xxxx-基于单片机的温控智能风扇设计(2)

附录A：电路原理图 ........................................................................................................ 23

附录B： 电路PCB图 ..................................................................................................... 24

附录C： 程序代码 .......................................................................................................... 25

这是一份完整的论文,电路图,程序代码,作品展示图都有,一份付出一份受益

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1 绪论

1.1 概述

当今社会的生产及人们的日常生活中，风扇被广泛的应用。电风扇作为降温防暑设备而成为必用品之一。夏秋季节白天温度高，电风扇应处于高转速、大风量，使人感到清凉；到了晚上，气温降低，当人们入睡后，应该逐步减小转速，以免使人受凉感冒[1]。

单片机也叫做单片微型计算机，指集成在一个芯片上的微型计算机，集成有CPU、ROM、RAM、I/O接口电路、定时/计数器等，从而构成了完整的微型计算机。其具有体积小、重量轻、耗电少、安全性高、使用灵活等优点[2]。

随着单片机在各个领域的广泛应用，温度控制技术的发展，以单片机作为控制的温度控制系统也应运而生。基于单片机的智能温控风扇设计，可以使风扇根据环境温度的变化进行自动调速，实现“温度高，风力大，温度低，风力弱”的性能。它的设计为现代社会人们的生活以及生产带来了诸多便利，在提高人们生活质量的同时还能节省风扇运转所需的能量。

1.2 温度控制技术发展与现状

目前的温度测量技术主要的测量方法分成两大类别，一类是接触式的测温方法，另一类是非接触式的测温方法。接触测温法在测量时需要与被测物体或介质充分接触，而非接触式的测温方法不需要接触被测对象[3]。在本系统中选择的是接触式测温方法，利用集成芯片测温。

温度控制在近年来已经成为我国工作对象控制中重要的一部分，广泛使用于实际生活中。比如温度控制电机，实现电机的自动启停。本文设计了一套温控智能风扇控制系统。

1.3 本文设计的主要任务

本文设计由ATMEL公司的单片机AT89C51作为控制器，采用DALLAS公司的温度传感器DS18B20作为温度采集元件，并通过三极管的放大作用驱动风扇电机的转动。同时使系统检测到的环境温度显示在LED数码管上。根据系统检测到的环境温度与系统预设温度的比较，实现风扇电机的自动启停以及转速的自动调节。

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2 整体方案设计

2.1 系统整体设计

本设计的整体思路是：利用DS18B20温度传感器检测环境温度并直接输出数字温度信号给单片机AT89C51进行处理，在LED数码管上显示当前温度值。其中预设温度值为整数形式，检测到的当前温度可精确到小数点后两位。同时通过上下限温度与检测到的实时温度的比较来改变风扇电机的转速。当温度上升到达某一定值，蜂鸣器响，一个发光二极管闪烁，风扇转速增大。当温度下降到某一定值，蜂鸣器响，另一个一个发光二级管闪烁，风扇停止转动。温度的上下限可自行设定。能手动设置上下限温度，更加智能化。总体结构框架如图2.1所示：

图2.1 系统构成框图

Figure 2.1 System structure diagram

2.2 系统元器件的选择

本设计要实现风扇直流电机的温度控制，使风扇电机能根据环境温度的变化自动启停及改变转速，需要比较高的温度变化分辨率以及稳定可靠的换挡停机控制部件[4]。

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2.2.1 温度传感器的选择

本设计中，温度传感器的选择有两种方案：

方案一：采用热敏电阻作为检测温度的核心元件，与单片机通讯时需要A/D转换，将微弱电压变化信号转化为数字信号输入单片机处理。

方案二：采用数字化的集成温度传感器DS18B20作为温度检测的核心元件，由其检测并直接输出数字温度信号给单片机进行处理。

对于方案一，采用传统的温度检测以热敏电阻为温度敏感元件，热敏电阻虽然成本低但转换成的电信号是模拟量。不但系统结构复杂，而且所接信号处理电路又会带来引线及零点漂移等问题。热敏电阻本身的可靠性相对较差，测温的准确度低，检测系统的精度差。故该方案不适合本系统。

对于方案二，现代的温度检测多采用数字温度传感器[5]。数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“1-Wire总线”接口的温度传感器，1-Wire总线具有独特而且经济的特点。DS18B20体积小、更经济、更灵活，可以使用户充分发挥1-Wire总线的特点。且温度以单总线的数字方式传输，大大提高了系统的抗干扰性，故本设计采用该温度传感器。

2.2.2 控制核心的选择

设计采用了AT89C51单片机作为控制核心，通过软件编程的方法进行温度检测和判断，并在其I/O口输出控制信号。AT89C51是一种带4KB闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压、高性能CMOS 8位微处理器[6]，为很多嵌入式控制系统提供了一种高性价比的方案。单片机与MCS-51系列全兼容，它是一种高灵活性、花费有限资源就可产生许多嵌入式控制应用系统的高性能微处理器，对环境要求不高，价格低廉，可靠性高，灵活性好等特点。故本设计采用该芯片。

2.2.3 温度显示器件的选择

方案一：采用LED共阳极数码管显示温度。

方案二：采用LCD液晶显示屏显示温度。

对于方案一，采用LED共阳极数码管显示温度，成本比较低，显示温度明确醒目， 3

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即使在黑暗空间也能清楚看见，功耗极低，同时温度显示程序的编写也相对简单，因而这种显示方式得到了广泛应用。

对于方案二：液晶显示屏不仅能显示数字还能显示字符和图形，但是液晶显示屏价格昂贵，显示驱动程序也比较复杂。在本设计中，从简单实用的原则考虑，故采用LED数码管显示检测到的温度。

3 各单元模块的硬件设计

系统主要元器件包括DS18B20温度传感器、AT89C51单片机、LED数码管、风扇电机。其它辅助元件包括电阻、电容、电源、晶振、蜂鸣器、按键、三极管、LED指示灯等。

3.1 系统元器件简介

3.1.1 DS18B20单线数字温度传感器简介

DS18B20数字温度传感器，是采用美国DALLS半导体公司的生产的DS18B20可组网数字温度传感器芯片封装而成，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理[7]。使用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。

DS18B20的主要特点：测量的结果直接以数字信号的形式输出，即在1s（典型值）内把温度变成数字；DS18B20提供9位（二进制）温度读数，指示器件的温度，信息经过单线接口送入DS18B20或从DS18B20送出，以“一线总线”方式串行传送给CPU，同时可传送CRC校验码，具有极强的抗干扰纠错能力；DS18B20的电源可以由数据线本身提供而不需要外部电源；温度测量范围在-55℃～+125℃之间，在-10℃～+85℃时精度为±0.5℃；可检测温度分辨率为9～12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃，0.25℃，0.125℃和0.0625℃，可实现高精度测温；它单线接口的独特性，使它与微处理器连接 …… 此处隐藏：1742字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……