 制 应 用 场 合 。 AT89C52有 40个 引 脚 ， 32个 外 部 双 向 输入 /输 出 （ I/O） 端 口 ， 同 时 内 含 2个 外 中 断 口 ， 3个 16位 可 编 程 定 时 计 数 器 ,2个 全 双 工串 行 通 信 口 ， 2个 读 写 口 线 ， AT89C52可 以 按 照 常 规 方 法 进 行 编 程 ,但 不 可 以 在 线 编 程 (S系 列 的 才 支 持 在 线 编 程 )。 其
14、将 通 用 的 微 处 理 器 和 Flash存 储 器 结 合 在 一 起 ， 特 别 是可 反 复 擦 写 的 Flash存 储 器 可 有 效 地 降 低 开 发 成 本 。3.显 示 模 块功 能 ： 接 收 到 控 制 系 统 发 来 的 数 据 ， 显 示 出 当 前 的 温 度 和 转 速 大 小器 件 ： LED显 示 屏 又 叫 电 子 显 示 屏 ， 由 LED点 阵 和 led pc 面 板 组 成 ， 通 过 红 色 ， 蓝 色 ， 白 色 ， 绿 色 LED灯 的 亮 灭 来 显 示 文 字 、 图 片 、 动 画 、 视频 ， 内 容 。 可 以 根 据 不 同 场
15、 合 的 需 要 做 出 不 同 的 调 节 ， 传 统 LED显 示 屏 通 常 由 显 示 模 块 、 控 制 系 统 及 电 源 系 统 组 成 。 该 设 计 中 单片机系统处理后的结果传递给显示模块，该模块采用4位静态数码管显示，用八位串入并出移位寄存器74LS164作为驱动电路，采用共阴极八段数码管原理图示意图3，显示当前的大概温度值和风扇的转速。数码管74LS164数码管74LS164clock图 3 4.按 键 输 入 模 块功 能 ： 输 入 系 统 的 初 始 化 温 度 ， 通 过 按 键 键 入 修 改 该 值 的 大 小器 件 ： 键 盘 输 入 模 块 采 用 由
16、2个 独 立 按 键 组 成 ,用 于 设 置 风 扇 参 考 温 度 t0以 及 t0时 的 参 考 转 速 V0。 按键工作原理是当没有键被按下时，所有的数据输入线都为高电平，当有任意一个键被按下时与之相连的数据输入线将变为低电平。通过相应指令，可以判断是否有键按下。2个按键的功能是分别增加、减少参考温度值，同时与系统的风扇转速相关，T0增加1c，相应的V0增加50r/min。5.驱 动 电 路 模 块功 能 ： 控 制 系 统 处 理 后 输 出 的 数 字 信 号 ， 传 递 给 该 模 块 ， 其 根 据 数 字 信 号 的 相 关信 息 来 控 制 直 流 风 扇 的 转 速 。脉
17、 冲 宽 度 调 制 PWM是 利 用 微 处 理 器 的 数 字 输 出 来 对 模 拟 电 路 进 行 调 制 的 一 种 非 常有 效 的 技 术 ， 其 主 要 是 根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶 体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。广 泛 应 用 在 从 测 量 、 通 信 到 功 率 控 制 与 变 换 的 许 多 领 域 中 。调 速 原 理 ： 直 流 风 扇 PWM调 速 关 键 是 调 整 占 空 比 来 调 节 平 均 电 压 从 而 达 到 调 节 转 速的 目 的 ， 如 图 4 P
18、WM电 路 图 ， 可 控 开 关 S以 固 定 的 周 期 重 复 地 接 通 和 断 开 ， 当 开 关 S接 通 时 直 流 供 电 电源 U通 过 开 关 S施 加 到 直 流 电 机 两 端 ， 电 机 在 电 源 作 用 下 转 动 ， 同 时 电 机 电 枢 电 感 储 存能 量 ， 当 开 关 S断 开 时 ， 供 电 电 源 停 止 向 电 动 机 提 供 能 量 ， 但 此 时 电 枢 电 感 所 储 存 的能 量 将 通 过 续 流 二 极 管 VD使 电 机 电 枢 电 流 继 续 维 持 ， 电 枢 电 流 仍 然 产 生 电 磁 转 矩 使 得电 机 继 续 旋 转
19、 。 开 关 S重 复 动 作 时 在 电 机 电 枢 两 端 就 形 成 了 一 系 列 的 电 压 脉 冲 波 形 。 电 枢 电 压 平 均 值 Uav的 理 论 计 算 式 为 : Uav=U(t0/T)= U其 中 为 占 空 比 ， 即 导 通 时 间 与 脉 冲 周 期 之 比 。 平 均 电 压 由 占 空 比 及 电 源 电 压 决 定 ，改 变 占 空 比 能 够 相 应 地 改 变 平 均 电 压 ， 从 而 实 现 了 直 流 电 动 机 的 调 压 调 速 。图 4 PWM驱 动 风 扇 电 路 图 5 电 压 和 电 流 波 形6.软 件 思 路软 件 控 制 硬
20、件 工 作 ， 准 备 采 用 的 是 模 块 化 思 想 ， 各 个 模 块 有 独 立 的 程 序 与 单 片 机进 行 数 据 传 送 ， 首 先 初始化系统的参考温度为t0，参考转速 v0，按键可以调节t0、v0大小。温度传感模块定时采集环境温度，交于单片机处理，当环境温度t1t0时，单片机计算出当前转速n1，及相应的输出波形占空比，当t140时，单片机驱动蜂鸣器发声报警，风扇停止转动。Y N图6 软件流程图四.总结开始初始化温度35蜂鸣器温度模块单片机显示驱动模块 风扇按键本课题温控风扇考虑单片机为核心，因为单片机成本低、实现思路清晰。可能使用数字式的温度传感器，直接将环境温度以数字
21、信号传给控制中心处理，处理结果输出到显示模块和驱动电路模块。需要考虑的问题还很多，仍需花时间学习。参考文献1 荣俊昌.新型电风扇原理与维修.北京:高等教育出版社,20042 刘守义.单片机应用技术.西安：西安电子科技大学出版社 20073 张洪润.单片机应用技术教程.北京：清华大学出版社 19974 彭康拥.电动控制实验教程.广州：华南理工大学出版社 19995 李英健.单片机典型模块设计实例导航.北京:人民邮电出版社,20046 王化详,张淑英.传感器原理.天津:天津大学出版社,20027 张永枫.单片机应用实训教程.西安：西安电子科技大学出版社 20068 荣俊昌.新型电风扇原理与维修.北
22、京:高等教育出版社,20049 王港元.电工电子实践指导.江西:江西科学技术出版社,200510 张宪、宋立军.传感器与测控电路. 化学工业出版社 200611 孙金力.新型彩色显示器集成电路参数速查手册. 电子工业出版社 201012 王毓银.数字电路逻辑设计（第二版）.高等教育出版社 200513 胡寿松.自动控制原理.北京：国防工业出版社，2000；10312414 赵娜，赵刚.基于51 单片机的温度测量系统. 200715 曹巧媛.单片机原理及应用(第二版). 北京:电子工业出版社,200216 邵惠鹤.工业过程高级控制.上海：上海交通大学出版社，199717 H.Bishops.Me
23、chatronics.An Introduction. CRC Press Inc ,200518 Michael H. Tooley.Engineering GNVQ. Advanced .Butterworth-Heinemann Ltd; 2nd Revised edition,199919 GJ Simmons.Contemporary Cryptology .the Science of Information Information Integrity. John Wiley & Sons Inc,199120 Robert H. Bishop.Mechatronic System
24、s, Sensors, and Actuators. Fundamentals and Modeling.CRC Press Inc ,200721 PAN J.Welding ARC Control.CRC Press Inc ,200322 Paul R. Gray. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits. John Wiley & Sons Inc,2009毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告 本 课 题 要 研 究 或 解 决 的 问 题 和 拟 采 用 的 研 究 手 段 （ 途 径 ） ：本课题主要研究：1.本
25、 课 题 是 基 于 单 片 机 控 制 ， 所 以 需 要 查 阅 相 关 知 识 来 选 择 合 适 的 单 片 机 并 熟 悉 它的 使 用 ， 各 个 引 脚 的 功 能 。 学 会 使 用 汇 编 语 言 来 对 单 片 机 进 行 编 程 和 仿 真 ， 使 其 实 现该 系 统 的 功 能 。2.该 设 计 中 使 用 到 温 控 传 感 器 ， 学 习 理 解 它 的 电 路 原 理 ， 如 何 将 环 境 温 度 传 给 单 片机 处 理 ， 电 路 怎 样 连 接 实 现 ， 以 及 怎 样 显 示 当 前 温 度 和 风 扇 转 速 。3.单 片 机 处 理 得 到 数
26、字 信 号 ， 如 何 驱 使 直 流 风 扇 以 不 同 的 转 速 ， 需 查 阅 资 料 熟 悉 这一 转 化 驱 动 电 路 的 原 理 ， 工 作 方 式 ， 是 否 会 有 更 好 的 方 法 。本课题主要研究途径：本设计主要分为硬件和软件设计两部分。硬件部分主要是完成电路的调试仿真，以及电路的搭建。软件设计部分主要是使对单片机进行编程。在硬件部分时先要选好相应的芯片，查阅资料比较哪种更合适，考虑参数性能、价格成本等，使用相应的仿真软件进行仿真和调试，使其能达到预期的功能，再将各个硬件搭建起来成为一个整体系统。软件设计将采用模块化的设计思路，将整个软件分为四个模块：键盘输入模块、LED显示模块、温控输入模块和调速驱动电路输出模块。使用合适的软件进行汇编编程然后进行仿真，程序仿真正确后烧录到单片机硬件仿真。毕 业 设 计 （ 论 文 ） 开 题 报 告指 导 教 师 意 见 ：1 对 “文 献 综 述 ”的 评 语 ：2 对 本 课 题 的 深 度 、 广 度 及 工 作 量 的 意 见 和 对 设 计 （ 论 文 ） 结 果 的 预 测 ：指 导 教 师 ： 2012 年 3 月 14 日所 在 专 业 审 查 意 见 ：负 责 人 ： 年 月 日
