基于AT89C51的无线温控电风扇调速器的设计(3)

+5V U6 VDD DQ GND R6 PIAI

温度传感器DS18B20 电路

接其它的一线装置 UP P3.3 DS18B20 +3V~+5.5V 4.7K GND o VVDD 外接电源+3V~+5.5V DS18B20与微处理器的连接图

温度值/℃ 数字输出（二进制） 数字输出（十六进制） +125 0000 0111 1101 0000 07D0H

+85 0000 0101 0101 0000 0550H +25.625 0000 0001 1001 0001 0191H +10.125 0000 0000 1010 0010 00A2H +0.5 0000 0000 0000 1000 0008H 0 0000 0000 0000 0000 0000H -0.5 1111 1111 1111 1000 FFF8H -10.125 1111 1111 0110 1110 FF5EH -25.625 1111 1111 0110 1111 FF6FH -55 1111 1100 1001 0000 FC90H

部分温度值与DS18B20输出的数字量对照表

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3.3 电机调速电路

电机调速是整个控制装置中的一个相当重要的方面。通过控制改变双向可控硅的导通角，使输出端电压发生改变，从而使施加在电风扇的输入电压发生改变，以调节风扇的转速，实现各档位风速的无级调速。 3.3.1 电机调速原理

双向可控硅的导通条件如下： (1）阳-阴极间加正向电压；

(2）控制极-阴极间加正向触发电压；

(3）阳极电流IA 大于可控硅的最小维持电流IH。

电风扇的风速从高到低设为5、4、3、2、1档，每档风速都有一个限定值。在额定电压、额定功率下，以最高转速运转时，要求风叶最大圆周上的线速度不大于2150m/min。且线速度可由下列公式求得

V=πDn×103 （1）

式（1）中，V为扇叶最大圆周上的线速度(m/min),D为扇中的最大顶端扫出圆的直径(mm)，n为电风扇的最高转速(r/min)。

代入数据求得n5≤1555r/min,取n5=1250 r/min.又因为：

调速比?最低调速档的转速?100%?70%

最高调速档的转速取n1=875r/min。则可得出五个档位的转速值：

n1=875r/min，n2=980r/min，n3=1063r/min，n4=1150 r/min，n5=1250r/min 又由于负载上电压的有效值

???sin2??u0=u1?????2??? （2）

式（2）中，u1为输入交流电压的有效值，α为控制角。解得： (1)当α5=0°时，t=0ms； (2)当α4=23.5°时，t=1.70ms； (3)当α3=46.5°时，t=2.58ms； (4)当α2=61.5°时，t=3.43ms； (5)当α1=76.5°时，t=4.30ms。

上述计算出的是控制角和触发时间，当检测到过零点时，按照所求得的触发时间延时发脉

冲，便可实现预期转速

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3.3.2 电机控制模块设计

本模块电路中采用了过零双向可控硅型光耦MOC3041M ,集光电隔离、过零检测、过零触发等功能于一身,避免了输入输出通道同时控制双向可控硅触发的缺陷, 简化了输出通道隔离2驱动电路的结构。所设计的可控硅触发电路原理图见图3。其中RL即为电机负载，其工作原理是:单片机响应用户的参数设置, 在I/ O 口输出一个高电平, 经反向器反向后, 送出一个低电平,使光电耦合器导通, 同时触发双向可控硅, 使工作电路导通工作。给定时间内,负载得到的功率为:

nUI (3) N式中: P 为负载得到的功率（ kW）; n 为给定时间内可控硅导通的正弦波个数; N 为给

P?定时间内交流正弦波的总个数; U为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电压有效值（V）; I 为可控硅在一个电源周期全导通时所对应的电流有效值（A）。由式(3) 可知,当U , I , N 为定值时, 只要改变n 值的大小即可控制功率的输出,从而达到调节电机转速的目的

电机控制原理图

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3.4 遥控电路设计

3.4.1发射电路

遥控发射器专用芯片很多，根据编码格式可以分成两大类，这里我们以运用比较广泛，解码比较容易的一类来加以说明，现以日本的NEC的uPD121G组成发射电路为例说明编码原理。当发射前按下按键后，即有遥控码发出，所按的键不同遥控编码也不同。这种遥控码具有以下特征：

（1）、采用脉宽调制的串行码，以脉宽为0.56ms、周期为1.125ms的组合表示二进制的“0”；以脉宽为0.565ms、周期为2.25ms的组合表示二进制的“1”。

“0”、“1”组成的32位二进制码经过38KHz的载频进行二次调制以提高发射效率，达到降低电源功耗的目的。然后再通过红外线发射二极管发射。

（2）、遥控编码是连续发32位二进制码组，其中前16为为用户识别码，能区别不同的电气设备，防止不同机种遥控码互相干扰。该芯片的用户识别码固定为十六进制0FFH，后16位为8位操作码（功能码）及其反码。

遥控器在按键按下后，周期性地发出同一种32位二进制码，周期约为108ms，一组码本身的持续时间随它包含的二进制的“0”和“1”的个数不同而不同，大约在45～63ms之间。

（3）、其相关波形图如下：

遥控发射电路

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3.4.2接收电路

HS0038接收原理：红外线接收是把遥控器发送的数据（已调信号）转换成一定格式的控制指令脉冲（调制信号。基带信号），是完成红外线的接收、放大、解调，还原成发射格式（高、低电位刚好相反）的脉冲信号。这些工作通常有一体化的接收头来完成，输出TTL兼容电平。最后通过解码脉冲信号转换成数据，从而实现数据的传输。如果相邻的两个中断间隔的数据长度0. 56ms，说明接收到的是“0”；时间长度是1.12ms则为“1”。因此，脉冲电平的每一次挑拨都会形成一次中断，在中断服务子程序中即可实现一次性兑一连串连续波形的测量，在测量后对0和1的歌数据统计从而测出控制指令的功能。 接收解码方式：解码的关键是如何识别“0”，和“1”，从位 的定义我们可以发现“0”，“1”均以0.56的低电平开始，不同的是高电平的宽度不同区别“0”和“1”，如果从0.56ms低电平过后，开始延时,0.56ms以后，若读到的电平为低，说明该位位“0”，反之则为“1”，未来可靠其间，压缩必须比0.56ms长些，但又不能超过0.12ms，否则如果该位位“0”，读到的意思下一位的高电平，因此取（1.12ms+0.56ms）/2=0.84ms最为可靠，一般取0.84左右均可。根据码的格式，应该等待9ms的起始码和4.5ms的结果码完成后才能读码。中断接收时子程序首先读取T0定时器的长度，如果是0.56ms就认为是“0”，将其存入缓冲区并且计数器加一，如果是1.68ms就认为是“1”，将其存入缓冲区并且计时器加一。如果计时器值为32时，就接收结束标志位并且计数器清0，如果计时器值不为32时，就认为接收误码，计时器也将清0，传输重新等待读取红外信号。

红外遥控接收电路如图下图所示。红外信号由通用红外接收器BA5302完成前置放大、载波选频、脉冲解调。当有红外脉冲信号到来时，BA5302输出低电平，经Q1反相后，作用于解码电路SM5302C的DI端（HP/CP端）输出相应的控制信号。SM5032C的HP1～HP6端输出持续电平信号。当按下发射器K1～K5任一键时，SM5032C相应HP端输出持续高电平。松开发射键，则输出低电平。CP1、CP2端为反相电平输出端（自锁）。当松下发射器K7键时，SM5032C相应CP端输出电平翻转，即“1”变为“0”或“0”变为“1”。每按一次，输出电平即翻转一次。

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