智能温控电风扇电路设计

卓朝松 王 艳

(1.广东省汕尾市质量计量监督检测所 广东 汕尾 516600;2.汕尾职业技术学院机电工程系 广东 汕尾 516600)

智能温控电风扇电路设计

卓朝松1王 艳2

(1.广东省汕尾市质量计量监督检测所 广东 汕尾 516600;2.汕尾职业技术学院机电工程系 广东 汕尾 516600)

本文介绍了以STC12C5410AD单片机为核心控制器件，采用DS18B20温度传感器、LCD1602等主要元件设计的智能温控电风扇系统，实现当前温度和风速的显示及风速的控制等功能，并具有自动调速和手动调速两种模式，且在不改变硬件电路前提下，仅增加一个蓝牙接受模块，通过软件编程就可以实现手机遥控等功能。

智能温控;单片机;温度传感;调速

随着电子技术的不断发展智能化的家电产品越来越普及。本电路就设计了基于STC单片机为核心实现风速和环境温度全自动智能化温度控制电风扇电路[1]，它同时兼顾了智能全自动调速和手动调速两种模式，因此可用本设计电路将我们家里现有的普通电风扇进行智能化改造。

一、电路的组成及设计方案

本电路的设计是以STC12C5410AD单片机为核心元件[2]，分别与过零点检测和电源电路的“供电电路系统”模块；以数字温度传感器为中心的“温度数据采集与数模转换电路系统”模块；自动与手动转换及时间设置的“按键处理电路系统”模块；随着室温调整风扇转动速度的“电机控制电路系统”模块：显示当前温度和风速的“液晶显示电路系统”模块等主要电路有机结合实现智能温度控制电风扇电路。如图1所示系统结构。

图1 系统结构

二、各电路功能及主要元件选择

1、供电电路系统

本系统又叫交流过零点检测与电源模块，是将220V交流电经变压器T1降压至9V、再通过四个IN4001桥式整流，经三端稳压器LM7805稳压，输出+5V直流稳压电源，为单片机等其它设备提供工作电源。三极管VT1,VT2取得交流电源过零点时的同步脉冲信号Utb，作为单片机的外部中断信号，输入到单片机的外部中断0的输入引脚上。如图2所示。

图2 交流过零点检测与电源电路

2、温度数据采集与模数转换电路系统

本系统又叫温度检测电路,是采用了常见的温度传感器DS18B20芯片，它能够直接读出被测温度(模拟量)且通过编程可实现9～12位的数值，能在93.75ms和750ms内完成9位和12位的数字量读出，读出的信息或写入的信息仅需要一根线(单线接口)，大大节省了系统的I/O资源，温度变换功率来源于数据总线，无需额外电源，在使用中不需要任何外围元件，因而使用DS18B20可使系统结构更趋简单，可靠性更高[3][4]。如图3所示。

图3 温度检测电路

3、按键处理电路系统

本系统又叫键盘处理电路，是设计使用了三个按键，采用独立式按键结构，三个按键的功能分别是：S1键——手动模式和自动模式切换键；S2键——手动模式时风扇档位选择键，风扇有1档到4档的选择；S3键——定时时间设置键，长按此键可使单片机复位。如图4所示。

图4 键盘处理电路

4、电机控制电路系统

通过本电路当温度达到电机启动条件时，外部中断0开启，同步脉冲的到来使外部中断0启动定时器0开始定时，并同时在单片机13脚输出Ucf触发脉冲信号，Ucf信号送入光耦器MOC3020的2脚，通过光耦合器对双向晶闸管触发极输出触发脉冲。当触发脉冲到来时，双向晶闸管导通，当交流过零点时双向晶闸管关断，定时器0以交流过零点为起点开始定时，对触发脉冲Ucf进行延时，延时时间的长短通过程序单片机自动进行调整，温度高时延时时间短，温度低时延时时间长，从而控制双向晶闸管的导通角度使输出端电压发生改变，使施加在电风扇的输入电压发生改变，达到调节风扇的转速的目的。这样，当温度高时，双向晶闸管导通的角度就大，电机转速快；档温度低时，双向晶闸管导通角度小，电机转速慢，实现风扇了自动调速。如图5所示。

图5 电机控制电路

5、数据显示电路系统

本系统又叫液晶显示电路，它采用的是LCD1602液晶显示屏，显示当前的温度，风扇的档位、工作模式，美观大方，可以使使用者一目了然的了解到电风扇的现实工作状态，方便调节。如图六液晶显示电路。

图六 液晶显示电路

三、系统软件设计

本设计采用C语言编程。定时器0中断用于控制电机的导通角度，根据温度值，控制定时器0定时时间的长短，当定时时间到时，控制双向晶闸管导通，风扇开始转动，并关闭定时器0。当检测到交流过零点时，外部中断0产生中断，控制双向晶闸管截止，并启动定时器0。定时器1中断用于风扇的定时控制[5]。程序中定义了13个标志位，用于标记风扇的不同状态。系统主程序设计流程图如图7所示。

图7 主程序设计流程图

四、功能与使用

接通电源开关后，液晶屏显示“WELCOMETOUSE!”(欢迎使用！)。按下按钮1，液晶屏显示当前温度及英文提示“AUTOMAT”，此时风扇处于自动模式，风量随温度高低自动变化。如要选择手动模式，再次按下按钮1，液晶屏显示“BYHAN”及风量等级，这时风扇的风量受人工控制。按钮2是风量选择按钮，风量选择分为4挡，从1到4依次增大。按钮3是定时时间设置，按第一次时,时间快进，定时时间范围最大为12h，按第二次时，时间快进停止，开始倒计时，倒计时结束时风扇自动关机，长按按钮3单片机复位，回到“WELCOMETOUSE!”的初始界面。

五、结束语

经实践表明，本文所设计制作的温控风扇使用方便，操作简单，占用硬件资源少。温控模式特别适合夜间使用，当温度较低时，风扇会自动关闭。且在不改变硬件电路前提下，仅增加一个蓝牙接受模块，通过软件编程就可以实现手机遥控等功能。

[1]王会明，侯加林．智能电风扇控制器的研制[J]．

[2]郝建国，郑燕.单片机在电子电路设计中的应用[M].北京：清华大学出版社

[3]李钢，赵彦峰．数字温度传感器DSI8B20原理及应用[J]

[4]马云峰．单片机与数字温度传感器DS18B20的接口设计[J]．

[5]胡汉才，单片机原理及系统设计[M].北京：清华大学出版社

卓朝松 (1975.07-)，男，汉族，汕尾人，大学本科，广东工业大学，技术监督管理专业，广东省汕尾市质量计量监督检测所，电子技术工程师，研究方向：质量技术监督管理;王艳(1981.03-)，女，汉，湖北襄阳，大学本科(硕士学位)，西南大学，电子信息工程技术专业，广东省汕尾职业技术学院机电工程系，大学讲师，研究方向：单片机的应用与开发。