開題報告

電氣工程及自動化

基于單片機的風扇速度控制設計

一、綜述本課題國內外研究動態，說明選題的依據和意義

單片機因其體積小，抗干擾能力強、而且使用靈活方便，成本低等特點，它的應用范圍非常廣泛，尤其是他強大的面向控制能力，已深入工業控制、軍事裝置、家用電器等各個領域，應用前景十分廣闊。單片機按照應用的系統結構不同，可分為總線方式和非總線方式。采用總線方式的應用系統多屬于較復雜的系統，比如智能儀表、工控系統、檢測系統等。非總線方式的應用系統多屬于小型控制。按照應用范圍的不同，可分為通用型和專用型。

目前我國普遍采用4位、8位或16位，對于單片機還處于低檔的應用，而對于那些宏單片機、DSP等高檔的應用還是空白。而國外很多公司都推出了自己的單片機系列，如Intel公司推出的MCS-96/196系列，Rockwell公司的6501、6502，日立公司的H8/3048系列等。目前單片機的應用領域有以下四大領域：一是家用電器業。單片機個傳統的機械產品結合，構成新型的機、電、儀一體化產品，如洗衣機、電腦空調機等。二是通訊行業。最有代表性的就是手機。三是智能儀表應用。單片機的體積小、成本低、控制力強等特點，使儀器儀表重量大大減輕，又有很高的性價比，如數字式RLC測量儀。四的在計算機外設中的應用。如在接口中采用單片機進行控制管理、數據采集、多路分配管理等。

我國在將來很長的一段時間里，8位單片機還將是主流產品，因為8位單片機很好用，有豐富的功能，現在無論是國內還是國外，都還是以8位為主。4位單片機由于功耗較低，在國內也有一定的市場比例。目前世界各國的單片機發展各有不同。美國單片機的發展趨勢主要是從8位到16位和DSP過度，歐洲等國家單片機主要應用于工業，因此仍以8位為主，主要以功能和運行速度的發展為主。我國對于單片機的需要目前主要是家電類等消費品為主，8位單片機有很大的市場分額和發展空間。國內也急需這方面的人才。

盡管單片機的發展迅速，其發展方向不外忽以下幾點：一是微型單片化。現在的產品普遍向小型化、輕型化發展，就需要單片機在在原有的多功能、低功耗的前提下，集成更多的元件，如看門狗（Watchdog）、LCD控制器等。隨著半導體技術的發展，片上系統（SOC）的發展前景很好。二是低功耗CMOS化。現在單片機的功耗普遍在100mW左右，許多生產廠家采用CMOS工藝，使單片機更適合在電池供電場合，今后也是單片機發展的主要趨勢之一。三是大容量、高性能化。隨著CPU的發展，單片機的處理數據能力大大提高，內部時序也加以改善，ROM的存儲容量也大大提高，又加入了低噪聲技術，加強了中斷、定時控制。四是在接口方向的發展。現在許多新型單片機的接口，從類型和數量上有了很大的發展，如有些可以直接驅動液晶顯示管LCD、有些可以直接輸出大電流和高電壓等。

21世紀是“數字化”的時代，單片機的發展有著翻天覆地的變化，各種型號、功能的單片機應用于人們生產和生活中的各個領域。單片機的發展逐漸取代了由傳統模擬電路作為電機的控制器，因此單片機在家電方面的應用已經十分普遍，比如電風扇、洗衣機、空調等。+電動機是將電能轉換成機械能的機電裝置。1821年英國科學家法拉第首先提出電動機原理。1834年，德國的雅可比第一個發明了直流電動機。1879年，西門子公司用直流電動機驅動電車。1888年發明家特斯拉發明了交流電動機。1902年瑞典的工程師丹尼爾森首先提出同步電動機構想。至今為止，電動機發展迅速，電機理論、設計及制造工藝得到逐步的完善和提高，廣泛應用與現代的各種機械生產領域。如在機械制造工業、輕重型制造工業、運輸行業、農業生產等各個領域，電動機以不同的種類和功能發揮著重要的作用。可以這么說，電動機的出現使社會生產力大大提高，促進了社會的發展。

隨著時代的進步和科技的發展，電機調速系統在工農業生產、交通運輸以及日常生活中起著越來越重要的作用，因此，對電機調速的研究有著積極的意義.長期以來，直流電機被廣泛應用于調速系統中，而且一直在調速領域占居主導地位，這主要是因為直流電機不僅調速方便，而且在磁場一定的條件下，轉速和電樞電壓成正比，轉矩容易被控制；同時具有良好的起動性能，能較平滑和經濟地調節速度。因此采用直流電機調速可以得到良好的動態特性。由于直流電動機具有優良的起、制動性能，宜與在廣泛范圍內平滑調速。在軋鋼機、礦井卷機、挖掘機、金屬切削機床、造紙機、高層電梯等領域中得到廣泛應用。近年來交流調速系統發展很快，然而直流控制系統畢竟在理論上和在時間上都比較成熟，而且從反饋閉環控制的角度來看，它又是交流系統的基礎，長期以來，由于直流調速系統的性能指標優于交流調速系統。因此，直流調速系統一直在調速系統領域內占重要位置。

選取本課題的意義在于單片機的發展極為迅速，以其獨特的結構和性能，滲透到各個領域，產生了極大的影響。研究單片機、學習單片機，是社會發展的必然趨勢，單片機有著其廣闊的發展空間和社會價值。通過研究用單片機遠程發射紅外線來控制電動機的轉速，從而達到控制風扇速度控制，能使使用者操作起來更加方便。

二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：

1、單片機主芯片的選擇；

2、電機控制系統設計；

3、遙控器的設計；

4、用數碼管顯示檔位；

5、PWM的產生；

6、按鍵開關的設計。

三、研究步驟、方法及措施：

1、學校提供硬件材料、有關工具器件和實驗制作場所；

2、查閱大量的相關資料和書籍；

3、與同類的論章進行對比，完善自己的設計思路；

4、系統的總體方案設計：發射部分和接收部分；

5、系統硬件電路的設計；

6、系統的軟件設計

7、論文的修改及潤色。

四、參考文獻

[1]

張俊.單片機的發展與應用[J].北京：電子制作,1997:40-50.[2]

於丹.春風化雨芽將萌——談我國單片機的發展[J].北京:微電腦世界,1998:9-13.[3]

張俊漠.單片機的發展及應用現狀[J].北京:電子世界,2001:3-5.[4]

楊靖.用單片機控制的直流電機調速系統[J].廣西：機床電器,2008.11:

45-47.[5]

樓然苗.胡佳文.李光飛,等.51系列單片機原理及設計實例[M].北京:高等教育出版社,2004.[6]

蔡美琴,張為民,何金兒,等.MCS-51系列單片機系統及其應用[M],第二版.北京:北京航空航天大學出版社,2010.