一、毕业设计任务下达书
毕业设计题目 智能风扇控制系统
题目类型 工程设计 题目来源 生产实际
毕业设计时间
一、选题的目的及意义
随着电子制造业的不断发展，社会对生产率的要求越来越高，各行业都需要精良高效、高可靠性的设备来满足要求。作为一种老式家电，电风扇曾一度被认为是空调产品冲击下的淘汰品；但电风具有价格便宜、摆放方便、体积轻巧等特点。由于大部分家庭消费水平的限制，电风扇作为成熟的家电行业的一员，在中小城市以及乡村将来一段时间内仍然会占有市场的大部分份额，但老式电风扇功能简单，不能满足智能化的要求。为提高电风扇的市场竞争力，使之在技术含量上有所提高，且更加安全可靠，智能电风扇随之被提出。
传统电风扇具有以下缺点：风扇不能遥控控制风扇调速，必须手动调速，给人们生活带来极大的不方便。传统电风机械的定时方式常常会伴随着机械运动的声音，特别是夜间影响人们的睡眠，而且定时范围有限，不能满足人们的需求。鉴于这些缺点，我们需要设计一款智能的电风扇控制系统来解决。
二、毕业设计的主要内容
（1）根据设计要求确定系统的总体框图。
（2）了解掌握STC89C52单片机的基本结构和应用特点。
（3）了解掌握红外发射和接受的基本结构和应用。
（4）熟悉控制集成电路ULN2003工作原理。
（5）根据系统的要求绘制系统硬件电路图。
（6）进行部分软件功能的设计。
三、毕业设计的要求（包括技术要求、工作要求）
（1）设计智能温控风扇的总体方案与硬件模块设计。
（2）给出总体程序流程图和模块化设计，并作相关子程序的编译。
（3）对设计进行调试，模拟智能温控风扇的工作过程。
四、主要参考资料（不少于10篇）
[1] 方佩敏，新编传感器原理与应用[M].北京:电子工业出版社， 1994.15~4
[2] 陈棣湘,潘孟春,孟祥贵. 一种高精度温度采集系统[J]电子测量技术, 2008,(07)
[3] 羌海益. 基于单片机的温度控制器设计[J]. 科技信息(学术研究), 2007,(03) .
[4] 张菁. 单片机温度控制系统方案的研究[J]. 上海交通大学学报, 2007,(01) .
[5] 李晓伟,郑小兵,周磊,李建军. 基于单片机的精密温控系统设计[J]. 微计算机信
息, 2007,(32) .
[6] 夏大勇,周晓辉,赵增,陈博峰,虎恩典. MCS-51单片机温度控制系统[J]. 工业仪表
与自动化装置, 2007,(01) .
[7] 明德刚. DS18B20在单片机温控系统中的应用[J]. 贵州大学学报(自然科学版), 2006,(01) .
[8] 赵娜,赵刚,于珍珠,郭守清. 基于51单片机的温度测量系统[J]. 微计算机信息, 2007,(02) .
[9] 刘绿山,刘建群,李仕勇,王飞. 基于AT89S52单片机的温度控制系统
[10] 李敏,周晓燕. 实用新型单片机温控系统[J]. 焦作大学学报, 2003,(01) .
五、毕业设计进度安排
阶段 工作内容 起止时间 备注
1 查阅有关资料， 完成任务书
2 完成开题报告
4 完成毕业设计初稿
5 修改并完成毕业设计第二稿
6 修改并完成毕业设计正稿
六、任务下达意见
指导教师（签名）：（手写）
年 月 日
二、毕业设计开题报告书
一、选题的根据：
1、选题的目的及意义
在现代化的工业生产中电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。温度作为一个基本物理量，它是一个与人们的生活环境、生产活动密切相关的重要物理量。在现代化的工业生产过程中温度作为一种常用的主要被控参数，在很多生产过程中我们需要对温度参数进行检测。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。 因此单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题[1]。
本次设计采用MCS-51系列单片机与各种外围电路构成单片机温度自动检测和控制系统，实现对温度的实时检测和控制。通过本次设计掌握温度检测控制系统的硬件设计方法和软件编写方法。熟悉Protel软件的使用方法。通过课题的研究进一步巩固所学的知识，同时学习课程以外的相关知识，培养综合应用知识的能力。锻炼动手能力与实际工作能力，将所学的理论与实践结合起来。
2、国内外研究现状
电风扇在中国仍然具有很大的市场，所以我国对电风扇的优化研究是很积极的。智能电风扇已经开始投入市场，目前这方面的技术已经成熟。下一阶段的研究将是使其更加人性化，更好的满足不同群体的人的需求。美的等家电企业相继推出了大厦扇和学生扇，这是针对不同的人群而专门研制的，具有智能化控制系统的电风扇。
国外在电风扇方面的研究相对我国不那么积极，但是在智能化电器方面的研究却比我国更加成功。“智能化电器”包含三个层次：智能化的电器元件，如智能化断路器、智能化接触器和智能化磁力启动器等，智能化开关柜和智能化供配电系统。智能化开关柜包含多台断路器，而且供电系统的控制与用电设备的控制关系很密切。这两个层次上的智能化工作重点是：加强网络功能，最大限度地提高配电系统和用电设备的自动化水平。
新型的智能化电器元件的发展趋势：采用微处理器及可编程器件，大量功能“以软代硬”实现，并具有“现场”设计的能力。充分增加智能化电器元件的“柔性”与 适应性。例如一种采用FPGA器件构成的专用功能集成电路已投入应用。
3、选型分析
整个控制器以STC89C52单片机为核心。该单片机是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、有效的解决方案。 具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32 位I/O 口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，复位电路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。STC89C52单片机应用技术成熟，硬件系统设计简洁，指令系统设计精炼，且STC89C52单片机简单易学。
4、电风扇转速控制方案比较
方案一：采用数字调速
根据已知的三速单相电动机调速原理，采用分时接通电动机的低速轴头、中速轴头、高速轴头的方法，可以调节电动机的转速，使三速单相电动机获得多于三档转速的变速能力。设电源周期为T，取调速周期Ts=2T，低速调速时，调试周期内不接通任何一个晶闸管，则转速为0；转速周期内全接通低速晶闸管，则电动机低速运转；如果在2个电源周期内，只有一个周期接通低速晶闸管，其他时间不接通，那么，在电动机的低速下可以获得2档位的更低转速。同样，在中速和高速调节时，采用此方法，可以分别获得2个中速档和2个高速档。这样，电风扇就具有6个档位。但是这种方法存在一个致命的缺点：电动机的转矩是脉动的，使电风扇的机械噪声更大。
方案二：无极调速
采用双向晶闸管作为电风扇电机的开关。利用晶闸管的可控特性，通过改变晶闸管的控制角，使晶闸管输出电压发生变化，达到调节电动机转速的目的。在电源电压每个半周起始部分，双向晶闸管为阻断状态，电源电压通过电位器，电阻向电容充电，当电容上的充电电压达到双向触发二极管的触发电压时，其导通，电容通过双向触发二极管向双向晶闸管的控制极放电，使双向晶闸管导通，有电流流过电机绕组。通过调节电位器的阻值大小，可调节电容的充电时间常数，从而调节电动机的转速。台式电风扇属于高速电机，其启动扭矩较小，无极调速器如果调整在低速挡时，启动电风扇就相对困难些。
方案三：通过改变电机功率调速
采取的办法是：通过单片机输出PWM脉冲信号，控制电机的通断时间占空比，从而达到调速。该方法简单容易实现，还没有明显缺点。
比较以上三种方案，最终决定选择第三种方案，在此基础上，单片机通过控制继电器来实现对电风扇调速的控制。
5、课题任务
以单片机作为控制器，通过红外遥控控制风扇虚度。当温度过高或过低时，蜂鸣器发出声音报警， 以达到提醒人们注意避暑或防止受凉的目的。具体要求如下：
（1）红外遥控：实现远程控制电风扇的开/闭及实现系统设定调速功能。
（2）附加功能：当温度过高或过低时，蜂鸣器发出声音报警。
（3）完成实现上述功能的硬件电路设计和软件设计。
6、重点研究内容及实现途径
该温度控制系统包括硬件部分和软件部分，硬件部分主要由单片机最小系统、温度采集模块、电源模块、电机调速驱动模块、蜂鸣器、红外遥控接收与发射模块、键盘与显示模块组成。软件部分主要由系统初始化模块、键盘输入模块、红外遥控解码模块、风扇开/关按键模块、温度采集及液晶显示模块、蜂鸣器报警控制模块。
主要硬件部分：
（1）电机调速驱动模块
电机调速驱动是本系统的重要部分，通过单片机输出的PWM脉冲信号来实现电机的开启/关闭和调速，从而实现三级风速控制。
（2）键盘与显示模块
键盘与显示是人机接口的关键部分。本系统采用遥控器键盘和1602液晶显示器来实现人机交流。
（3）红外遥控接收与发射模块
本系统采用了红外遥控接收与发射的功能，可以实现远程控制电风扇，使得系统更加完美。此处直接选用市场上已有的红外接收器件。
图1 系统硬件框图
主要软件部分：
（1）系统初始化模块
系统初始化模块在主程序入口处开始运行，主要完成对系统震荡频率的初始化，系统全局变量初始化，液晶初始化，定时、中断初始化等。
（2）液晶显示模块
通过单片机处理将其显示在液晶上，并输出相应的控制信号来实现对电风扇电机的控制，从而完成温度智能控制的要求。
（3）红外遥控解码模块
红外遥控发射与接收实现对电风扇的远程控制。在电风扇内置红外遥控接收器件，有红外遥控发射红外遥控指令给接收器件，遥控接收器件接收到编码信号后送入单片机。单片机在对其进行解码，并执行相应的动作。从而完成整个红外遥控过程。
四、进度安排和采取的主要措施
1、 x年 x月x日—— x年x月x 日 查阅有关资料，完成开题报告和文献综述
2、 x年x 月x日—— x年x月x日 完成软件设计
3、 x年 x月x日—— x年x月x日 完成硬件设计
4、 x月 x月x日—— x年x月x日 完成毕业设计初稿
5、 x年 x月x日—— x年x月x日 修改并完成毕业设计第二稿
6、 x年 x月x日—— x年x月x日 修改并完成毕业设计正稿
五、主要参考文献（不少于10篇）
[1] 方佩敏，新编传感器原理与应用[M].北京:电子工业出版社， 1994.15~4
[2] 陈棣湘,潘孟春,孟祥贵. 一种高精度温度采集系统[J]电子测量技术, 2008,(07)
[3] 羌海益. 基于单片机的温度控制器设计[J]. 科技信息(学术研究), 2007,(03) .
[4] 张菁. 单片机温度控制系统方案的研究[J]. 上海交通大学学报, 2007,(01) .
[5] 李晓伟,郑小兵,周磊,李建军. 基于单片机的精密温控系统设计[J]. 微计算机信息, 2007,(32) .
[6] 夏大勇,周晓辉,赵增,陈博峰,虎恩典. MCS-51单片机温度控制系统[J]. 工业仪表与自动化装置, 2007,(01) .
[7] 明德刚. DS18B20在单片机温控系统中的应用[J]. 贵州大学学报(自然科学版), 2006,(01)
[8] 赵娜,赵刚,于珍珠,郭守清. 基于51单片机的温度测量系统[J]. 微计算机信息, 2007,(02) .
[9] 刘绿山,刘建群,李仕勇,王飞. 基于AT89S52单片机的温度控制系统[J]. 微计算机信息,
2007,(17) .
[10] 李敏,周晓燕. 实用新型单片机温控系统[J]. 焦作大学学报, 2003,(01) .
[11] 夏玲. 基于AT89C52单片机的智能温控器[J]. 机电产品开发与创新, 2007,(01) .
六、毕业设计开题指导意见：（对选题的评价、研究方案的设计及开题指导意见）
课 题 智能风扇控制系统
作者姓名 XXX 所属系、专业、年级 XXXX
开题时间 XX年XX月 预计字数 XXX字
指导教师意见：
指导教师（签名）：
年 月 日
指导小组意见：
负责人签名：
年 月 日
三、毕业设计成绩评审表
（一）指导教师评审用表
评价项目 评价内容 满分 指导教师
评 分
选题质量20% 01 选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求 5
02 题目的难易度 5
03 题目工作量 5
04 题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 5
能力水平80% 05 综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度） 10
06 应用文献资料的能力 5
07 实验（设计）能力 10
08 计算能力（数据运算与处理能力等） 5
09 外文应用能力 5
10 计算机应用能力 5
11 对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10
12 插图（或图纸）质量 5
13 撰写水平 10
14 实用性与科学性 5
15 规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等） 5
16 创见性（只分“有”或“无” ） 5
总评分：______________ 成绩等级：__________
指导教师评定意见：
指导教师签名：
年 月 日
注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90～100为优秀，80～89为良好，70～79为中等，60～69为及格，60分以下为不及格；2.此表用于指导教师对毕业设计成绩的评定。
（二）评阅教师评审用表
评价项目 评价内容 满分 评阅教师评 分
选题质量20% 01 选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求 5
02 题目的难易度 5
03 题目工作量 5
04 题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 5
能力水平80% 05 综合运用知识的能力（涉及学科范围，内容深广度及问题难易度） 10
06 应用文献资料的能力 5
07 实验（设计）能力 10
08 计算能力（数据运算与处理能力等） 5
09 外文应用能力 5
10 计算机应用能力 5
11 对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10
12 插图（或图纸）质量 5
13 撰写水平 10
14 实用性与科学性 5
15 规范化程度（设计栏目合理、SI制的使用等） 5
16 创见性（只分“有”或“无” ） 5
总评分：______________ 成绩等级：__________
评阅教师评阅意见：
评阅教师签名：
年 月 日
注：1.评定成绩分为优秀、良好、中等、及格、不及格五个等级，实评总分90～100为优秀，80～89为良好，70～79为中等，60～69为及格，60分以下为不及格；2.此表用于评阅教师或专家对毕业设计成绩的评阅。
