1、I摘要本设计主要介绍了一种智能电风扇的设计方案。该系统以单片机为核心，应用 Motorola 的电场传感器 MC33794 和加速度 MNA1260D，为风扇提供了多方位的保护，也为用户提供了更智能化的管理。本设计采用的温度智能控制，使风扇可以感知环境的温度，以调节风扇的转速，达到更好的工作效果。用户可以选择这种智能调速的方式，也可以选择手动设定方式来控制转速。当选择手动设定方式时，该功能不发挥作用。智能照明功能，在晚间当，用户接近风扇时候，风扇能够探测到人体的接近，从而启动微光照明，方便用户操作并避免用户和风扇或其他物体发生不必要的碰撞。而定时工作功能可以让用户自己定制风扇工作时间的长短，以
2、提供更人性化的服务。液晶显示功能使用液晶屏显示当前室温度，风扇的转速，风扇的工作模式，当前时间，风扇工作时间等参数，美观大方。关键词：智能，电风扇，电场传感器，加速度，接近检测IIABSTRACTThis design mainly introduced one kind of intelligent electric fan design proposal. This system take the monolithic integrated circuit as a core, applies Motorola electric field sensor MC33794 and accel
3、eration MNA1260D, has provided the multi- positions protection for the ventilator, also has provided a more intellectualized management for the user.This design uses the temperature intelligence control, enables the ventilator to be possible the sensation environment temperature, by adjusts the vent
4、ilator the rotational speed, achieves the better work effect. The user may choose this kind of intelligent velocity modulation the way, also may choose the manual hypothesis way to control the rotational speed. When chooses the manual hypothesis way, this function does not play the role. The intelli
5、gent illumination function, works as in the evening, the user approaches ventilator time, the ventilator can survey to human body approaching, thus the start glimmer illumination, the convenient user operates and avoids the user and the ventilator or other objects has the nonessential collision. But
6、 fixed time works the function to be possible to let user have custom-made the ventilator operating time operating time the length, by provides the personal service. The liquid crystal display function use liquid crystal screen demonstrates the current room temperature, the ventilator rotational spe
7、ed, the ventilator working pattern, current time, parameter and so on ventilator operating time operating time, elegant appearance.Key word: intelligent, electric fan, electric field sensor, accelerationIII目录摘要 .IABSTRACT.II1 绪言 .1.1 课题背景 .1.2 课题研究的目的和意义 .2 系统设计方案的研究 .2.1 系统的控制特点与性能要求 .2.2 系统概述 .3 硬
8、件设计 .3.1 Motorola 单片机 MC68HC908AP64 简介 .3.2MC33794 控制模块 .3.3 倾倒检测电路（MMA1260D） .3.4 串口模拟通信电路 .3.5 定时器电路 .3.6 红外收/发电路 .3.7 电机控制电路 .3.8 温度探测电路 .3.8.1 关于传感器 .3.8.2 温度传感器 DS18B20.4 软件设计 .4.1 综述 .4.1.1 硬件层： .4.1.2 硬件驱动层： .4.1.3 软件驱动层 .4.1.4 应用层： .4.2 软件总体流程描述 .4.3 软件子模块 .4.3.1 MC33794 软件模块 .4.3.2 NMA1260D
9、 模块 .4.3.3 电机控制模块 .4.3.4 人机接口 .4.3.5 红外接收模块 .IV5 总结与展 望 .致谢 .参 考 文 献 .附 录 .1 绪言本章主要阐述了智能电风扇的研究背景，现状，发展方向，明确的指出了制作智能电风扇所用到的元器件，以及各个元器件的功能描述。1.1 课题背景电风扇在我国，是 80 年代开始兴起的一种小型的家用电器，刚开始它的功能单一，而且耗电量大。随着技术的不断更新，它的功能更加强大，更加趋于人性化。 作为一种老式的家电，电风扇具有价格便宜，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，电风作为扇作为一个成熟的家电行业的一员，尤其在中小城市，以及乡
10、村将来一段时间内仍然会占有市场大部分份额。面临庞大的市场需要的同时，也要提高电风扇的市场竞争力。使之在技术含量上有所提高，应使风扇不仅功能多样，操作简便，而且更加安全可靠。本设计采用了单片机作为该智能电风扇系统的核心部分。在国际市场上，单片机产品的类型很多。其中 Intel 公司的产品比较领先和占有较大销售份额。在我国 Intel 公司 MCS-48 系列， MCS-51 系列，MCS-96系列的各种机型用得最多，占主流地位。随着大规模集成电路技术的演进，单片机的性能仍在快速提高。其生产工艺经历了 PMOS，NMOS，HMOS，CMOS 等各个阶段，正朝 CHMOS（高速型 CMOS）工艺的方
11、向发展并继续提高集成度；增大 RAM，ROM 容量；增多功能模块；提高速度；降低功耗。单片机的特点:单片机芯片的集成度很高，它将微型计算机的主要不见都集成在一块芯片上，具有下列特点：1.体积小，重量轻，价格便宜，耗电少。2.根据工控环境要求设计，且许多功能部件集成在芯片内部，其信号通道受外界影响小，故可靠性高，抗干扰性能优于采用一般的 CPU。3.控制功能强，运行速度快。其结构组成与指令系统都着重满足工控要求。有极丰富的条件分支转移指令，有很强的位处理功能和 I/O 口逻辑操作功能.4.片内存储器的容量不可能很大；引脚也嫌少，I/O 引脚常不够用，且兼第二功能以至第三功能。但存储器和 I/O
12、接口都易于扩展。人类社会已经进入信息时代，人民的社会活动主要依靠对信息资源的开发及获取，传输与处理。传感器处于研究对象与测试系统的借口位置，即检测与控制系统之首。因此，传感器成为感知，获取与检测信息的窗口，一切科学研究与自动化生产过程要获取的信息，都要通过 获取并通过它转换为容易传输与处理的电信号。所以传感器的作用与地位就特别重要了。若将计算机比喻为人的大脑，那么传感器就可以比喻为人的感觉器官了。可以设想，没有功能正常而完美的感觉器官，不能迅速而准确的采集与转换欲获得的外界信息，纵有再好的大脑也无法发挥其应有的作用。科学技术越发达，自动化程度越高，对传感器的依赖性就越大。所以，20 世纪 80
13、 年代以来，世界各国都将传感器技术列为重点发展的高技术，备受重视。1.2 课题研究的目的和意义面临庞大的市场需要，需要提高电风扇的市场竞争力。使之在技术含量上有所提高，应使风扇不仅功能多样，操作简便，而且更加安全可靠。为此，在将要走出大学校门，撰写毕业论文之计，我选择了智能电风扇作为我的毕业设计的研究课题。大学学习期间，分别学习了单片微机原理及其应用 ，传感器检测及应用技术等课程，对单片机有一定的了解，特别是 MCS-51系列的单片机的特点及其应用非常熟悉；而对于传感器的一些应用也略知一二。所以，在设计智能电风扇的时候，给电风扇赋予了更多人性化的设计，如安全保护，倾倒保护，智能照明等功能，使电
14、风扇更加人性化，相信其丰富的功能，人性化的设计将大大提高电风扇的市场竞争力。而且最主要的是通过智能的控制使得科技的应用深入生活中,让广大的人民能享受到科技带来的方便.2 系统设计方案的研究 2.1 系统的控制特点与性能要求本设计主要目的是使普通的电风扇的功能更加强大，使操作简单化，智能化，主要实现以下几个部分的功能：1.温度控制功能：电风扇可以感知环境温度，以调节风扇 的转速，达到更好的工作效果。用户可以选择这种智能的调速方式，也可以选择手动设定方式来控制转速。当选择手动设定方式时，该功能不发挥作用。2.智能照明功能：在晚间，当用户接近风扇时，风扇能够探测到人体的接近，从而启动微光照明，方便用
15、户操作并避免用户和风扇或其他物体 发生不必要的碰撞。3.定时工作功能：该定时功能可以让自己制定风扇工作时间的长短，以提供更人性化的服务。2.2 系统概述智能电风扇主要由 MCU，接近检测，倾倒检测，温度检测 人机接口等主要部分组成：1.MCU 使用 Motorola 的 8 位单片机 MC68HC908AP64。2.接近检测模块使用 Motorola 的电场传感器 MC33794，利用电场成像技术实现对人体的检测。3.温度检测模块使用 DS18B20,主要用来监测室温和电机温度.4.人机接口包括键盘模块和 LCD 显示模块,实现电风扇与用户的信息交互.其系统框图如图所示：图 2.1 智能电风扇
16、系统框图3 硬件设计本设计对智能电风扇的控制，主要采用的是 Motorola 的 8 位单片机MC68HC908AP64 和温度传感器，加速度传感器。3.1 Motorola 单片机 MC68HC908AP64 简介Motorola 单片机 MC68HC908AP64在电风扇开发领域，很多业界采用的都是专用的风扇控制芯片，虽然它实现简单，但是跟我们所要设计的智能电风扇相比，其计算能力就相差甚远了。在认真分析了功能需求和成本限制的基础上，我们决定选用 Motorola 单片机MC68HC908AP64 作为本系统的核心控制部分，它具有以下特点：1. 较高的 8MHZ 总线频率。2. 丰富的片内资
17、源：2K 片内 RAM，62K 片内 FLASH。3. 2 路 16 位，双通道的时钟接口模块。4. 串行通信接口模块，用于跟电场传感器 MC33794 进行串行通信。5. 串行外设接口，外接一 74HC164 串转并转换芯片，与液晶屏连接。6. 8 通道 10 位的 A/D 数模转换器。7. 8 位键盘唤醒口：用于跟小键盘连接，对系统进行设置，控制电扇。图3.1 AP64 核心电路3.2 MC33794 控制模块MC33794 控制模块的控制芯片选用的是 MC68HC908QY4，在保证了对MC33794 很好的控制的同时，有效的控制了成本。1.由于 MC33794 可以为外部电路提供 5V
18、 的电压，所以整个控制模块只要一个 12V 的电压电源即可。2.MC33794 是通过对外发射低频的纯正的正弦波来实现电场成像的连接在R-OSC 引脚上调整电阻可以对正弦波的频率进行调整，以达到最优。3.控制芯片 MC68HC908QY4 通过串口与主控模块通信，采用双通道RS232 电平转换芯片，通过 PTA0 引脚来实现数据的串口模拟收发。有关电场感应器件 MC33794Motorola 公司提供可产生及检测低水平电场和功率并支持微控制器（MCU）的集成电路（IC）电场成像器件 IC（MC33794） 。设计工程师在需要非接触探测和三维（3D）电场成像的嵌入式系统中使用 MC33794，可
19、减少系统所需器件和成本。这款 IC 支持微控制器及 9 个简单的电极。这些电极均可独立使用，提供在微弱电场中物体的尺寸和位置等信息。以前为了实现相同功能需要使用许多分立器件，MC33794 是为了替代这些分立器件而设计的。这款 IC 的应用目标包括电器、机器、汽车安全系统和使用人体感应触摸板输入作为用户接口的任何产品或者系统.MC33794 的工作原理如图 3.2.1 所示。正弦波生成器与外接负载电阻配合产生 120kHz 的纯正弦波，当电极的电场发生变化时，相应的电容值发生改变，测得的电压与 1/C 成比例，即电容增加检测的电压减小。图 3.2.1 中的检波器和低通滤波器均在 MC33794片内，使用时只需接 10nF 电容。图 3.2.1 MC33794 的内部结构
