D014超声波遥控电风扇调速控制电路的设计

1超声波遥控调速电风扇的设计此文章不内容不全，如有需要请与QQ237513901联系，谢谢！！摘要文章系统介绍了超声波发射/接收控制电路组成、电路工作原理、电路设计、程序设计、产品制作过程。该装置的发射和接收电路均采用超声波传感器来实现，避开了传统的红外编码遥控装置设计思路。该设计集传感技术、电子技术于一体，其有经济、适用、使用方便等特点。主要内容包括具体设计的方案、理论分析、给出了具体的电路图、系统调试及主要技术性能参数并进行了可行性论证。关键词：超声波发射/接收电路;控制电路;译码电路Ultrasoundremotegovernordesignfanstheprogrammerincludespecificdesign,theoreticalanalysis,giventhespecificcircuitdiagram,systemdebuggingandperformanceparametersandthemaintechnicalfeasibilityandfeasibilitystudies.Keyword:ultrasoundlaunch/receptioncircuits、controlcircuits、decodingcircuits.2目录第1章设计思路与方案............................(1)1.1设计思路………………………………………………………(1)1.2方案设计……………………………………………………….(3)1.3方案论证……………………………………………………….(4)第2章单元电路设计…………………………………………………..(5)2.1.传感器设计与选用…………………………………………….(6)2.2超声波发射电路的设计…………………………………….(8)2.3超声波接收电路的设计…………………………………….(9)2.4译码电路的设计…………………………………………….(10)2.5控制电路的设计…………………………………………….(12)2.6电源电路的设计……………………………………………(17)第3章系统组成及工作原理…………………………………………(21)3.1系统组成………………………………………………………(22)3.2系统工作原理…………………………………………………(23)第4章产品制作与调试…………………………………………………(24)4.1PCB板设计………………………………………………………(24)4.2元器件检测与元器件项目表.........................(27)4.3产品安装……………………………………………………(29)4.4产品调试…………………………………………………………(30)总结…………………………………………………………………………….(31)参考文献………………………………………………………………………(32)致谢…………………………………………………………………………….(33)附录1附录2附录3附录4附录53前言如今风扇的用途太多了，比如在库房可以用来排气，在厨房可排油烟。特别是在炎热的夏天，可以给人们带来了一阵阵凉风，使人们在舒适的环境下安心工作。目前风扇种类较多，如落地扇、坐式、壁式、吊式等；从控制方式可分为挡位式、按键式、红外遥控式等，但不管哪种控制方式都有不足之处，比如，按键式作不方便，红外遥控式操作时，发射和接收方位必须对准，否则很难有效控制。随着社会的不断发展、科技的不断进步、人们生活水平的不断提高，先前的产品还存在很多的不足,已经不能再满足人们的需求，那么就迫切要求新产品的问世。为了解决上述问题，本次开发了超声波遥控电风扇调速控制电路的课题,即采用超声波来控制电风扇。超声波遥控电风扇调速控制电路是利用超声波发射器发射的信号通过译码电路，由控制电路来进行有效的功能控制的。该装置与红外遥控传统产品比较具有控制性好、灵敏度高、无需方位准确等特点。4第1章设计思路与方案1.1设计思路随着科学技术的发展，人们生活水平的提高，人们的要求越来越高，在日常生活中已经不满足古老的按键式电风扇。随着人们生活的需要，风扇从简单的按键式控制向遥控自动控制转化。在这种情况下，我们拟定开发了超声波遥控风扇的研究，为人们的生活提供了许多的方便。超声波发射/接收控制电路均采用AT89C2051单片机来实现，在电风扇电路中控制电路主要有调速开关、定时器、电容器和电抗器，电风扇的控制电路的主要功能是调速控制，主要的方法有电抗器调速、抽头调速和电子调速等。遥控电风扇是90年代初期在广东珠江三角洲地区做大量的研发和生产，并有专门的掩模芯片作为主控芯片使用的。该电路既可按照系统默认的定时时间参数自动运行，也可由使用者随时通过按键输入设置新的定时时间参数；在整个定时时间内，既可选择风速的快慢也可以选择风的种类。由于本电路的时钟是对晶振分频后获得的，具有极高的频率稳定性，且延时系统采用数字计数的方式进行，因而对时间的控制精度较高，可有效地避免普通RC延时电路控制时间不准确、不可靠的问题出现。利用红外线来发射的话，存在很多的不足，因为它是利用砷化钾发光二极管来控制的，它所发射出的光波在0.93微米左右。发射和接收红外线也由相应的集成电路来完成，同时，相应的电路比超声波电路复杂，因为在红外线的传播中，它存在灵敏度不高、非得对准等缺陷。因此在这个设计中本人采用了超声波控制技术来控制电路的运行。通过资料显示效果超声波也不错为遥控的首选工具。1.2方案设计方案一：该电路由红外接收放大、解码、自动控制、手动、LED发光管工作状态指5示器、定时关机指使电路组成。此种电风扇是采用全功能红外遥控的电风扇电路，有正常风、自然风、睡眠风三种功能，控制自动摇头、5～75小时的定时关闭功能，并且还有一个独立的夜间微光照明灯，制作容易，使用很方便。电路原理：接收电路如图1，从电路图中我们可以看出，其核心部件就是一个具有红外接收放大、解码、自动控制、手动操作、LED发光管工作状态指示、定时关机指示设定于一体的集成电路。使得该电路外围元件较少，且十分简单、安装方便。220v经F、D1、R1、R2降压限流。由D2、D3、C2、D4稳压形成＋5V的直流提供给IC1(BA8206)的脚、脚和红外接收头(AX889W)。红外接收头的2脚将红外接收头的信号输送到IC1的2脚，经解码后去控制各种动作。每次功能的操作都由HD(22mm压电蜂鸣片)发出声响以提醒操作,印刷电路板本文从略。操作说明：A1～A5分别为接收板上的手动微型轻触开关，A1为关机开关，它能切断风扇功能、摇头和已经设定的5～75小时关机时间，并能记忆关机前的运行方式，但定时方式和睡眠方式不被记忆，不能控制彩灯的开、关。A2为定时关机的设定开关，每按动一次可分别设定0、5、1、2、4小时的累计定时，并由相对应的发光二极管指示时间的进度，最大可设定为75小时。A3为开机和风扇速度调整开关。A4为风扇摇头开关。A5为彩灯开关，它的开、关是不受A3开关控制而独立操作的。全功能红外遥控电风扇系统组成方框图如图1.1所示。图1.1红外线发射电路方框图主令控制器微处理器红外发射电路6图1.2红外线接收控制部分方框图方案二：该系统由超声波发射电路、超声波接收电路、译码电路、控制电路、风扇和电源电路五部分组成。它的系统原理为:由接收电路接收信号，通过译码，然后由控制电路达到所需功能控制的目的。此方案采用超声波遥控技术指标，工作性能较好，它不但在技术上性能好，经济上比较合理，而且操作方便，易于实现。考虑它的经济性、可行性，决定采用以下方案。系统设计方框图如图1.3所示：图1.3超声波遥控电风扇调速控制电路设计系统方框图红外接收电路微处理器风扇控制电路风扇71.3方案论证方案一利用红外线来发射的话，存在很多的不足，因为它是利用砷化钾发光二极管来控制的，它所发射出的光波在0.93微米左右。发射和接收红外线也由相应的集成电路来完成，同时，相应的电路比超声波电路复杂，因为在红外线的传播中，它存在灵敏度不高、非得对准等缺陷。方案二采用超声波遥控技术指标，工作性能较好，在技术上性能好，经济上比较合理，操作方便，易于实现。考虑它的经济性、可行性，此方案在各方面都有其优势。通过上述方案一和方案二论证比较，决定选择方案二作为本设计论证。8第2章单元电路设计2.1传感器的设计选用2.1.1超声波的概述超声波的用途广泛，比如可以借助超声波强大的能量，把人体内的结石击碎，即超声波体外碎石治疗，避免了外科手术；还可以帮助金属零件、贵重首饰、玻璃和陶瓷制品除垢；超声波的另一个主要应用就是“声纳”。在一些重要性能上，如确定目标方位的精确度、抗干扰的能力等都远优于现代的无线电定位器，还可以用超声波探测金属、陶瓷混凝土制品的内部结构，各种焊接结构、紧固结构的质量检查，甚至水库大坝，检查内部是否有气泡、空洞和裂纹；超声波与计算机的信息处理技术相结合，可以让超声波像光一样的被成像，即超声波成像技术等等。本课题即采用超声波技术来控制电风扇，如今各种特设功能的电风扇可谓五花八门，各种附加的新功能，彰显了个性，也在无形中提高了电风扇的档次。在外观和功能上都更追求个性化，塔式气流扇尊贵典雅，卡通台扇娇巧可爱，而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能，也被众多的遥控电风扇厂家拿来做文章，并在此基础上增加了照明、驱蚊等更多的实用功能，但是超声波还存在很多的不足，比如发射的距离短等等，那么随着数字化技术的发展，要解决这些不足，超声波技术就应该趋于模块化。2.1.2传感器的作用及组成（1）传感器的作用能把被测物理量、化学量或生物量转换为与之有确定对应关系的电量输出装置称为传感器。传感器是一种能把特定的被测量信息按一定规律转换成某种可用信号输出的器件或装置。在这里我们是用传感器把人体的温度信号转换为最易于处理和便于传输的电信号。（2）传感器的分类用于测量与控制的传感器种类繁多。一个被测量，可以用不同的传感器来测量；而同一原理的传感器，通常又可以测量多种非电量。因此传感器的分类很多。9传感器一般都是根据物理学、化学、生物学等特性、规律和效应设计而成的。因此，各类传感器的工作原理不同，传感器大体上可分为物理型、化学型及生物型三类。（3）传感器的组成传感器一般由敏感元件、传感元件、测量电路、和辅助电源四部分组成，如图4所示。图2.1传感器组成方框图2.1.3超声波传感器的原理超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面。以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标被测测量电路敏感元件传感元件非电量电量辅助电源10包括：（1）工作频率：工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。（2）工作温度：由于压电材料的居里点一般比较高，特别是诊断用超声波探头，其使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。