基于89C52单片机的家用风扇控制器设计及实现

刘康玲 隆金波 陈学

摘要：设计了一种基于89C52单片机的家用风扇控制器，该控制器涵盖有四个主要功能模块：风速设置、类型设置、停止设置、无极调速。而且不同功能模块中可以实现灵活自由的转换，通过延时函数实现防抖动技术。该控制器设计灵活，功能丰富，弥补了当前家庭广泛使用的电风扇存在的不足，实现了自动控制，具有深远的设计意义。

关键词：89C52单片机；家用风扇；自动控制

引言

家用电扇是一种利用电动机驱动扇叶旋转，来达到使空气加速流通的家用电器，主要用于清凉解暑和流通空气。广泛用于家庭、办公室、商店、医院和宾馆等场所。电扇主要由扇头、风叶、网罩和控制装置等部件组成。扇头包括电动机、前后端盖和摇头送风机构等。家用电扇是生活中常见普遍的系统，然而，传统的家用电扇不具备自动转速的功能，人们需要手动调节电风扇的转速，以达到舒适的风流量。因此，对家用风扇的功能不断进行改进和优化，本设计可以智能控制风速，有利于提高人们的生活水平，且有利于能源环保。

1 系统总体设计

本设计主要是用步进电机的控制来模拟家用风扇控制器，其原理结构如图1。其控制核心是89C52单片机，该控制器涵盖有四个主要功能模块：风速设置、类型设置、停止设置、无极调速。而且不同功能模块中可以实现灵活自由的转换。

上图的按键控制对应于四个按键，分别用来控制风速，风的类型，电机的运转，停止。按“风速”键，其状态由“弱”→“中”→“强” →“弱” ……往复循环改变，每按一下按钮改变一次；按“类型”键，其状态由“正常”→“睡眠”→“自然”→“正常” …… 往复循环改变；其中，风速的弱、中、强对应于电扇的转动由慢到快。其中驱动电路如图2，系统电路如图3。

2 核心芯片简介

本设计使用STC89C52芯片，配合实验室的实验板电路，11.0592MHz晶振，8个LED指示灯，P0与P1端口带有拉高电阻可作I/O接口。STC89C52芯片自身是一个最小系统，不需要任何扩展，比较适合于家电消费产品以及一个简单的控制系统中。它携带的RAM和ROM已满足本设计的使用，配合软硬件设计，可以实现家用电扇所需的功能。且由于其价格低廉，能够节约成本。

3 详细设计

本设计是使8253通道0输出定时信号申请中断， 8253的定时时间决定了电机在睡眠和自然状态时的停转时间。电机的停转则是通过单片机的端口输出高低电平来继续或暂停8253通道0的计数从而控制中断申请来实现的。芯片输出接驱动电路输入，通过控制输出PWM波的占空比调整风扇转速，控制高低电平的调整风扇的风类，即转与停。

控制系统分四个功能模块，分别是风速设置、类型设置、停止设置、无极调速键。设计思路如下。

3.1 防抖动功能

以循环扫描方式读键盘，通过延时函数防抖动，再用while循环等待按钮松开，通过设置判断改变标志变量。

3.2 调速功能

方法一：由于52单片机无法产生PWM波，所以需要软件模拟，本设计通过定时器实现一定占空比的PWM波模拟。为定时器设初值为一基本量，利用定义的其他变量循环计数倍增这一基本量，以改变输出电平的占空比。无级调速只是通过读按钮+延时对占空比进行缓慢改变。

方法二：根据赋给计数器的计数初值，我们可以计算出步进电机各相脉宽信号的频率和电机转速，也可以反过来根据对电机转速要求，计算并调整计算初值。本设计采用的是8253的0号计数器和方波产生方式，输入时钟为f=46875hz，设计数初值为n，要求转速为0.25转/秒，对四相步进电机而言即为5步/秒，则有：

n=f/5=46875/5=9375（1）

反过来，当计数器初值确定时，决定了电机的转速，如计数初值为625时，有电机转速为1步每秒（本设计中的慢风速）；当计数初值为125时，电机转速为375步每秒（本设计中的快快速）。具体设置初值及风速见表1。

3.3 类型选择

主要是采用定时器来实现停转时间，当工作在自然状态和睡眠状态时，开启定时器开始计时，通过初始化定时器时设置初值，用来控制停转的时间，若计时结束则关闭定时器。

4 结束语

针对当前家庭广泛使用的家用电扇存在的不足，本文设计了简易可行，造价低廉，功能丰富的一款自动控制家用电扇，市场性很好。

参考文献

[1]周荷琴.微型计算机原理与接口技术.合肥：中国科学技术大学出版社，2004.12

[2]DVCC-DJ4电机控制机电一体化实验仪使用说明书.浙江:启东计算机厂有限公司，2006

[3]51单片机C语言教程.电子工业出版社，2009.1