据市场调查，电风扇的不断复兴主要有以下几个原因：第一，电风扇虽然没有空调强大的制冷功能，但是直接吸风，风力比较柔和，更适合老人、小孩以及体质虚弱的人使用；第二，经过多年的市场使用，电风扇更加符合人们的使用习惯，结构简单，操作方便，安装方便；第三，与空调产品相比，电风扇价格便宜，相对节能，更容易进入普通百姓家庭。在激烈的市场竞争下，虽然电风扇有着广阔的市场空间，但是新产品的不断涌现，使得单纯依靠传统电风扇让产品更具市场竞争力是远远不够的，因此传统电风扇应根据市场需要不断更新改进，才能让自己的产品立于不败之地。传统电风扇比较突出的缺点是不能根据气温的变化自动调节风扇的风速。 对于那些昼夜温差较大的地区，这种风速的自动调节就显得尤为重要，尤其是人们在熟睡中往往没有注意到夜间温度的变化，不仅浪费电力资源，还容易引起感冒。传统风扇采用机械式调速，经常伴随着很大的机械运动声，尤其是在夜间，影响人们的睡眠质量。另外，机械式调速有一定的局限性，调速范围有限，而且机械式容易坏。传统电风扇不具备电风扇遥控功能，这给平时不想靠近风扇就无法调节风扇转速或者对风扇进行其他调节带来了很多不便。
鉴于以上考虑，我们需要设计一个智能电风扇控制系统来解决这些问题。1.1智能电风扇控制系统概述我们在日常生活中使用220V交流电，而我们常用的电风扇一般都是220V交流电。传统的电风扇中，电风扇的转速分为几个档位，也就是每个档位相当于一个开关，通过改变不同的供电方式来改变电机的转速，从而改变风力。本设计中的智能电风扇控制系统以电风扇电机的工作状态作为被控量，引入微机系统，通过对电风扇的工作状态及周围环境的信号分析采集，微机系统对基于单片机的智能电风扇控制系统得到的信号进行处理，再通过各种可控电子元器件来控制风扇电机，同时还发挥了智能微机的自动控制能力。 1.2 设计任务及主要内容 本设计以51单片机作为主控核心，利用51单片机系统对用户设定的信号数据进行采集和分析，通过各种可控电子元器件控制电风扇的各种工作状态，满足用户的需求。设计的主要内容是档位，每个档位都可以由用户设定，增加休眠控制模式。休眠模式就是让风扇循环运行一段时间，停止一段时间。远程可控定时模式可以设定12小时内的定时启动和关闭。风扇可以根据环境温度自动调节风扇转速档位，温度上升3档自动增加一档，温度下降3档自动减少一档。
添加串口控制功能，对于工业风扇来说，可以通过RS232接口由电脑主机对风扇进行控制，同时可以对控制芯片进行重新编程，实现系统的功能。 主要硬件电路设计 2.1总体硬件设计 系统总体设计框图如图2-1所示。 键盘输入 温度显示 单片机系统 电机控制模块 数字温度传感器模块 基于单片机的智能电风扇控制系统 图2-1 系统原理框图 对于单片机中央处理系统的设计，根据要求，可以选择带有4KB片内E2PROM的AT89C51单片机作为中央处理器。AT89C51作为整个控制系统的核心，其中已经包含定时器、程序存储器、数据存储器等硬件，它的硬件可以满足整个控制系统的要求，而且不需要连接其它的存储器芯片和定时器器件，可以很容易地组成最小系统。整个系统结构紧凑，抗干扰能力强，性价比高，是一种比较合适的解决方案。 2.2 数字温度传感器模块的设计 温度传感器可以使用LM324A运算放大器，将其设计成比例控制调节器，输出电压与热敏电阻的阻值成正比。但这种方案需要多次试验才能使采样准确，过于繁琐。所以我采用了目前较为优秀的DS18B20数字温度传感器，它可以直接将模拟温度信号转换成数字信号，降低了电路的复杂度，提高了电路的工作品质。 2.2.1 温度传感器模块组成 本模块采用DS18B20作为温度传感器，AT89C51作为处理器，温度显示器作为温控输出单元。
整个系统力求结构简单，功能完善，电路图如图2-2所示。系统工作原理为：DS18B20进行现场测温，将测量到的数据送至AT89C51P3.7端口，经单片机处理后显示温度值，并与设定的温度值上下限进行比较，若高于设定的上限或低于设定的下限则控制电机转速进行调节。基于单片机的智能电风扇控制系统图2-2 DS18B20温度计原理图2.2.2 DS18B20的温度处理方法DS18B20直接将测量的温度值转换成数字量递交给单片机。工作时必须严格遵循单总线设备的工作顺序。 表2-1 DS18B20的部分温度值与数字量输出对照表 温度值/数字量输出（二进制） 数字量输出（十六进制） +85100000550H+25.625100010191H+10.1010001000A2H+0.5010000008H000000000H-0.511000FFF8H-10.01101110FF 5EH-25.62501111FF6FH-5510000FC90HXTAL218XTAL119ALE30EA31PSEN29RSTP0.0/AD039P0.1/AD138P0.2/AD237P0.3/AD336P0.4/AD435P0.5/AD534P0.6/AD633P0.7/AD732P1.0 P3.0/RXD10 P3.1/TXD 11 P3.2/INT0 12 P3.3/INT1 13 P3.4/T0 14 P3.7/RD 17 P3.6/WR 16 P3.5/T1 15 P2.7/A15 28 P2.0/A8 21 P2.1/A9 22 P2.2/A10 23 P2.3/A11 24 P2.4/A12 25 P2.5/A13 26 P2.6/A14 27 U1 AT89C51 R1 4k7 R2 4k7 R3 4k7 R4 4k7 R5 4k7 R6 4k7 R7 4k7 R8 4k7 X1 CRYSTAL C1 22p C2 22p Q1 2N2907 Q2 2N2907 U2DS18B20 基于单片机的智能电风扇控制系统 2.3 电机调速及控制模块设计 电机调速是整个控制系统的一个重要方面。
通过控制双向晶闸管的导通角，使输出电压发生变化，从而改变加到电风扇上的输入电压，来调节风扇转速，实现各档风速的无级调速。2.3.1电动机调速原理晶闸管的导通条件是：1）在阳极与阴极之间加正电压；2）在控制极与阴极之间加正触发电压；3）阳极电流IA大于晶闸管的最小维持电流IH。电风扇的风速设置从高到低5、4、3、2、1，每种风速都有一个极限值。在额定电压、额定功率下，以最高转速运行时，要求扇叶最大圆周上的线速度不大于2150m/min。 而线速度可由下式求得为风扇叶片最大圆周上的线速度（m/min），D为风扇内最大顶扫圆直径（mm）；n为电风扇最大转速（r/min）。代入数据可得=1250r/min。又因：取n1=875 r/min。则可得五档转速值：=875r/min又因负载上电压有效值，u1为输入交流电压有效值，α为控制角。解得：=23.5t=1.70ms=46.5t=2.58ms 10070
