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参赛作品《基于51单片机的可控携带式空调》
AgentXiao
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发表于Fri Jun 08 15:57:33 CST 2018   |  只看该作者 1# 电梯直达

【报名阶段需要填写的内容】


1. 参赛者姓名(必填项):

肖维东

2. 单位或学校名称(选填项):

华南农业大学

3. 当前职务或职称(选填项):

学生

4. 参赛作品的名字(必填项):

基于51单片机的可控携带式空调

5. 简要陈述您的idea和作品(必填项):

【创意来源】炎炎夏日,呆在空调房里当然是人们最喜欢的选择。但在学习、工作生活当中,无法避免地进入夏日“高温”环境中。为了在这样的环境中获得舒适的体验,许多人选择使用小风扇配合充电宝获得凉意,但由于小风扇的电机功率限制,吹出来的更多是热风,并不能使人们得到极佳的体验。为解决此问题,通过设计一款可控制的携带式迷你小空调,使人们在夏日“高温”的户外出行时也可获得空调的享受。

【作品简介】该作品解决的主要问题是人们在夏日高温环境中也能获得小范围的温度可控的空调服务。以STM32F103C8T6为控制中心,预计有以下特点:

(1)尺寸小,便携式设备;

(2)温度可控,在16-30摄氏度中进行低、中、高等挡位选择(随着研究的进行,也可能实现控制间隔为1摄氏度的较高精度控制)

(3)支持本机控制;

(4)温度可显示,该温度包括空调吹出的温度及室外温度;

(9)其他功能(随着研究的深入进行适当的添加)。

6. 拟用到的立创商城在售物料(必填项):

STM32F103C8T6最小系统、半导体制冷片、扇热用小风扇、按键、蓝牙模块

7. 拟用到的非立创商城物料或其它补充(必填项):

小风扇外壳、导线、万能板、电烙铁、焊锡(均自备)

8. 拟用到的EDA工具软件名称(必填项):

立创EDA(用于设计)、keil uVision5(用于编程)

【作品正式发表(报名成功后进入设计阶段)需要填写的内容】


一、作品简介

例如,可以包括但不局限于以下内容:

1.作品的整机外观图片或焊接组装好的PCBA图片;

2.作品的研究背景、目的和功能、市场应用前景;

3.作品在创新性、趣味性、实用性甚至公益性方面,有哪些亮点可体现?


写在最前面:

在开始设计阶段发现,该系统的功能实现使用STM32单片机来实现资源比较浪费,因此改用51单片机来实现。

原标题:基于STM32的可控携带式空调

新标题:基于51单片机的可控携带式空调


1.1、整机外观图片

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1.2、焊接好的电路图片:见硬件描述部分

1.3、组装过程图

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2.1、系统的研究背景、目的

       炎炎夏日,呆在空调房里当然是人们最喜欢的选择。但在学习、工作生活当中,无法避免地进入夏日“高温”环境中。为了在这样的环境中获得舒适的体验,许多人选择使用小风扇配合充电宝获得凉意,但由于小风扇的电机功率限制,吹出来的更多是热风,并不能使人们得到极佳的体验。为解决此问题,通过设计一款可控制的携带式迷你小空调,使人们在夏日“高温”的户外出行时也可获得空调的享受。

2.2、功能

      系统实现的功能主要有:

         (1)制冷:半导体制冷片制冷后利用风扇把冷空气吹出,以达到空调乘凉的效果。

         (2)控制:控制风速增加/减少,以适应不同的需求。

         (3)温度测量:切换到温度测量模式,利用DS18B20温度传感器测量环境温度。

         (4)其他:LED1602显示、按键、继电器等的使用。

2.3、市场应用前景

        随着人们对生活质量的要求不断提高,现阶段出行携带小风扇乘凉将渐渐无法满足需求,那么出行携带便携的小空调将成为新的选择。当然,携带小空调也只是其中一个过渡阶段,在未来使用更加先进的技术将类似空调的功能放到衣服、手机或者其他出行必须的地方也是完全有可能的。综上所述,便携式小空调的应用前景还是比较乐观的。

3、亮

(1)体积小、便携:相对于传统的空调,这样的空调系统体积实在是小太多了,虽然功能比较少但是已经能够满足需求,并且可扩展性是非常强的。从实物图来看可能大家会有疑问,体积似乎并不小,主要的原因是因为选择去了比较大的制冷片和散热片,导致总体的体积比较大,如果选择小的制冷片,那么整个系统的体积也将减小。

(2)成本低:整个系统的成本大致为100元,成本低,但实现的功能已可以基本满足需求。


二、系统构架图

用流程图或思维导图等形式,描述您的作品的组成构架,即方案图。

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三、硬件部分的描述

1.附上原理图&PCB实物图的图片或者源文件(官方建议大家尽量用源文件上传),如果是图片,请确保图片是清晰可辨的;

2.用文字把该作品的实现原理、系统的工作过程大致讲解一下。

3.注明所用到的EDA工具软件名称并附上设计链接。

 

1.1、原理图

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1.2、焊接电路图(无PCB) 

(1)核心控制器电路板

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(2)核心控制板背面 

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2.1、实现原理

(1)作为空调,本职工作是为用户制造冷空气,因此本系统采用半导体制冷片(TEC1-12706  DC12V  58-65W)进行制冷,利用风扇(12V)将制冷片的导冷片周围的冷空气吹出以达到和实际空调类似的效果。 

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(2)为了使用户可以有更好的使用体验,增加了部分控制功能:

            a)、风速加/减:如果用户需要更加强劲的风吹,可以按下【风速+】按键加快风速,相反地按下【风速-】按键减慢风速。风速的改变依赖于电机的转速,系统通过使用单片机的定时器和IO口模拟PWM信号,通过输出不同占空比的PWM信号,实现不同的电机转速(风速)。

            b)、温度测量:为了便于调试和后期的拓展,系统设置了温度测量模式。用户可以通过电机【温度】按键进入温度测量模式,此时只有温度传感器这个外设工作,其他均停止工作;移动传感器的位置,即可实现温度的测量;当再次电机【温度】按键时,返回之前的工作界面及状态。

                由于使用的是51单片机,温度传感器的使用和内部定时器的开启会产生“并发”问题,因此如果支持多线程工作的单片机下同时使用温度测量和其他功能而不互相干扰是完全可以实现的,也即可以实现实时检测温度的功能。

2.2、系统的工作过程: 

为了更加直观的了解工作过程,使用流程图进行展示,注意一下几点:

            a)、Mode表示工作模式:1 - 工作模式  0 - 暂停模式

            b)、Wind代表风速大小:1 - 低速  2 - 中速  3 - 高速  系统进入正常工作模式之后默认为低速

            c)、温度测量模式是任何一个时候都可以进入的,并且返回时回到原来的状态

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3、EDA工具软件:立创EDA

设计链接:https://lceda.cn/AgentXiao/xie-dai-shi-kong-diao 


四、材料清单(BOM列表)

列出您这个作品所用到的主要器件(关键器件即可),比如单片机&ARM芯片、专用集成芯片(ASIC)、传感器、功能模块等。

如果所列出的芯片是来自我们立创商城上的,最好能写出该器件的商品编号或附上对应购买链接。


该系统的主要器件如下:

器件名称
器件型号
单片机
STC89C52RC
温度传感器
DS18B20
液晶显示屏
LCD1602
电机驱动模块
L298N
半导体制冷片
TEC1-12706  DC12V  58-65W
继电器
单路 DC5V


五、软件部分的描述(选填)

如果您的作品涉及到软件,请列出作品对应的软件工作流程图,及关键部分的例程、源码(如果您想开源的话请上传全部源码)。


1、软件工作流程图

1.1、模式选择

   

1.2、温度测量状态

 

1.3、正常制冷状态

 

2、关键代码

2.1、代码结构

  

2.2、部分关键代码

(1)利用定时器及IO口模拟PWM信号

void timer0_Init(){
	TMOD = 0X01;  //定时器0工作方式1
	TH0 = 0xff;					  
	TL0 = 0xf7;//0.01s
	EA = 1;
	ET0 = 1;
	TR0 = 1;
}

void tim0() interrupt 1
{
	TR0=0;
	TH0=0xff;
	TL0=0xf7;
	TR0=1;
	time++;
	if(time>=100)  //1khz
	   time=0;   
	if(time<=zkb)  //在设定的占空比范围内输出高电平,其余时间低电平
	   IN_up=1;  
	else IN_up=0;
}

//驱动函数,改变参数ZKB即可改变占空比
void Drive_up(int ZKB){
	EN_up = 1;
	timer0_Init();
	zkb = ZKB;
}
(2)DS18B20温度传感器实现:      DS18B20.zip 

3、代码文件    AirCondition.zip 


六、作品演示

请上传您的作品的功能演示到腾讯视频,并编辑到本楼(或附上视频链接)。按要求上传视频可获得10分,具体详见活动规则。


视频链接:https://v.qq.com/x/page/y0761kn46aw.html?


七、总结

例如您在完成该作品过程中的一些体会、碰到的技术问题或调试经验、作品的未来规划,及对我们主办方的建议和意见等。 


1、系统的优化

由于时间的关系,该系统在较多的方面还有优化空间,主要如下:

1)温度测量的实时性:在该系统中由于51单片机的定时器为0.01s中断一次,而温度传感器完成温度转换需要一定的时间(本系统给予了1000ms的时间),这就导致了两者的冲突问题(类似多线程的“并发”问题),因此该系统温度测量的实时性不那么好。为解决这个问题,可以使用支持多线程技术的单片机替换51单片机,使用多线程技术解决该问题。

2)控制方式的多样性:在该系统中只实现了按键控制这一种控制方式,但是这不是用户最喜欢的控制方式,用户喜欢的方式除了遥控器之外,就是手机控制了。因此该系统可以增设红外遥控器控制及手机APP控制。

3)控制的粒度更小:在已经实现的系统中仅仅是通过改变风扇的风速来达到不同的体验,实际上可以通过改变半导体制冷片的供电电压来得到不同的温度。这样优化的核心是如何使用单片机来控制温度的变化,需要使用到变压器等模拟器件。

2、心得体会

1)模块化:本系统在制作时,采用模块化的思想,先实现单片机的正常工作,再实现LCD1602的正常工作,再实现DS18B20和LCD1602的配合实现......通过这样的模块思想,一步一步地完成作品的设计和组装,大大地降低了出错的概率。

2)多加练习做项目:每一个功能模块分开使用可能很多人都很熟悉,但是如果组合到一起,需要解决的问题就非常多了,只有多加联系,才能深有体会。

3)建议:编辑帖子的编辑器会跳来跳去,不太方便。

4)感谢立创商城基于这样的一个机会,希望能够越做越好!希望明年再见!!!

该帖子已被AgentXiao于Sun Aug 19 14:47:12 CST 2018编辑过
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立创工程小...
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发表于Fri Jun 08 17:46:54 CST 2018   |  只看该作者 2#
恭喜您已经报名成功!

您现在就可以开始进行设计工作了,后期相关内容请在一楼编辑进行完善。

当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html

立创商城电子制作节(审核专员)
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Fri Jun 08 17:50:40 CST 2018   |  只看该作者 3#
温馨提示:报名成功后至6月20日前的任意时间打开链接:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html,无分组转发至朋友圈,并截图(朋友圈首页截图)回复在报名帖下方即可获得3分【注:请保持微信朋友圈动态至评审结束(8月24日),供官方核查
该回复已删除! 4#
AgentXiao
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发表于Fri Jun 08 22:12:52 CST 2018   |  只看该作者 5#
立创小星 发表于 Fri Jun 08 17:50:40 CST 2018  3# 温馨提示:报名成功后至6月20日前的任意时间打开链接:http://cl...
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立创小星
【官方工作人员】
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发表于Mon Jun 11 14:36:43 CST 2018   |  只看该作者 6#
AgentXiao 发表于 Fri Jun 08 22:12:52 CST 2018  5# 图片
您好,请上传朋友圈首页图哦,而不是个人详情页  
AgentXiao
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发表于Mon Jun 11 20:18:35 CST 2018   |  只看该作者 7#
立创小星 发表于 Mon Jun 11 14:36:43 CST 2018  6# 您好,请上传朋友圈首页图哦,而不是个人详情页
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立创小星
【官方工作人员】
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发表于Tue Jun 12 09:01:07 CST 2018   |  只看该作者 8#
恭喜您传播成功,获得3分。当前所有参赛选手分值统计表及活动详细介绍见:http://club.szlcsc.com/article/details_12591_1.html
立创小星
【官方工作人员】
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发表于Mon Aug 06 19:47:10 CST 2018   |  只看该作者 9#
楼主,咱们这次制作节设计截止时间是2018年8月20日23时59分59秒,时间有点紧了,记得及时在1楼编辑更新!冲刺20000元大奖(注:超时更新无效)
我要吃梨
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发表于Thu Aug 16 09:04:36 CST 2018   |  只看该作者 10#
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