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。

　　【关键词】智能控制;电风扇;电灯;节能

　　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，对电灯和风扇真正实现智能化节能控制。

　　一、系统的总体结构

　　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，环境温度检测及自动调速等部分组成：

　　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，实现环境温度检测及风速的自动调控，智能化控制电风扇。

　　4.扇的功能输出由电灯、电机控制与驱风完成，电灯和风扇的开关、定时由单片机控制。

　　二、主要模块电路

　　(一)温度检测电路

　　温度传感器使用的是DS18820数字温度传感器，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关频率，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，则电机的平均速度为：Vd=Vmax*D。Vd是电机的平均速度;Vmax--电机全通电时的最大速度;D=tl/T--占空比。

　　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关系，只是近似而己。

　　显示电路采用LCD12832液晶屏，单片机控制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秒内按两次开关才能点亮灯具。假如断电时忘记关灯也不会浪费电能。

　　2.关灯提示：在关灯前有一分钟的提示音，频率为3千赫兹，音量有足够的强度。