分析教室灯光风扇节能型控制器的设计

【摘要】本设计采用了单片机应用于教室灯光和风扇的控制，同时运用了单片机控制技术、无级调速技术、温度传感技术等多种技术，真正实现了智能控制。智能电风扇的控制核心为单片机，它既可以提高电风扇的性能，也更容易操控。通过单片机系统采集温度，实现电风扇的自动调速，控制方便、组态简单、灵活性大，能大幅提高被控温度的技术系数，增强对电风扇的智能化控制，有效减少教室照明电能的浪费。学校教室开放式的管理模式很造成电灯常开，风扇长转等种种浪费现象。学校教室内的电灯电扇数量巨大且使用时间长，因此它们在整个学校的用电量中占据很大比例。教室内的节能控制只靠人工完成，效果很不理想。白动节能控制也有很多问题：如通过建设专用的控制网络，那么管理的建设和管理成本高；如用人体感应集成电路设计节能控制器，对运动少，静止多的学生检测准确度低，它原本是应用于运动之中的。针对以上问题，本文结合教室电灯风扇的特点，设计了智能电灯电风扇控制系统。采用单片机对电风扇机型定时控制，能白由控制风扇的工作时间。用单片机系统采集温度，可实现自动调速，并且产生了新的开灯操作步骤，可延时控制信号检测时间，控制方便、简单灵活、功能强大，而且不需改变原有的墙内线路，节约安装成本，减少人工劳动，对电灯和风扇此电风扇智能控制器由MCU,键盘输入和LCD显示，电灯驱动，电机控制与驱动，蜂鸣器报警，环境1.MCU,它是整个控制系统的核心，使用的是ARM公司的32位内核单片机。2.键盘输入和LCD显示的功能主要是实现人机信息交互的接口部分。3.通过检测环境温度来调节风速大小，实现环境DS18820数字温度传感器芯片反映器件的温度值是通过9位数字量的形式来实现的。它通过一个单线接口发送信息或接受信息，因此一条连接线(加上地线)即可连接中央微处理器和该数字温度传感器，线路连接十分方便。数据线本身可以满足用语读写和温度转换所需要的电源，外部电源完全是多余的。它可以直接将模拟温度信号转化为数字信号，让电路更加简单易控，有效提高了电路的运行质量。(二)调速方式单片机采用PWM脉冲调制方式控制小型直流电机来控制速度。PWM是通过控制固定电压的直流电源开矣频率，从而改变负载两端的电压，进而达到控制要求的一种电压调整方法。PWM的应用范围很广，由它控制的调整系统接通和断开电源都有固定频率，时间的长短可随意控制。电动机的转速有一定的规律，改变直流电机电枢上电压的”占空比”可改变平均压的大小。在脉冲作用下，当电机通电时，速度增加；反之，速度减少。设电机始终接通电源时，电机转速最大为Vmax,设占空比为D=tl/T,则电机的平均速度是电机的平均速度；Vmax-电机从公式可看出，改变占空比直接影响着电机平均速度，但实际上两者并不是严格的线性矣系，只是近似而己。LCD12832中文液晶显示器以及多参数键盘输入编程方法，有很多优点，低价实用、简单灵活、功能强大、修改方便，在冬眠模式下还可以省电。(三)电灯控制电灯控制的基本流程：1.开灯：开灯操作方式发生了变化，必须在3秒内按两次开矣才能点亮灯具。假如断电时忘记矣灯也不会浪费电能。2.矣灯提7K:在矣灯前有一分钟的提25音，频率为3千赫兹，音量有足够的强度。3.延时信号检测：在提7K音的间隙中检测延时信号，如果有人在教室学习，则自动延时2小时；如果没有，则执行矣灯命令，矣灯后不再检测音频信号。(四)继电器控制电路时QI和Q2截止，继电器断开，灯不亮；当第二次开矢合上时，微控制器被送入中断信号，后动中断程序两组继电器吸合，灯亮。三、系统软件设计(一)软件子模块设计本部分功能主要有以下几个方而：1键盘操作模块：键盘设计为4X4小键盘，按键功能分配。当电风扇工作在温控模式下时，只能使用定时功能按键，其他按键功能均失效；当电风扇工作在非温控模式时，全开被按下，则电风扇均打开，且风速为5级；全开未被按下，1开或2开被按下时，相应的风扇打开，且风速为5级；当电风扇工作在初始状态时，级风速为5级，若想设定风速等级，按一次“加”按键，预设级加1,按一次“减”按键，预设等级减1,按下输入OK键则电风扇按预设等级工作，若未按下输入OK键，则输入无当定时开矣被按下时，电风扇以定时模式开始工作，定时时间为30分钟，此时每多按下一次键，定时当响起矣灯提示音时，按下电灯延时按钮，可延时2小时矣灯。(2)键盘程序的一般编写方法过程中会产生抖动，这必须消除。键盘是由若干按键构成的，如何判断使用者的按键呢?这就要通过判键得到键值。MCU知道了是哪一个按键按下了之后是不是就该退出呢?如果这时退出，而按键还没有松开，则MCU又知道了有按键按下，又去消除抖动，再判断是哪个按键按下，如果还没有松开，则又被认为有按键按下，本来按了一次按键，而系统则认为你按了很多次按键。所以得到键值之后，还有一件事情就是等待按下按键的松开(注意一点：如果系统中使用了看门狗，则在这里请不断地清空看门狗，因为如果使用者一直很长时间按着键，则看门狗超时、系统复位)。A消除按键抖动(如果使用硬件，则可略);(二)电机调速模块电机的转速由PWM调制方式控制。单片机的定时器能产生不同频率的PWM波，操作时只需设置定1.时钟源作为定时器A的时钟，不分频；3.选择增计数工作模式；4.输出模式选择；PWM的占空比。本文设计了以单片机为主控核心的智能化节能控制器，主要目的是应对高校教室电灯以及风扇造成的电资源浪费现象。电风扇可以通过检测室温产生对应PWM波来改变转速，也